一種用于大型貯箱上翻邊孔成形的裝置及成形方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及大型液體貯箱制造技術，具體涉及在貯箱箱體上或者在構成貯箱的零件如封頭、筒段上，加工各種翻邊孔的成形裝置及方法。
【背景技術】
[0002]運載火箭貯箱箱底多為橢球或球形底，由于我國鋁合金材料質量和旋壓技術發展水平的限制，運載火箭貯箱箱底的制造仍采用零件拼焊的方式完成。而美國的Atlas系列、日本H2B火箭的貯箱箱底已應用整體旋壓成形技術。
[0003]貯箱箱底整體制造導致貯箱翻邊孔的成形使用現有的加工方法很困難。對于瓜瓣和頂蓋上的翻邊孔可以用壓力機完成，而整體箱底尺寸巨大，一般在2m?10m的直徑，翻邊孔無法用壓力機加工。另外，旋壓成形后零件具有壁厚不均勻的特點，使常規的壓力機成形方法也無法適應。
[0004]隨著對產品可靠性要求的不斷提高，整體箱底成形技術的攻克，翻邊孔成形成為急待解決的關鍵技術。由此而提出了用磁脈沖成形方法解決大型貯箱變壁厚整體箱底上的翻邊孔成形。
[0005]采用多個零件用焊接方法拼焊起來的封頭，其上的翻邊孔可以在零件狀態下制造，以目前的設備能力和工藝技術來說，不存在問題。而如果封頭是無焊縫的整體箱底或面積超過lm2的大型鈑金零件上，加工翻邊孔結構是常規方法很難實現的。其難點在于:(1)尺寸大，壓力機臺面小，無法容納包括成形模具在內的翻邊裝置；(2)由于翻邊孔的位置多位于偏離封頭中心部位，整體貯箱狀態下，無法采用壓力機成形的方法；(3)按現有制造技術水平，整體旋壓成形的封頭，由于壁厚不均勻，使常規方法也無法加工翻邊孔。因此，翻邊孔加工問題成為實現大型貯箱整體封頭急待解決的關鍵問題。
[0006]磁脈沖成形技術是利用電磁原理將電能經過電容器積蓄后瞬間釋放，并轉化為電磁力作用于導電性能良好的金屬材料使其發生變形的一種制造技術，具有高速、能量大、無污染、小回彈、節能、環保等優點。磁脈沖成形技術原理:由220v或380v的電源通過增壓變壓器將電壓提高到lkv?20kv，給電容器組充電，然后通過放電器進行放電，在線圈線圈周圍產生感應磁場,進而在試件內產生感應電流,通過磁場的相互作用產生相互排斥的磁場力，使試件產生塑性變形。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于:提供一種用于大型貯箱或整體封頭上的翻邊孔的成形裝置及方法。
[0008]本發明的技術方案如下:一種用于大型貯箱上翻邊孔成形的裝置，包括陰模、法蘭盤、定位塊、定位銷、心軸、墊板、磁脈沖線圈、電極連接端、絕緣網格，心軸為棒狀的長軸結構，其下端穿過支架與圓盤狀墊板，并通過螺母A套裝圓盤狀墊板固定，磁脈沖線圈安裝在被加工零件與支架之間，磁脈沖線圈的左端連接電極連接端，電極連接端為長柄狀結構，在磁脈沖線圈與定位塊之間安裝絕緣網格，絕緣網格包圍在心軸四周，定位塊套裝在心軸上，通過定位銷將被加工零件定位固定，心軸穿過法蘭盤并通過螺母B將法蘭盤固定在定位塊上方，陰模與法蘭盤為同心圓盤，陰模位于法蘭盤外側。
[0009]還包括壓板，所述壓板為圓盤狀，心軸上端穿過壓板，并通過螺母C將壓板固定，壓板位于陰模與法蘭盤的上方。
[0010]一種大型貯箱上翻邊孔成形方法，包括以下步驟
[0011]步驟一:用焊接方法拼焊加工大型貯箱，用旋壓方法加工整體封頭；
[0012]步驟二:在待翻邊貯箱上開一個預制孔，此預制孔直徑的大小根據下述公式確定，
[0013]d = D-R(J1-2)+S(2-JT/2) -2H
[0014]公式中D為翻邊孔內徑；
[0015]R為翻邊孔圓角半徑；
[0016]S為待翻邊零件厚度；
