一种航天用直角带锥角型材框硬料滚弯方法

技术领域

本发明属于火箭型材框成形领域，尤其是涉及一种航天用直角带锥角型材框硬料滚弯方法。

背景技术

现役型号运载火箭型材框成形全部采用拉弯成形工艺，拉弯成形为将一直料型材两端夹持住，然后施加拉伸力的同时使其绕模具转动，最后施加补拉量，形成弯曲零件的过程，拉弯成型的成品的原材料为7A09铝合金，弧形状态，该零件为直径Ф3350mm的半圆，截面为直角立边带5°锥角型材框，对于该型材框滚弯成形，不但不对称立边还带锥角，滚弯直径还很大为Ф3350mm的半圆，且该种7A09材料，直料淬火、人工时效后，型材硬度较大，抗拉强度达600多MPa，如图6所示，该种型材滚弯成形难度较大，容易扭曲，成品1立边容易与直角9尺之间有间隙11，底边容易与平台10之间有间隙11。

现有技术的成型工艺依次为下料、预拉弯成型、淬火、补拉弯成型、手工修整、人工时效、手工修整和检验，该型材框采用拉弯成形工艺，补拉弯成形后弧度及角度有回弹量，弧度回弹表现为零件半径比理论半径R1675小5mm，角度回弹表现为立边与直角尺之间有间隙，底边与平台之间有间隙。

对于弧度及角度回弹，补拉弯后需要对型材框进行大量的手工修整，修整弧度和立边角度尺寸，手工修整量非常大，工人劳动强度大。其次，此型材原材料为7A09，O状态，需要进行淬火和人工时效强化，补拉弯后修整为合格的零件，经人工时效处理后，零件内部应力释放会使零件变形，主要表现为零件弧度尺寸变小，平面度和角度变化，而此时零件经人工时效处理后已经硬化，很难依靠手工修整达到合格尺寸，零件超差较严重。另外，此型材框拉弯过程中间需要进行淬火处理，零件淬火后要求在1.5小时内完成补拉弯成形及修整工序，否则时间过长，零件会发生硬化，而1.5小时只能生产4件，生产效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种航天用直角带锥角型材框硬料滚弯方法，以解决型材框采用现有拉弯成形工艺，弧度及角度回弹量大，手工修整量大，生产效率低下的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种航天用直角带锥角型材框硬料滚弯方法，包括如下步骤：S1、根据需求在母材上裁取待滚弯毛料；S2、对待滚弯毛料进行淬火处理；S3、将待滚弯毛料进行拉直处理；S4、将步骤3所得材料进行人工时效，去除其内部应力；S5、将步骤4所得材料进行滚弯处理；S6、对步骤5中滚弯处理完成后型材进行切割整理，制成成品。

进一步的，所述母材是L形型材，母材的第一边的横截面为梯形结构或三角形结构，母材的第二边横截面为矩形结构。

进一步的，所述步骤S2中的淬火温度为475±5℃，淬火保温时间35～38min，淬火完成后毛料通过水冷却。

进一步的，所述步骤S3中拉直处理的方法是将毛料的两端装入拉弯机钳口中，设置拉弯机的拉弯力为13t，拉伸量为5mm。

进一步的，所述步骤S4中人工时效的方法是，对毛料进行加热保温处理，时效温度为120±5℃，保温时间为3小时，然后调整时效温度为160±5℃，保温时间为3小时，然后进行自然冷却。

进一步的，所述步骤5中滚弯处理的滚弯设备为四轴滚弯机，四轴滚弯机包括主体框架上安装的左辊、右辊、上辊和下辊，且上辊位于下辊上方，左辊和右辊分别位于下辊的两侧，左辊和右辊均为从动辊，下辊和上辊均为为动力辊，毛料外围依次位于左辊上方、上辊与下辊之间和右辊上方，且毛料外围依次抵接至左辊外围、上辊外围、下辊外围和右辊外围。

