一种三旋轮旋压筒形件时旋轮圆角半径的确定方法技术

一种三旋轮旋压筒形件时旋轮圆角半径的确定方法，通过综合考虑筒形件直径D、旋压毛坯初始壁厚t

【技术实现步骤摘要】
一种三旋轮旋压筒形件时旋轮圆角半径的确定方法
本专利技术涉及旋压制造行业，具体是确定一个筒形件三旋轮旋压时的旋轮圆角半径的方法。
技术介绍
随着我国航空、航天技术以及国民经济的迅速发展，对薄壁金属旋压筒形件的需求也越来越多、越来越迫切，且零件的精度要求也越来越高，因此，对于筒形件强力旋压工艺的稳定性、适用性、参数选取的科学性、快捷性等要求也越来越高。旋轮圆角半径是筒形件强力旋压工艺的重要工装结构参数。旋压生产实践表明，在一定范围内，当旋轮的圆角半径取值较大时，旋轮与工件接触面变形区金属体积增加，这时较大的圆角半径可以有效地增加旋压道次减薄量，实现大减薄量变形，生产效率较高，但是，大的减薄量也会使筒形件在正向旋压时承受强烈的轴向拉伸作用而导致开裂；采用较大的圆角半径时，由于变形区金属重叠部分较大，筒形件表观质量相对较高，不易出现旋压波纹等表观质量缺陷；较大的圆角半径防止金属材料的隆起效果较好，但是旋压筒形件的轴向流动较差，筒形件收径相对困难，筒形件贴模性较差；大的圆角半径有利于提高旋轮刚度，提高旋轮的使用寿命。当旋轮圆角半径取值较小时，旋压筒形件的轴向流动较好，筒形件收径相对容易，贴模性较好，但有可能使筒形件紧箍于旋压模具上不易卸料，卸料时容易出现内表面划伤等缺陷；较小的圆角半径会降低筒形件表观质量，出现较粗的表观旋压纹路，造成产品壁厚偏差较大，圆度、直线度等形位精度较差，甚至使旋压件产生扭曲失稳、开裂；采用较小的圆角半径旋压时，筒形件容易产生材料堆积、隆起、压裂等缺陷；小的圆角半径在加工时，旋轮刚度较差磨损较为严重，旋轮的使用寿命大幅降低。与此同时，旋压筒形件的材料强度及种类也是有效旋轮圆角半径选择的重要因素，根据相关的生产实践经验，材料强度越低，旋轮的圆角半径越大，对于纯钛、铝合金以及中低强度钢等材料，一般取相对较大的圆角半径以促进变形金属流动、防止堆积；对于钛合金以及超高强度钢等，一般取相对较小的圆角半径以增加旋压力改善变形条件、实现成形及精度控制。因此，合理有效且准确的旋轮圆角半径对于旋压筒形件产品质量控制具有重要意义。经过调研，现阶段筒形件三旋轮旋压时的旋轮圆角半径的计算、设定主要采取两套方案：1、依据生产经验取值；2、简单的公式计算取值，上述两种方案存在以下几点不足：1、依据生产经验取值。各生产单位根据自身所加工产品的规格尺寸、材料强度及种类、筒形件直径、各道次壁厚减薄情况、设备的加工能力以及其他特殊的情况，总结一些相对稳定的筒形件三旋轮旋压时的旋轮圆角半径取值经验，该经验参数对于该单位一定范围内的筒形件产品生产具有一定的指导意义，但依据生产经验选取的旋轮圆角半径的方法稳定性、适用性、普及性、科学性较差，该经验不具有普遍的推广意义。2、简单的公式计算取值。相关的一些文献均提出了简单的筒形件三旋轮旋压时的旋轮圆角半径的计算方法，这些计算方法一般仅对旋轮结构及参数等做出判断，未充分考虑旋压筒形件材料、筒形件直径、旋压毛坯初始壁厚以及道次减薄量等，存在考虑不够全面等现象，实际的旋轮圆角半径往往需要进一步根据多次试旋压加工结果进行调节，不具备充分的生产实际的指导意义，且计算公式复杂，计算量较大，不具备快速便捷的实用性。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的精度较低、不具有普遍的推广意义的不足，本专利技术提出了一种三旋轮旋压筒形件时旋轮圆角半径的确定方法。