一种圆筒类薄壁件加工成型工装及方法技术

本发明专利技术公开一种圆筒类薄壁件加工成型工装及方法，将待加工的圆筒类薄壁件划分为若干段圆环结构，对每一段圆环结构分别进行加工，将加工好的所有圆环结构装配在一起并采用真空电子束焊接，得到组合构件，对组合构件进行真空退火和精加工，得到最终的圆筒类薄壁件。加工工装包括内表面加工工装、外表面加工工装和装配焊接工装，所述内表面加工工装用于在一段圆环结构加工内表面时对该圆环结构进行夹持，外表面加工工装用于在一段圆环结构加工外表面时对该圆环结构进行夹持，装配焊接工装用于将所有圆环结构焊接为组合构件时将所有的圆筒装配在一起。本发明专利技术能够改善并控制圆筒类薄壁件加工过程中的变形量保证加工精度。薄壁件加工过程中的变形量保证加工精度。薄壁件加工过程中的变形量保证加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种圆筒类薄壁件加工成型工装及方法


[0001]本专利技术属于机械加工
，具体涉及一种圆筒类薄壁件加工成型工装及方法。

技术介绍

[0002]圆筒类钛合金薄壁件由于净重小、节约材料、结构紧凑等优点，在航空航天等领域中占据着举足轻重的地位，机械加工是圆筒类结构件的一种主要成型方法，一般直接采用厚壁管材作为毛坯经加工制造而成。
[0003]由于某些筒体高径比较大，壁面结构比较复杂，分布有大量凸台和窗口，结构分布不均匀，难以直接加工成型。为获得流线性能较好的圆筒类薄壁件，目前采用的成型工艺为：锻造成环件、机械加工、装配、焊接、真空退火处理、组合加工成型的工艺流程。这类零件的外形直径与壁厚之比通常可以达到200以上，壁厚最薄为0.5mm。因此，零件的刚性差，在加工中装夹定位困难，零件极易变形，使零件的形位误差增大不易保证零件的加工品质。目前采用的装夹方式多为工艺夹头法，由于在加工前圆筒两端需增加工艺凸台，既增加了圆筒的长度，也增加了圆筒的外径，此种方法在加工过程中不会直接加持零件本体，减少了零件的变形量。但是比较浪费材料，增加了加工余量，且随着后续工艺凸台的去除，筒体可能会因为刚性的减少而发生不可挽回的变形。而且对于长度较长的圆筒类薄壁件，按照传统的工艺对其进行加工难度非常大，因此亟需一种能够保证长度较长的圆筒类薄壁件加工精度的加工方法。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种圆筒类薄壁件加工成型工装及方法，本专利技术能够改善并控制圆筒类薄壁件加工过程中的变形量保证加工精度。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种圆筒类薄壁件加工成型方法，包括如下过程：
[0007]将待加工的圆筒类薄壁件划分为若干段圆环结构，对每一段圆环结构分别进行加工，将加工好的所有圆环结构装配在一起并采用真空电子束焊接，得到组合构件，对组合构件进行真空退火和精加工，得到最终的圆筒类薄壁件；
[0008]其中，对每一段圆环结构的加工过程包括：将锻棒加工为环形坯料，将所述环形坯料的内表面、外表面以及端面进行加工，使内表面、外表面以及端面加工至每一段圆环结构的最终尺寸。
[0009]优选的，相邻两段圆环结构之间的焊接接头采用搭接。
[0010]优选的，当圆筒类薄壁件沿轴向分布有孔洞时，将待加工的圆筒类薄壁件划分为若干段圆环结构时，每一段圆环结构上具有至少一个所述孔洞。