进一步的，所述上辊外围用于定位母材的第一边。

进一步的，所述下辊外围设有第一环形模具槽，且第一环形模具槽用于定位母材的第一边和第二边，且第一环形模具槽的横截面与母材的第一边和第二边的横截面相同。

进一步的，所述左辊和右辊分别对毛料进行向上推，使毛料半径减小，左辊和右辊分别对毛料进行侧推，侧推为沿轴向移动，侧推可防止毛料滚弯过程扭翘，左辊和右辊分别设有旋转值，旋转为左右摆动，旋转可校正毛料第一边和第二边的角度，左辊和右辊旋转值相同，上辊能够竖向滑动，上辊对毛料型材进行向下压紧。

进一步的，所述将步骤4进行滚弯处理的方法是，毛料型材在四轴滚弯机上多次滚弯成型，且每次滚弯成型时，增加左辊和右辊侧推值，且左辊侧推值均大于右辊侧推值，左辊侧推值随逐次滚弯逐步增加，右辊侧推值随逐次滚弯逐步增加，每次滚弯成型时，增加左辊和右辊旋转值，且左辊和右辊旋转值相同，上推值每次滚弯相同或随逐次滚弯逐次降低。

相对于现有技术，本发明所述的一种航天用直角带锥角型材框硬料滚弯方法具有以下有益效果：滚弯成形可以通过辊轮校正零件的弧度、平度及角度尺寸，不需要大量的手工修整。滚弯成形可以先将原材料型材直料淬火，人工时效后在滚弯成形，从而防止拉弯成形后带来的时效变形，直料淬火也可提高生产效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种航天用直角带锥角型材框硬料滚弯方法成型的成品正视示意图；

图2为本发明实施例所述的毛料剖面示意图；

图3为本发明实施例所述的一种航天用直角带锥角型材框硬料滚弯方法在加工毛料的状态示意图；

图4为本发明实施例所述的左棍滚弯毛料的状态示意图；

图5为本发明实施例所述的上辊和下辊滚弯毛料的状态示意图；

图6为本发明实施例所述的现有技术成型的型材框剖面变形示意图。

附图标记说明：

1-成品；2-毛料；21-第一边；22-第二边；3-上辊；4-下辊；5-左辊；6-右辊；7-左棍的旋转方向；8-左棍的侧推方向；9-直尺；10-平台；11-间隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-3所示，DQ5360直角带锥角型材框零件由于型材淬火后会产生淬火变形，会有弯曲，因此采用淬火后先将型材拉直，再人工时效，再滚弯成形的工艺，通过调整滚弯工艺参数，生产出尺寸合格的零件。该型材框设计要求半径偏差小于1.5mm，底平面平度与平台之间的间隙小于1.5mm，立边角度与直角尺之间的间隙小于0.8mm，三个指标都达到零件即为合格。

因此该种航天用直角带锥角型材框硬料滚弯方法，包括如下步骤：

S1、根据需求在母材上裁取待滚弯毛料2；

采用锯床锯切长度为6262mm的毛料2。

S2、对待滚弯毛料2进行淬火处理；

对直料DQ5360型材进行淬火，淬火温度475±5℃，保温时间35～38min，淬火完成后毛料2通过水冷却。

S3、将待滚弯毛料2进行拉直处理；

将DQ5360型材两端装入拉弯机钳口中，设置拉弯力为13t，拉伸量为5mm，将型材拉直。

S4、将步骤3所得材料进行人工时效，去除其内部应力；

人工时效的方法是，对毛料2进行加热保温处理，时效温度为120±5℃，保温时间为3小时，然后调整时效温度为160±5℃，保温时间为3小时，然后进行自然冷却。

S5、将步骤4所得材料进行滚弯处理；

滚弯处理的滚弯设备为四轴滚弯机，四轴滚弯机包括主体框架上安装的左辊5、右辊6、上辊3和下辊4，且上辊3位于下辊4上方，左辊5和右辊6分别位于下辊4的两侧，左辊5和右辊6均为从动辊，下辊4和上辊3均为为动力辊，毛料2外围依次位于左辊5上方、上辊3与下辊4之间和右辊6上方，且毛料2外围依次抵接至左辊5外围、上辊3外围、下辊4外围和右辊6外围。

