鋁合金薄壁回轉體旋壓加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及薄壁回轉體的塑性加工技術領域，具體涉及一種鋁合金薄壁回轉體旋壓加工方法。
【背景技術】
[0002]導彈戰斗部裝藥體殼體的結構為薄壁回轉體，材料為超高強度鋼或防銹鋁合金，隨著戰術要求的擴展，制造材料越多向鋁合金轉變，鋁合金密度小，能減小裝藥體殼體比重，增加彈藥比重，提高武器威力;外形也從直線型向曲線型轉變，可以減小空氣阻力，精確致導。但是，目前還沒有高效、低成本的加工鋁合金殼體的工藝方法。傳統的兩種方法為機加法和沖壓焊接法。機加法是先按產品尺寸鍛造有工藝余量的鍛件，再使用鏜、車將鍛件機加成所需的薄壁回轉體，工藝方法雖簡單，但需去除大量材料，材料利用率極低。不僅如此，其加工周期長，生產成本也高。沖壓焊接法是使用等壁厚鋁板，先將鋁板沖壓成半圓弧形，再將兩塊對稱的半圓組焊成筒體，加工方法簡單。材料利用率比機加法得到大幅提升，只需要合格的鋁板即可。但是這種工藝生產出的回轉體的圓度差，產品表觀質量和強度差。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是要針對傳統加工方法的不足，提供一種低成本、高效的鋁合金薄壁回轉體的加工方法。
[0004]為實現上述目的，本發明所設計的鋁合金薄壁回轉體旋壓加工方法，所述旋壓加工方法包括如下步驟:
[0005]I)假設所需制造的產品鋁合金薄壁回轉體大端直徑為①工、小段直徑為Φ2、壁厚為
S1、母線長L;根據所需制造的產品鋁合金薄壁回轉體的尺寸車加工出尺寸為Φ3ΧΦ4Χδ2的鋁合金旋壓坯料，S2為鋁合金旋壓坯料的厚度、Φ3為鋁合金旋壓坯料的外圓直徑、Φ4為招合金旋壓坯料的內孔直徑;其中:S2=W1+Δ )/5?ηθ、Φ3 2 21^^2+0 2、Φ4〈Φ2，Δ為招合金旋壓坯料普通旋壓時壁厚減薄量、θ為鋁合金旋壓坯料剪切旋壓半錐角；
[0006]2)將步驟I)中鋁合金旋壓坯料安裝在剪切旋壓芯模上，采用雙旋輪旋壓機將鋁合金旋壓坯料剪切旋壓成一次錐形筒，其中，一次錐形筒的壁厚為δ2*??ηθ、高度(Φ 3-Φ2)/
(2.sin0)；
[0007]3)對步驟2)中的一次錐形筒進行去應力退火后，將一次錐形筒大端的翻邊處切割得到二次錐形筒；
[0008]4)將步驟3)中二次錐形筒安裝到普通旋壓芯模上，采用雙旋輪旋壓機普通旋壓成壁厚、型面與步驟I)中產品相同的預鋁合金薄壁回轉體，且壁厚為
[0009]5)對步驟4)中預鋁合金薄壁回轉體進行去應力退火、表面拋光處理后，將預鋁合金薄壁回轉體兩端的工藝余量切割，得到所需的鋁合金薄壁回轉體。
[0010]進一步地，所述步驟2)中鋁合金旋壓坯料剪切旋壓極限半錐角為α，當θ>α時，采用一次剪切旋壓成型，當θ〈α時，采用兩次剪切旋壓成型。[0011 ] 進一步地，所述步驟I)中Δ取值為0.5?0.8，Θ取值為20°?45°。
[0012]進一步地，所述步驟2)剪切旋壓過程中首先將剪切旋壓芯模的溫度加熱到250°C± 10°C，鋁合金旋壓坯料在剪切旋壓前溫度加熱到300°C ± 10°C。
[0013]進一步地，所述步驟2)中雙旋輪旋壓機主軸轉速75?85r/min，進給率為0.5?1.0mm/r。
[0014]進一步地，所述步驟3)中一次錐形筒退火溫度為310°C±5°C，保溫時間40min?60min后空冷。
[0015]進一步地，所述步驟4)普通旋壓過程中首先將普通旋壓芯模的溫度加熱到250°C土 10°c，二次錐形筒在普通旋壓前溫度加熱到300°C± 10°C。
[0016]進一步地，所述步驟4)采用雙旋輪旋壓機的旋輪圓角半徑，普通旋壓主軸轉速75?851'/111；[11，進給率為0.5?1.0mm/r。
[0017]進一步地，所述步驟3)中使用等離子切割切除一次錐形筒大端的翻邊，所述步驟
5)中使用等離子切割切除預鋁合金薄壁回轉體兩端的工藝余量。
[0018]進一步地，所述步驟5)中預鋁合金薄壁回轉體退火溫度310°C±5°C，保溫時間40min?60min后空冷。