[0017]Η為翻邊孔圓柱段高度；
[0018]d為預制孔直徑。
[0019]步驟三:加工磁脈沖線圈，其結構依據成形的翻邊孔直徑大小、厚度而定，模具采用淬火到HRC38?42的普通45#鋼；
[0020]步驟四:依次將墊板、支架盤套裝在心軸上，將定位塊、定位銷安裝在線圈上，然后放置在待翻邊部位的一側，并將電極連接端連接到線圈左端，將絕緣網格纏繞在心軸四周，依次安裝螺母A、法蘭盤、陰模，并用螺母B固定，最后安裝壓板，用螺母C緊固完成裝配。
[0021]步驟五:將磁脈沖線圈與設備接通，磁脈沖設備放電使貯箱上的翻邊孔成形。
[0022]所述步驟五中的設備放電電壓在5?20kV、放電能量在10?25kJ、放電次數1?2次，所用的磁脈沖設備最高充電電壓20kv，頻率25?40kH，能量25?50kJ。
[0023]本發明的顯著效果在于:對于完成整體結構后制翻邊孔和大型封頭上的翻邊孔成形具有良好的成形效果；解決了常規方法不能完成的成形問題。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明所述的大型貯箱翻邊孔的裝置示意圖
[0025]圖2為大型貯箱翻邊孔和外部連接結構示意圖
[0026]圖3為帶翻邊孔的大型貯箱箱底示意圖。
[0027]圖中:1壓板、2陰模、3法蘭盤、4定位塊、5定位銷、6心軸、7墊板、8螺母A、9磁脈沖線圈、10支架盤、11電極連接端、12絕緣網格、13螺母B、14螺母C
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0029]如圖1?圖2所示，本發明所述的一種用于大型貯箱上翻邊孔成形的裝置，包括陰模2、法蘭盤3、定位塊4、定位銷5、心軸6、墊板7、磁脈沖線圈9、電極連接端11、絕緣網格12，其中，心軸6為棒狀的長軸結構，其下端穿過支架10與圓盤狀墊板7，并通過螺母A8套裝圓盤狀墊板7固定，磁脈沖線圈9安裝在被加工零件與支架10之間，磁脈沖線圈9的左端連接電極連接端11，電極連接端11為長柄狀結構，在磁脈沖線圈9與定位塊4之間安裝絕緣網格12，絕緣網格12包圍在心軸6四周，定位塊4套裝在心軸6上，通過定位銷5將被加工零件定位固定，心軸6穿過法蘭盤3并通過螺母B13將法蘭盤3固定在定位塊4上方，陰模2與法蘭盤3為同心圓盤，陰模2位于法蘭盤3外側。壓板1為圓盤狀，心軸6上端穿過壓板1，并通過螺母C14將壓板1固定，壓板1位于陰模2與法蘭盤3的上方。
[0030]本發明所述的大型貯箱上和整體旋壓封頭上翻邊孔的成形方法，其中待翻邊零件材料為包括5A06、2219在內的各種鋁合金，板材厚度小于10mm，翻邊孔直徑60?250mm ;其包括如下步驟:
[0031]步驟一:用焊接方法拼焊加工大型貯箱，用旋壓方法加工整體封頭；
[0032]步驟二:在待翻邊貯箱上開一個預制孔，此預制孔直徑的大小根據下述公式確定，
[0033]d = D-R(J1-2)+S(2-JT/2) -2H
[0034]公式中D為翻邊孔內徑；
[0035]R為翻邊孔圓角半徑；
[0036]S為待翻邊零件厚度；
[0037]Η為翻邊孔圓柱段高度；
[0038]d為預制孔直徑；
[0039]步驟三:加工磁脈沖線圈，其結構依據成形的翻邊孔直徑大小、厚度而定，模具采用淬火到HRC38?42的普通45#鋼；
[0040]步驟四:依次將墊板7、支架盤10套裝在心軸6上，將定位塊4、定位銷5安裝在線圈9上，然后放置在待翻邊部位的一側，并將電極連接端11連接到線圈9左端，將絕緣網格12纏繞在心軸6四周，依次安裝螺母A8、法蘭盤3、陰模2，并用螺母B13固定，最后安裝壓板1，用螺母C14緊固完成裝配；
