一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具及成形方法技术

本发明专利技术提供了一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具及成形方法，包括以下步骤：安装模具

【技术实现步骤摘要】
一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具及成形方法


[0001]本专利技术属于航天火箭设备
，尤其是涉及一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具及成形方法。

技术介绍

[0002]运载火箭贮箱结构重量和空间占箭体结构50％以上，是箭体最重要的组成部分之一，隧道管作为增压输送系统中的最重要的管路之一，贯穿于整个贮箱，起到保护输送管输送氧化剂的作用，所以对管路密封性、耐压性等都有着严格的要求，在与法兰连接处存有直端变径，需要对隧道管类波纹零件端部直边进行扩径处理，确保与法兰处的装配焊接。
[0003]隧道管类波纹零件整体成形长度为1950mm，材料选取为5A03不可热处理强化铝合金，加工硬化较为显著，厚度为2.5
‑
2.7mm，内径在Ф320mm
‑
Ф420mm，端部直边长度为15.63mm，过渡区长度为14.38mm，尺寸较小，考虑到使用工况要求，设计要求减薄不允许超过15％，型面精度偏差不大于0.5mm，端部直边尺寸轮廓小，材料加工硬化严重，直线段保证较难，与法兰对接具有不确定性，制约焊接质量，影响运载火箭可靠性。
[0004]现有技术的缺点：根据贮箱用波纹管端部直边尺寸特征、材料(铝合金、不锈钢)强度及延伸率差异，现成形主要为机械扩径、滚压成形、内高压胀形等方式，具体的：
[0005](1)机械扩径：金属波纹管的机械胀形是利用组合楔形芯体在轴向力的作用下向下运动，以此顶开分块凸模，使管坯在凸模的作用下成形所需波形。该类方式然而由于分块模间存在间隙，胀形时会在管坯表面产生菱形凹槽，局部应力集中显著，机械损伤较大；
[0006](2)滚压成形：滚压成形一般用于加工环形不锈钢金属波纹管。成形原理如图所示，滚压成形时，摩擦力的作用使管坯随主动轮一起运动，同时通过从动轮的径向运动使管坯产生塑性变形从而形成波纹。滚压成形方法可用于制造大直径波纹管，在滚制过程中，为使薄壁、大直径管坯稳定地沿自身轴线回转，需要将管坯安装在专用工装(上下配合模)上，随波纹整体带出。滚压成形波纹管的生产效率低，辊轮不断辊压管坯表面，导致表面形成硬化层产生较大残余应力，同时表面产生严重的机械损伤，且波谷与波峰的壁厚减薄量不均；
[0007](3)内高压胀形：以管材为毛坯，在管坯的两端施加载荷，管坯在内部液体的作用下与模具内表面贴合，从而得到所需形状零件的一种塑性成形技术。成形过程中，液体介质注入管坯中使其微微鼓起，形成初始的波纹固定模片；随后去除模具件的定位撑，提供轴向力使模板缓慢合并，并实现补料；最终利用内壁的液体压力实现管坯的完全贴模。液压成形工艺的成形效率高、成形性能好。但是波峰与波谷区的变形不均匀，导致波峰波谷区的壁厚不一致，应力分布不均；当尺寸大时，模具成本高，劳动强度大，对油压机的要求较高。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具及成形方法，以解决上述现有技术的不足。
[0009]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0010]一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具，包括外模组、内模组和模座，所述外模组安装至内模组外部，所述外模组、内模组一端均安装至模座，所述外模组、内模组之间用于放置贮箱用波纹管端部直边；
[0011]所述外模组包括外模框环和外模单元，所述外模单元内侧套设内模组外侧，所述外模单元外侧安装外模框环，所述外模框环与模座螺栓连接；
[0012]所述内模组包括内模本体和若干密封圈，所述内模本体外侧套设有外模单元，且所述内模本体外表面安装若干密封圈。
[0013]进一步的，所述外模单元包括上外模、下外模，所述上外模位于下外模上方，所述上外模、下外模均位于外模框环与内模本体之间；
[0014]所述上外模的一端为倒角B，所述倒角B与贮箱用波纹管端部直边的波纹外圆角匹配。
[0015]进一步的，所述内模本体外侧开设有若干环形密封槽，每个环形密封槽内分别安装一个密封圈；
[0016]每个环形密封槽内分别设有一个第一进气口；
[0017]所述所述内模本体外侧中部还开设有第二进气口，所述第二进气口与外部气源相连通。