本专利技术的具体过程是：第一步，确定各旋轮圆角半径的影响因素。所述各旋轮包括第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮；确定影响第一旋轮圆角半径、第二旋轮圆角半径与第三旋轮圆角半径的因素，包括筒形件直径D、旋压毛坯初始壁厚t0、道次减薄量、金属材料种类及强度、旋压机刚性、旋压芯模参数、冷却方式及液流量。确定的各旋轮的道次减薄量为5mm；冷却方式为水冷；冷却液流量≥240L/min。第二步，确定各常数取值：确定各所述常数为：Ⅰ旋压毛坯D对旋轮圆角半径的影响因子K1；所述影响因子K1为常数项。该影响因子K1在三旋轮旋压筒形件直径≤2000mm范围变化时取0～0.02，并随着旋压毛坯直径D的增加而增加。所述筒形件的直径每增加100mm，该影响因子K1增加0.001。Ⅱ旋压毛坯初旋壁厚t0对旋轮圆角半径的影响因子K2；采用常数K2表征筒形件旋压毛坯初始壁厚t0三旋轮旋压时，各旋轮圆角半径的影响因子。所述影响因子K2在三旋轮旋压筒形件直径≤2000mm、旋压毛坯初始壁厚t0为10mm～30mm时取0.1～0.3，且随着旋压毛坯初始壁厚t0的增加而增加。旋压筒形件旋压毛坯初始壁厚t0每增加10mm，所述影响因子K2的值增加0.1。Ⅲ旋压道次减薄量Δt对旋轮圆角半径的影响因子K3；所述K3为常数项。筒形件道次减薄量Δt对三旋轮旋压时各旋轮圆角半径的影响因子，在旋压筒形件直径≤2000mm、旋压道次减薄量在0～15mm时取0.5～1.5，且随着旋压毛坯初始壁厚t0的增加而增加。旋压筒形件旋压道次减薄量Δt每增加1mm，该影响因子K3增加0.1。Ⅳ旋压机刚性、旋轮回弹量、旋轮数量、旋压材料种类及其强度、旋压芯模参数、冷却方式及冷却液流量等因素对两旋轮旋压时旋轮圆角半径的影响因子K4；所述K4为常数项。该影响因子K4随着旋压机及其刚性的增加而降低、随着旋轮回弹量的增加而降低、旋压材料及其强度的增加而降低；随着冷却液流量的增加而增加；该影响因子K4取-1～1。Ⅴ两旋轮错距旋压时，错距加工方式对第一个旋轮的圆角半径的影响因子K0；所述K0为常数项。采用三旋轮旋压方法所加工的筒形件产品直径≤2000mm时，影响因子K0为1.0～1.2。采用同步旋压时，影响因子K0为1，所述第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的圆角半径均相同。第三步，各旋轮圆角半径的计算：R＝K1D+×K2t0+K3Δt+K4(1)R1＝K0R(2)R2＝R3＝R(3)公式(1)～(3)中，各参数定义如下：R为所述第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮同步旋压时旋轮圆角半径；K1为旋压毛坯D对旋轮圆角半径的影响因子；D为旋压毛坯直径；K2为旋压毛坯初旋壁厚t0对旋轮圆角半径的影响因子；Δt为旋压道次减薄量；K3为旋压道次减薄量Δt对旋轮圆角半径的影响因子；K4为旋压机刚性、旋轮回弹量、旋轮数量、旋压材料种类及其强度、旋压芯模参数、冷却方式及冷却液流量因素对对轮旋压时内外旋轮圆角半径的影响因子；R1为三旋轮错距旋压时第一个旋轮的圆角半径；K0为所述第一旋轮、中选轮和第三旋轮错距旋压时，错距加工方式对第一个旋轮的圆角半径的影响因子；R2为三旋轮错距旋压时第二个旋轮的圆角半径；R3为三旋轮错距旋压时第三个旋轮的圆角半径。