[0041]步驟五:將磁脈沖線圈與設備接通，磁脈沖設備放電使貯箱上的翻邊孔成形。設備放電電壓在5?20kV、放電能量在10?25kJ、放電次數1?2次，所用的磁脈沖設備最高充電電壓20kv，頻率25?40kH，能量25?50kJ。
【主權項】
1.一種用于大型貯箱上翻邊孔成形的裝置，其特征在于:包括陰模(2)、法蘭盤(3)、定位塊⑷、定位銷(5)、心軸(6)、墊板(7)、磁脈沖線圈(9)、電極連接端(11)、絕緣網格(12)，心軸(6)為棒狀的長軸結構，其下端穿過支架(10)與圓盤狀墊板(7)，并通過螺母A⑶套裝圓盤狀墊板(7)固定，磁脈沖線圈(9)安裝在被加工零件與支架(10)之間，磁脈沖線圈(9)的左端連接電極連接端(11)，電極連接端(11)為長柄狀結構，在磁脈沖線圈(9)與定位塊⑷之間安裝絕緣網格(12)，絕緣網格(12)包圍在心軸(6)四周，定位塊(4)套裝在心軸(6)上，通過定位銷(5)將被加工零件定位固定，心軸(6)穿過法蘭盤(3)并通過螺母B (13)將法蘭盤(3)固定在定位塊⑷上方，陰模⑵與法蘭盤(3)為同心圓盤，陰模⑵位于法蘭盤⑶外側。2.根據權利要求1所述的一種用于大型貯箱上翻邊孔成形的裝置，其特征在于:還包括壓板(1)，所述壓板(1)為圓盤狀，心軸(6)上端穿過壓板(1)，并通過螺母C (14)將壓板(1)固定，壓板⑴位于陰模⑵與法蘭盤(3)的上方。3.一種大型貯箱上翻邊孔成形方法，其特征在于:包括以下步驟 步驟一:用焊接方法拼焊加工大型貯箱，用旋壓方法加工整體封頭； 步驟二:在待翻邊貯箱上開一個預制孔，此預制孔直徑的大小根據下述公式確定， d = D-R(3t-2)+S(2-3t/2) - 2H 公式中D為翻邊孔內徑； R為翻邊孔圓角半徑； S為待翻邊零件厚度； Η為翻邊孔圓柱段高度； d為預制孔直徑。 步驟三:加工磁脈沖線圈，其結構依據成形的翻邊孔直徑大小、厚度而定，模具采用淬火到HRC38?42的普通45#鋼； 步驟四:依次將墊板(7)、支架盤(10)套裝在心軸(6)上，將定位塊(4)、定位銷(5)安裝在線圈(9)上，然后放置在待翻邊部位的一側，并將電極連接端(11)連接到線圈(9)左端，將絕緣網格(12)纏繞在心軸(6)四周，依次安裝螺母A(8)、法蘭盤(3)、陰模(2)，并用螺母B(13)固定，最后安裝壓板(1)，用螺母C(14)緊固完成裝配。 步驟五:將磁脈沖線圈與設備接通，磁脈沖設備放電使貯箱上的翻邊孔成形。4.根據權利要求4所述的一種大型貯箱上翻邊孔成形方法，其特征在于:所述步驟五中的設備放電電壓在5?20kV、放電能量在10?25kJ、放電次數1?2次，所用的磁脈沖設備最高充電電壓20kv，頻率25?40kH，能量25?50kJ。
【專利摘要】一種用于大型貯箱上翻邊孔成形的裝置及成形方法。本發明涉及大型液體貯箱制造技術，具體涉及在貯箱箱體上或者在構成貯箱的零件如封頭、筒段上，加工各種翻邊孔的成形方法。貯箱箱底整體制造導致貯箱翻邊孔的成形使用現有的加工方法很困難。旋壓成形后零件具有壁厚不均勻的特點，使常規的壓力機成形方法也無法適應。本發明提供一種用于大型貯箱或整體封頭上的翻邊孔的成形方法。對于完成整體結構后制翻邊孔和大型封頭上的翻邊孔成形具有良好的成形效果；解決了常規方法不能完成的成形問題。
【IPC分類】B21D19/00
【公開號】CN105312380
【申請號】CN201410262237
【發明人】張文忠, 李 杰, 張國威
【申請人】首都航天機械公司, 中國運載火箭技術研究院
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年6月13日