[0011]本专利技术还提供了一种用于实现本专利技术上述圆筒类薄壁件加工成型方法的加工工装，包括内表面加工工装、外表面加工工装和装配焊接工装，所述内表面加工工装用于在一
段圆环结构加工内表面时对该圆环结构进行夹持，外表面加工工装用于在一段圆环结构加工外表面时对该圆环结构进行夹持，装配焊接工装用于将所有圆环结构焊接为组合构件时将所有的圆筒装配在一起；
[0012]所述装配焊接工装包括第一芯轴和可拆卸安装于第一芯轴两端的第一堵头和第二堵头，第一堵头和第二堵头用于夹持及固定所有圆环结构装配后的整体结构；第一堵头和第二堵头上相邻一侧的外缘上均设有定位台阶，所述定位台阶用于对圆环结构进行定位。
[0013]优选的，当圆筒类薄壁件沿轴向分布有孔洞时，将待加工的圆筒类薄壁件划分为若干段圆环结构时，每一段圆环结构上具有至少一个所述孔洞；
[0014]所述第一芯轴上在所述孔洞相对的位置开设有定位孔，第一芯轴在所述定位孔处安装有定位销，第一芯轴与每一段圆环结构之间通过定位销、所述孔洞和定位孔定位连接。
[0015]优选的，所述定位孔设置为腰型孔，所述腰型孔的长度方向沿着第一芯轴的轴向设置，腰型孔在其宽度方向上与定位销之间间隙配合。
[0016]优选的，内表面加工工装包括卡盘和安装在卡盘上的可活动的若干抱爪；所述若干抱爪抱紧后，相邻抱爪的侧壁之间接触，所有抱爪形成的内腔的形状与待加工的圆环结构的外表面形状相适配，待加工的圆环结构的径向尺寸比所述内腔的径向尺寸小0.1-0.2mm。
[0017]优选的，所述内腔的轴向尺寸不小于圆环结构的轴向尺寸。
[0018]优选的，外表面加工工装包括第二芯轴、第三堵头和第四堵头，第三堵头和第四堵头套设于芯轴上，第二芯轴的一端为装夹端，第三堵头与第二芯轴相对固定连接，第四堵头与第二芯轴之间可拆卸连接，第三堵头的外缘在靠近第四堵头一侧开设有第一定位台阶，第四堵头的外缘在靠近第三堵头的一侧开设有第二定位台阶，第一定位台阶和第二定位台阶能够分别嵌入待加工的圆环结构的两端，第一定位台阶的轴心、第二定位台阶的轴心与第二芯轴的轴心同轴，第一定位台阶和第二定位台阶与所述圆环结构的两端内壁之间为间隙配合，第一定位台阶和第二定位台阶能够将所述圆环结构夹紧。
[0019]优选的，第二芯轴上在装夹端一侧设有轴肩，第二芯轴上位于轴肩的另一侧设为配合段，第三堵头和第四堵头均套设于所述配合段，第三堵头和第四堵头均与配合段之间为间隙配合，第三堵头通过螺栓二与所述轴肩固定连接。
[0020]优选的，第二芯轴上在配合段的另一侧设为螺纹段，螺纹段上配合连接有螺母，第二芯轴上在螺母与第四堵头之间套设有垫圈，所述垫圈的一段套设在配合段外部，垫圈的一段套设在螺纹段外部。
[0021]本专利技术具有如下技术效果：
[0022]本专利技术圆筒类薄壁件加工成型方法将待加工的圆筒类薄壁件划分为若干段圆环结构，对每一段圆环结构分别进行加工，由于每一段圆环结构相对较短，因此其内外表面较容易加工，降低了加工难度，因此本专利技术能够解决因圆筒类薄壁零件长度较长按照传统的工艺对其进行加工难度非常大的问题。本申请的每一段圆环结构采用锻造加工以及简单的机加工，因此能够保证各段圆环结构的性能，使得本专利技术圆筒类薄壁件整体的性能得以提升，同时加工余量大为减少，节约了材料成本和工序。本专利技术使用真空电子束焊接，利用其具有热影响区小、焊接变形量也小的特点，基本可通过焊后的真空退火消除变形量和释放
焊接应力。通过精加工，能够保证圆筒类薄壁件最终的尺寸精度。