如图5所示，上辊3外围用于定位母材的第一边21，下辊4外围设有第一环形模具槽，且第一环形模具槽用于定位母材的第一边21和第二边22，且第一环形模具槽的横截面与母材的第一边21和第二边22的横截面相同，左辊5和右辊6分别对毛料2向上推，向上推可以使毛料2半径减小，左辊5和右辊6分别对毛料2进行侧推，侧推为沿轴向移动，侧推可防止毛料2滚弯过程扭翘，左辊5和右辊6分别设有旋转值，旋转为左右摆动，旋转可校正毛料2第一边和第二边的角度，左辊5和右辊6旋转值相同，上辊3能够竖向滑动，上辊3对毛料2型材进行向下压紧。

如图4所示，此处侧推为左辊5和右辊6沿轴向滑动，侧推值为左辊5和右辊6沿轴向的滑动位移值，左棍5和右辊6外围均设有环形槽，毛料2外围位于环形槽内，环形槽的截面与型材框的截面为配合尺寸，在滚弯时上述两个环形槽不在一个线性型面上，旋转为左棍5和右辊6的下端均设置弧形辊道，左棍5和右辊6均能够沿弧形辊道滑动，旋转值为左右5和右辊6相对上辊、下辊的滑动弧度。

将步骤4进行滚弯处理的方法是，毛料2型材在四轴滚弯机上多次滚弯成型，且每次滚弯成型时，增加左辊5和右辊6侧推值，且左辊5侧推值均大于右辊6侧推值，左辊5侧推值随逐次滚弯逐步增加，右辊6侧推值随逐次滚弯逐步增加，增加左辊5和右辊6旋转值，且左辊5和右辊6旋转值相同，左辊5和右辊6上推值每次滚弯相同或随逐次滚弯逐次降低。

在本实施例中，滚弯设备采用四轴滚弯机，滚弯工艺参数为左辊5、右辊6上推值、左辊5侧推值、右辊6侧推值、左辊5、右辊6旋转值，这些工艺参数用来调整零件的弧度、平度及角度尺寸。该型材由于为直角立边带锥角型材，正常滚弯成形零件整体会成麻花状，端头会翘起，且立边角度及平度会与直角尺与平台有间隙，经过多次试验，调整工艺参数，增加左辊5和右辊6侧推值，且左辊5侧推值大右辊6侧推值小，增加左辊5和右辊6旋转值，旋转值一致都为1，经过三次滚弯成形，前两次滚弯左辊5比右辊6侧推值多1.5，第三次滚弯左辊5比右辊6侧推值多1，零件成形后弧度与样板间隙为1mm、平度与平台间隙为0.6mm，角度与直角尺间隙为0.6mm，(图纸要求弧度与样板间隙小于等于1.5mm、平度与平台间隙小于等于1.5mm，角度与直角尺间隙小于等于0.8mm)，零件尺寸符合图纸公差要求，成形出了尺寸合格的零件。

滚弯工艺参数及零件数值如下表所示：

S6、对步骤5中滚弯处理完成后型材进行切割整理，制成成品1。

将零件两端头余量用锯床切割去除，两端余量总共为1000mm，此时零件滚弯成一直径Φ3350mm的半圆。

如图2所示，母材截取的毛料2是L形型材，母材的第一边21的横截面为梯形结构或三角形结构，母材的第二边22横截面为矩形结构。

采用直料淬火、拉直、人工时效后滚弯工艺流程，合理设计滚弯工艺参数，采用左辊和右辊增加侧推值，且左辊和右辊侧推值不同比例的参数，同时左辊和右辊增加旋转值的滚弯方法，滚弯成形出尺寸合格的零件，应用该方法实施的DQ5360直角带锥角型材框采用滚弯成形，零件成形后弧度、平度及角度间隙可用滚轮进行校形，不需要手工修整，大大降低了工人的劳动强度；采用直料淬火、拉直再人工时效最后滚弯成形的工艺，解决了型材拉弯成形人工时效后型面变形问题，解决了淬火后进行补拉弯成形及修整工序，生产效率低下的问题，本发明大大提高了生产效率，缩短了生产周期；通过合理设计滚弯工艺参数，滚弯成形出尺寸合格的直角带锥角型材框零件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。