一种大型薄壁壳体的制造方法与流程

本发明涉及大型薄壁壳体的制造领域，尤其涉及一种大型薄壁壳体的制造方法。

背景技术：

大型薄壁壳体的成品长度l=（1200～3000mm），最大内径d=（100～500mm），壁厚t=（8～15mm），而壳体头部局部厚度达3～4t以上，头部内径为d为0.4～0.5d，成形难度极大。目前国内普遍采用的成形工艺为用实心棒料机加工或焊接而成，采用机加工的成形方法，其成本太高，生产效率太低，材料利用率仅有16%左右，而采用焊接工艺，产品的强度低，精度差，产品的一致性也无法得到保证。因此解决这一问题就显得十分必要了。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种大型薄壁壳体的制造方法，通过选取内径为d为100～500mm毛坯，壁厚为2t，长度为0.6~0.8l的毛坯钢管，采用三次挤压+二次旋压的成形方法，二次旋压依次为强力旋压和普通旋压，完全克服了背景技术中两种成形工艺的缺陷，材料利用率高达80%，生产效率提高了20倍以上，产品的强度高，成形精度高，产品的一致性好，解决了背景技术中出现的问题。

本发明的目的是提供一种大型薄壁壳体的制造方法，采用三次挤压+二次旋压的成形方法，包括有以下步骤：

步骤一：选取初始圆形钢管毛坯；

步骤二：挤压分为三次热挤压成形，毛坯局部加热温度1000～1200℃，采用挤压模具进行挤压成形，挤压模具分包括挤压芯模和凹模型腔，挤压芯模固定在下底座上，凹模型腔固定在上底座上，毛坯钢管固定在挤压芯模上，挤压采用的工艺为反挤压成形，经过三次热挤压成形得到挤压坯料；

步骤三：三次挤压后需要进行热处理，采用正火工艺，将三次热挤压后的毛坯装入正火炉中，加热至880～920℃，保温2～3h，出炉后空冷；

步骤四：旋压采用的是强力旋压和普通旋压相结合的工艺，强旋改变了材料的厚度，而普旋只改变材料的形状，不改变材料的厚度；采用旋压机进行旋压，转接盘连接在旋压机的主轴上，旋压芯模与转接盘连接，挤压坯料装夹在旋压芯模上，有三个旋轮一安装在旋压机电机轴上，旋轮的径向移动由电机控制，三个旋轮一成120°均匀分布；强力旋压后得到强旋坯料，强力旋压分六道次反向冷旋，每道次的压下量为1.5～2.5mm，旋压时主轴带动旋压芯模和挤压坯料一起转动，主轴转速为300～350r/min，旋轮一由电机带动转动，旋轮一径向进给速度为100～120mm/min，旋压时旋轮一不移动，主轴移动，因此工件的轴向进给速度由主轴的移动速度控制，主轴的移动速度为80～100mm/min，旋轮一和主轴的运动轨迹按强旋坯料外轮廓形状；

步骤五：进行普通旋压，采用普旋模具，旋压芯模更换成普旋芯模与转接盘相连接，将三个旋轮一更换成三个旋轮二，同时需要增加尾顶，防止工件在普旋芯模上甩动，增强工件加工时的稳定性；将强旋坯料安装在普旋芯模上，三个旋轮二仍成120°均匀分布；普通旋压分七道次反向冷旋，每道次压下量为1.5～2.5mm，主轴转速为300～350r/min，旋轮二径向进给速度为100～120mm/min，主轴的移动速度为80～100mm/min，旋轮二和主轴的运动轨迹按普旋坯料外轮廓形状，普旋坯料通过机加工后得到该薄壁壳体最终的成品。

进一步改进在于：所述步骤一毛坯钢管的内径为d为100～500mm，壁厚为2t，t为壳体最薄尺寸，长度为0.6～0.8l，l为壳体长度；所述步骤二三次热挤压成形使得壳体头部局部厚度达到3～4t以上，头部内径缩小到0.4～0.5d；所述步骤三为正火出炉；所述步骤四强力旋压将壁厚为2t的挤压坯料旋压到壁厚为t为8～15mm，坯料长度由0.6～0.8l增长至l；所述步骤四普旋后壳体尾部内径由d收缩到d-15～d-40mm左右，壳体尾部壁厚仍为t，只改变尾部形状，尾部由圆弧连接。

进一步改进在于：所述步骤二三次热挤压成形前挤压时挤压芯模和凹模型腔涂有石墨等配制而成的润滑剂。

进一步改进在于：所述步骤三强力旋压旋轮一和主轴的位移和运动速度由程序控制；步骤四普通旋压旋轮二和主轴的位移和运动速度由程序控制。

本发明的有益效果：本发明通过选取内径为d为100～500mm，壁厚为2t（t为壳体最薄尺寸），长度为0.6～0.8l（l为壳体长度）的毛坯钢管，采用三次挤压+二次旋压的成形方法，二次旋压依次为强力旋压和普通旋压，完全克服了背景技术中两种成形工艺的缺陷，材料利用率高达80%，生产效率提高了20倍以上，产品的强度高，成形精度高，产品的一致性好。