[0023]进一步的，相邻两段圆环结构之间的焊接接头采用搭接，可以保证相邻两段圆环结构之间的位置关系，保证圆筒类薄壁件整体的同轴度，同时，采用搭接的方式，能够保证真空电子束焊接过程中，能够焊透，保证了焊接效果。
[0024]进一步的，每一段圆环结构上具有至少一个孔洞，这样能够利用孔洞来确保各圆环结构角向位置。
[0025]本专利技术的加工工装中，利用内表面加工工装，能够在每一段圆环结构进行加工时，夹持住圆环结构，从而实现对圆环结构内表面的加工；利用外表面加工工装，能够在每一段圆环结构进行加工时，夹持住圆环结构，从而实现对圆环结构外表面的加工；采用装配焊接工装，能够将所有圆环结构焊接为组合构件时将所有的圆环结构装配在一起，然后方便进行真空电子束焊接，装配焊接工装中，利用第一堵头、第二堵头和第一芯轴能够实现对组合构件两段进行夹持，而把中间需要焊接的位置留出，方便后面的真空电子束焊接，第一堵头和第二堵头上相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆筒类薄壁件加工成型方法，其特征在于，包括如下过程：将待加工的圆筒类薄壁件划分为若干段圆环结构，对每一段圆环结构分别进行加工，将加工好的所有圆环结构装配在一起并采用真空电子束焊接，得到组合构件，对组合构件进行真空退火和精加工，得到最终的圆筒类薄壁件；其中，对每一段圆环结构的加工过程包括：将锻棒加工为环形坯料，将所述环形坯料的内表面、外表面以及端面进行加工，使内表面、外表面以及端面加工至每一段圆环结构的最终尺寸。2.根据权利要求1所述的一种圆筒类薄壁件加工成型方法，其特征在于，相邻两段圆环结构之间的焊接接头采用搭接。3.根据权利要求1所述的一种圆筒类薄壁件加工成型方法，其特征在于，当圆筒类薄壁件沿轴向分布有孔洞时，将待加工的圆筒类薄壁件划分为若干段圆环结构时，每一段圆环结构上具有至少一个所述孔洞。4.一种用于实现权利要求1-3任意一项所述圆筒类薄壁件加工成型方法的加工工装，其特征在于，包括内表面加工工装、外表面加工工装和装配焊接工装，所述内表面加工工装用于在一段圆环结构加工内表面时对该圆环结构进行夹持，外表面加工工装用于在一段圆环结构加工外表面时对该圆环结构进行夹持，装配焊接工装用于将所有圆环结构焊接为组合构件时将所有的圆筒装配在一起；所述装配焊接工装包括第一芯轴(11)和可拆卸安装于第一芯轴(11)两端的第一堵头(13)和第二堵头(24)，第一堵头(13)和第二堵头(24)用于夹持及固定所有圆环结构装配后的整体结构；第一堵头(13)和第二堵头(24)上相邻一侧的外缘上均设有定位台阶，所述定位台阶用于对圆环结构进行定位。5.根据权利要求4所述的加工工装，其特征在于，当圆筒类薄壁件沿轴向分布有孔洞时，将待加工的圆筒类薄壁件划分为若干段圆环结构时，每一段圆环结构上具有至少一个所述孔洞；所述第一芯轴(11)上在所述孔洞相对的位置开设有定位孔，第一芯轴(11)在所述定位孔处安装有定位销，第一芯轴(11)与每一段圆环结构之间通过定位销、所述孔洞和定位孔定位连接。6.根据权利要求5所述的加工工装，其特征在于，所述定位孔设置为腰型孔，所述腰型孔的长度方向沿着第一芯轴(11)的轴向设置，腰型孔在其宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世超，廉颖，蒋立，宋冬行，吴佳，
申请(专利权)人：陕西长羽航空装备有限公司，
类型：发明
国别省市：