通过公式(1)～(3)得到采用三旋轮错距旋压成形时，第一旋轮的圆角半径R1为13.85mm，第二旋轮的圆角半径R2和第三旋轮的圆角半径R3均为13.5mm。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三旋轮旋压筒形件时旋轮圆角半径的确定方法，其特征在于，具体过程是：/n第一步，确定各旋轮圆角半径的影响因素；/n所述各旋轮包括第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮；确定影响第一旋轮圆角半径、第二旋轮圆角半径与第三旋轮圆角半径的因素，包括筒形件直径D、旋压毛坯初始壁厚t

【技术特征摘要】
1.一种三旋轮旋压筒形件时旋轮圆角半径的确定方法，其特征在于，具体过程是：
第一步，确定各旋轮圆角半径的影响因素；
所述各旋轮包括第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮；确定影响第一旋轮圆角半径、第二旋轮圆角半径与第三旋轮圆角半径的因素，包括筒形件直径D、旋压毛坯初始壁厚t0、道次减薄量、金属材料种类及强度、旋压机刚性、旋压芯模参数、冷却方式及液流量；
第二步，确定各常数取值：
确定各所述常数为：
Ⅰ旋压毛坯D对旋轮圆角半径的影响因子K1；
所述影响因子K1为常数项；该影响因子K1在三旋轮旋压筒形件直径≤2000mm范围变化时取0～0.02，并随着旋压毛坯直径D的增加而增加；所述筒形件的直径每增加100mm，该影响因子K1增加0.001；
Ⅱ旋压毛坯初旋壁厚t0对旋轮圆角半径的影响因子K2；
采用常数K2表征筒形件旋压毛坯初始壁厚t0三旋轮旋压时，各旋轮圆角半径的影响因子；所述影响因子K2在三旋轮旋压筒形件直径≤2000mm、旋压毛坯初始壁厚t0为10mm～30mm时取0.1～0.3，且随着旋压毛坯初始壁厚t0的增加而增加；
旋压筒形件旋压毛坯初始壁厚t0每增加10mm，所述影响因子K2的值增加0.1；
Ⅲ旋压道次减薄量Δt对旋轮圆角半径的影响因子K3；
所述K3为常数项；筒形件道次减薄量Δt对三旋轮旋压时各旋轮圆角半径的影响因子，在旋压筒形件直径≤2000mm、旋压道次减薄量在0～15mm时取0.5～1.5，且随着旋压毛坯初始壁厚t0的增加而增加；旋压筒形件旋压道次减薄量Δt每增加1mm，该影响因子K3增加0.1；
Ⅳ旋压机刚性、旋轮回弹量、旋轮数量、旋压材料种类及其强度、旋压芯模参数、冷却方式及冷却液流量等因素对两旋轮旋压时旋轮圆角半径的影响因子K4；
所述K4为常数项；该影响因子K4随着旋压机及其刚性的增加而降低、随着旋轮回弹量的增加而降低、旋压材料及其强度的增加而降低；随着冷却液流量的增加而增加；该影响因子K4取-1～1；
Ⅴ两旋轮错距旋压时，错距加工方式对第一个旋轮的圆角半径的影响因子K0；
所述K0为常数项；采用三旋轮旋压方法所加工的筒形件产品直径≤2000mm时，影响因子K0为1.0～1.2；采用同步旋压时，影响...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹学文，杨延涛，孟繁瀛，史宝丽，杨建峰，写旭，牟少正，李涛，王树，
申请(专利权)人：西安航天动力机械有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61