[0019]本發明采用低成本鋁合金，利用剪切旋壓和普通旋壓技術加工成鋁合金薄壁回轉體，滿足彈頭殼體的尺寸和結構性能要求，可以取代機加法和沖壓焊接法，為彈頭鋁合金殼體的加工提供了一種低成本、高效的加工方法。采用本發明所提供的方法加工鋁合金薄壁回轉體，具有以下優點:
[0020]1、相比鍛件機加法，材料利用率從10%提高到70%以上，降低了生產成本；
[0021 ] 2、生產效率較高，每件薄壁回轉體的平勻加工時間約為I個工作日，而機加法和沖壓焊接法平均都需要2?3個工作日；
[0022]3、本發明加工方法適用于各類型面的薄壁回轉體，從大錐角錐形件到小錐角錐形件都能使用本發明加工方法生產。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實施例1的剪切旋壓示意圖；
[0024]圖2為本實施例1的普旋示意圖；
[0025]圖3為本實施例1的鋁合金薄壁回轉體示意圖。
[0026]其中:鋁合金旋壓坯料1、剪切旋壓芯模2、尾頂3、一次錐形筒4、二次錐形筒5、普通旋壓芯模6、預鋁合金薄壁回轉體7、鋁合金薄壁回轉體8。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，便于更清楚地了解本發明，但它們不對本發明構成限定。
[0028]實施例1:針對某彈頭裝藥殼體大端直徑Φ !458.3mm、小端直徑Φ 2293.5mm、型面母線長L566mm、內型面R1951.7mm、壁厚S11mm的鋁合金薄壁回轉體的加工。其加工過程如下:
[0029]I)根據產品大端直徑Φ i458.3mm、小端直徑Φ 2293.5mm、壁厚δι4.0mm及型面母線長L566mm，結合招合金旋壓還料I的公式:招合金旋壓還料的厚度為δ2= (δχ+Δ )/sin0，Θ定為20。、Δ取0.5，即δ2 = (4.0+0.5)/sin20° = 13mm;鋁合金旋壓坯料的外圓直徑為Φ3 2 2L*δι/δ2+Φ2 ? 641mm;招合金旋壓還料的內孔直徑為i>4〈i>2293.5mm，取C>4l00mm;即得到招合金旋壓坯料尺寸為Φ 3641 X ΦUOO X δ213，鋁合金旋壓坯料圖見圖1，并且鋁合金旋壓坯料表面粗糙度達到3.2μ，退火態。產品材料為5Α06，其中:鋁合金旋壓坯料剪切旋壓極限半錐角α = 16°，剪切旋壓半錐角θ = 20°，α〈θ，可以一次剪切旋壓成型。
[0030] 2)剪切旋壓芯模小端直徑為293.5mm、大端直徑為458.3mm、半錐角為20°。將鋁合金旋壓坯料I安裝到剪切旋壓芯模2上，使用尾頂3固定鋁合金旋壓坯料I，采用雙旋輪旋壓機將鋁合金旋壓坯料剪切旋壓成一次錐形筒4。剪切旋壓過程中主軸轉速80r/min，進給率為0.5mm/r。剪切旋壓過程中使用氧氣和天然氣混合氣體加熱剪切旋壓芯模，其穩定加熱到250°C 土 10°C ；并且，鋁合金旋壓坯料剪切旋壓前溫度加熱到300°C 土 10°。剪切旋壓后，一次錐形筒的壁厚S2*sin0 = 4.45mm、小端直徑為293.5mm、大端直徑為641mm、半錐角為20°、高度(φ3-φ2)/(2.sin9)=478mnin
[0031 ] 3)剪切旋壓完成后，對一次錐形筒進行去應力退火，消除加工應力，退火溫度為310°C±5°C，保溫40min?60min后空冷;然后使用等離子切割切除一次錐形筒大端的翻邊得到二次錐形筒5，切邊軸向長度約為40mm，切割后二次錐形筒高度為438mm。
[0032]4)將二次錐形筒5安裝到加熱好的普通旋壓芯模6上，普通旋壓芯模6的溫度加熱至|J250°C±10°C，并且二次錐形筒5在普通旋壓前先預熱到300°C±10°C，采用雙旋輪旋壓機的旋輪圓角半徑R為15_，對二次錐形筒進行旋壓，主軸轉速80r/ min，進給率0.7 mm/r。普通旋壓芯模與旋輪間距為4.0mm，普通旋壓后得到壁厚、型面與步驟I)中產品相同的預鋁合金薄壁回轉體7，且壁厚為34.0mm，如圖2所示。
[0033]6)將預鋁合金薄壁回轉體7進行去應力退火，退火溫度為300°C±5°C，保溫40min?60min后空冷;然后將預鋁合金薄壁回轉體安裝在