[0018]进一步的，还包括若干凸形腈纶，所述凸形腈纶安装至密封圈与贮箱用波纹管端部直边之间连接处。
[0019]进一步的，一种贮箱用波纹管端部直边扩径成形方法，包括以下步骤：
[0020]S1、将贮箱用波纹管端部直边的内腔补偿余量区A安装至贮箱用波纹管端部直边扩径模具；
[0021]S2、对贮箱用波纹管端部直边一阶段端面直边成形；
[0022]S3、对贮箱用波纹管端部直边进行完全退火；
[0023]S4、对贮箱用波纹管端部直边二阶段端面直边成形；
[0024]S5、对贮箱用波纹管端部直边去除余量。
[0025]进一步的，在步骤S1中的所述内腔补偿余量区A为48
‑
55mm。
[0026]进一步的，在步骤S2中的一阶段端面直边成形，包括以下步骤：
[0027]S21、采用充气气瓶对内模本体上下直线端面密封区进气口进行充气，确保密封圈压力稳定密封在13
‑
14MPa；
[0028]S22、待密封圈压力表稳定后，采用另一组充气气瓶进行腔体内压充气，实现进气压力在12
‑
12.5MPa，在成形过程中，腔体内的气压低于密封圈内压0.5MPa以上；
[0029]S23、稳定供气2
‑
3min后，先进行内腔泄气，再进行密封区泄气。
[0030]相对于现有技术，本专利技术所述的一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具及成形方法具有以下优势：
[0031]本专利技术所述的一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具及成形方法，通过开展贮箱用波纹管端部直边扩径模设计，建立成形路径和工艺参数窗口，形成了贮箱用波纹管端部直边扩径成形方法，显著降低大型工装和装备投入，有效保证成形精度及表面质量，提升生产效率，
附图说明
[0032]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0033]图1为本专利技术实施例所述的整体方法流程示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例所述的波纹管端部直边封闭式内腔补偿示意图；
[0035]图3为本专利技术实施例所述的波纹管端部直边扩径模设计结构剖面示意图；
[0036]图4为本专利技术实施例所述的扩径成形成品示意图；
[0037]图5为本专利技术实施例所述的扩径模具与产品安装示意图。
[0038]附图标记说明：
[0039]1、产品；2、模座；3、外模框环；4、外模单元；41、上外模；42、下外模；5、内模本体；51、环形密封槽；52、第一进气口；53、第二进气口。
具体实施方式
[0040]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具，其特征在于：包括外模组、内模组和模座(2)，所述外模组安装至内模组外部，所述外模组、内模组一端均安装至模座(2)，所述外模组、内模组之间用于放置贮箱用波纹管端部直边；所述外模组包括外模框环(3)和外模单元(4)，所述外模单元(4)内侧套设内模组外侧，所述外模单元(4)外侧安装外模框环(3)，所述外模框环(3)与模座(2)螺栓连接；所述内模组包括内模本体(5)和若干密封圈，所述内模本体外侧套设有外模单元(4)，且所述内模本体外表面安装若干密封圈。2.根据权利要求1所述的一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具，其特征在于：所述外模单元(4)包括上外模(41)、下外模(42)，所述上外模(41)位于下外模(42)上方，所述上外模(41)、下外模(42)均位于外模框环(3)与内模本体(5)之间。3.根据权利要求2所述的一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具，其特征在于：所述上外模(41)的一端为倒角B，所述倒角B与贮箱用波纹管端部直边的波纹外圆角匹配。4.根据权利要求1所述的一种贮箱用波纹管端部直边扩径模具，其特征在于：所述内模本体(5)外侧开设有若干环形密封槽(51)，每个环形密封槽(51)内分别安装一个密封圈；每个环形密封槽(51)内分别设有一个第一进气口(52)；所述所述内模本体(5)外侧中部还开设有第二进气口(53)，所述第二进气口(53)与外部气源相连通。5.根据权利要求1所述的一种贮箱用波...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡德友，王贺，李继光，关正坤，尚洪帅，梁立冬，彭江涛，陈乐乐，李倩，田恕，毕海娟，初冠南，张玥，孙磊，高欢，陈凤贺，张晨曦，
申请(专利权)人：天津航天长征火箭制造有限公司，
类型：发明
国别省市：