附图说明

图1是本发明步骤二三次挤压模具示意图。

图2是本发明三次热挤压成形的坯件变化示意图。

图3是本发明强力旋压的旋压机示意图。

图4是图3的旋轮一处侧视图。

图5是本发明普通旋转的旋压机示意图。

图6是图5的旋轮二处侧视图。

图7是本发明成品示意图。

其中：1-挤压芯模，3-凹模型腔，4-主轴，5-转接盘，6-旋压芯模，7-强旋坯料，8-挤压坯料，9-旋轮一，10-普旋芯模，11-普旋坯料，12-尾顶，13-旋轮二。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

本实施例提供一种大型薄壁壳体的制造方法，采用三次挤压+二次旋压的成形方法，包括有以下步骤：

步骤一：选取初始圆形钢管毛坯；

步骤二：挤压分为三次热挤压成形，毛坯局部加热温度为1000～1200℃，采用挤压模具进行挤压成形，挤压模具分包括挤压芯模1和凹模型腔3，挤压芯模1固定在下底座上，凹模型腔3固定在上底座上，毛坯钢管固定在挤压芯模1上，如图1所示，挤压采用的工艺为反挤压成形，三次挤压成形示意图，如图2所示，经过三次热挤压成形得到挤压坯料8；

步骤三：三次挤压后需要进行热处理，采用正火工艺，将三次热挤压后的毛坯装入正火炉中，加热至880～920℃，保温2～3h，出炉后空冷；

步骤四：旋压采用的是强力旋压和普通旋压相结合的工艺，强旋改变了材料的厚度，而普旋只改变材料的形状，不改变材料的厚度；图3和图4所示为强力旋压成形工艺示意图，采用旋压机进行旋压，转接盘5连接在旋压机的主轴4上，旋压芯模6与转接盘5连接，挤压坯料8装夹在旋压芯模6上，有三个旋轮一9安装在旋压机电机轴上，旋轮的径向移动由电机控制，三个旋轮一9成120°均匀分布；强力旋压后的坯料如图3中的强旋坯料7所示，强力旋压分六道次反向冷旋，每道次的压下量为1.5～2.5mm，旋压时主轴4带动旋压芯模6和挤压坯料8一起转动，主轴转速为300～350r/min，旋轮一9由电机带动转动，旋轮一9径向进给速度为100～120mm/min，旋压时旋轮一9不移动，主轴4移动，因此工件的轴向进给速度由主轴的移动速度控制，主轴4的移动速度为80～100mm/min，旋轮一9和主轴4的运动轨迹按强旋坯料7外轮廓形状；

步骤五：进行普通旋压，采用普旋模具，如图5和6所示，旋压芯模6更换成普旋芯模10与转接盘5相连接，将三个旋轮一9更换成三个旋轮二13，同时需要增加尾顶12，防止工件在普旋芯模10上甩动，增强工件加工时的稳定性；将强旋坯料7安装在普旋芯模10上，三个旋轮二13仍成120°均匀分布；普通旋压分七道次反向冷旋，每道次压下量为1.5～2.5mm，主轴4转速为300～350r/min，旋轮二13径向进给速度为100～120mm/min，主轴4的移动速度为80～100mm/min，旋轮二13和主轴4的运动轨迹按普旋坯料11外轮廓形状，普旋后的坯料如图5的普旋坯料11所示，图7所示为通过机加工后得到该薄壁壳体最终的成品图。

所述步骤一毛坯钢管的内径为247mm，壁厚为25mm，长度为1000mm；所述步骤二三次热挤压成形使得壳体头部局部厚度达到40mm以上，直径缩小到120mm；所述步骤三强力旋压将壁厚为25mm的挤压坯料8旋压到壁厚为13mm，坯料长度增长至1500mm；所述步骤四普旋后壳体尾部外径由273mm收缩到230mm，壳体尾部壁厚仍为13mm，只改变尾部形状，尾部由圆弧连接。

所述步骤二三次热挤压成形前挤压时挤压芯模1和凹模型腔3涂有石墨等配制而成的润滑剂。

所述步骤三强力旋压旋轮一9和主轴4的位移和运动速度由程序控制；步骤四普通旋压旋轮二13和主轴4的位移和运动速度由程序控制。

通过选取内径为247mm，壁厚为25mm，长度为1000mm钢管，采用三次挤压+二次旋压的成形方法，二次旋压依次为强力旋压和普通旋压，完全克服了背景技术中两种成形工艺的缺陷，材料利用率高达80%，生产效率提高了20倍以上，产品的强度高，成形精度高，产品的一致性好。