高溫合金薄壁矩形管彎曲成圓弧形零件的成型夾具和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及鈑金成型領(lǐng)域，具體是提供了一種高溫合金薄壁矩形管彎曲成圓弧形零件的成型夾具和方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]某航空發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁矩形彎管零件材料為高溫合金GH536，壁厚為0.6mm,零件的彎曲半徑為R495.56，由截面規(guī)格有28.63X21.89mm的矩形管彎曲為半徑R495.56的圓弧形零件，其成型性能要求極高。航空發(fā)動(dòng)機(jī)年產(chǎn)數(shù)量小，零件多為單件生產(chǎn)，考慮到節(jié)約生產(chǎn)成本，該零件采用手動(dòng)彎曲的方法進(jìn)行加工。如果采用傳統(tǒng)的彎曲成型加工方法的話，由于薄壁矩形管結(jié)構(gòu)特殊，與圓形管相比成型形難度大，矩形管彎曲時(shí)成型區(qū)的外側(cè)材料更容易受切向拉應(yīng)力導(dǎo)致壁厚減薄嚴(yán)重；內(nèi)側(cè)材料受切向壓應(yīng)力導(dǎo)致嚴(yán)重起皺，且彎曲過(guò)程中回彈現(xiàn)象明顯，導(dǎo)致外形截面畸變，彎曲半徑尺寸要求難以保證。故采用傳統(tǒng)的彎曲成型加工方法難以實(shí)現(xiàn)。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種操作方便、快速準(zhǔn)確的高溫合金薄壁矩形管彎曲成圓弧形零件的成型夾具和方法，加工的彎管零件外觀未出現(xiàn)起皺、凹陷缺陷且尺寸穩(wěn)定。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]高溫合金薄壁矩形管彎曲成圓弧形零件的成型夾具，包括滾盤(pán)，定位環(huán)，加力機(jī)構(gòu)和周向定位夾緊機(jī)構(gòu)；所述加力機(jī)構(gòu)包括滾輪支架，滾輪通過(guò)銷(xiāo)子安裝在滾輪支架上，滾輪支架通過(guò)支撐軸固定在滾盤(pán)上、且能夠繞支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)，定位環(huán)安裝在滾盤(pán)上與滾盤(pán)配合形成矩形管定位凹槽，加力機(jī)構(gòu)的滾輪處于定位凹槽開(kāi)口側(cè)，通過(guò)加力機(jī)構(gòu)使?jié)L輪沿矩形管外圓滾動(dòng)施力使矩形管向定位環(huán)內(nèi)圓定位面彎曲，周向定位夾緊機(jī)構(gòu)固定在滾盤(pán)用于限制矩形管彎曲時(shí)圓周方向的位置。
[0006]進(jìn)一步，所述周向定位夾緊機(jī)構(gòu)包括固定在滾盤(pán)上的支板9，支架中設(shè)置有容納矩形管的凹槽，凹槽開(kāi)口側(cè)通過(guò)壓緊螺釘安裝有壓板，通過(guò)壓板壓緊矩形管。
[0007]進(jìn)一步，所述滾輪支架上設(shè)置有手柄。
[0008]進(jìn)一步，所述定位環(huán)與滾盤(pán)采用螺釘連接固定。
[0009]進(jìn)一步，所述定位環(huán)的外圓半徑比成品圓弧半徑略小。
[0010]進(jìn)一步，所述定位環(huán)外圓半徑比成品圓弧小約80?120mm。
[0011]進(jìn)一步，所述滾盤(pán)中心圓孔用于支撐軸通過(guò)，支撐軸與滾盤(pán)中心圓孔配合間隙不大于 0.02mm。
[0012]高溫合金薄壁矩形管彎曲成圓弧形零件的成型方法，包括以下步驟:
[0013](I)清洗:沖洗矩形管管子內(nèi)外表面，檢查管子內(nèi)外表面、管腔無(wú)異物；
[0014](2)準(zhǔn)備:松開(kāi)周向定位夾緊機(jī)構(gòu)的壓緊螺釘，并將滾輪移至周向定位夾緊機(jī)構(gòu)側(cè)面；
[0015](3)裝夾:將矩形管毛坯放到滾輪下的凹槽中，使矩形管端面緊靠周向定位夾緊機(jī)構(gòu)，并擰緊壓緊螺釘；
[0016](4)加力:通過(guò)手柄施力平穩(wěn)扭動(dòng)加力機(jī)構(gòu)，使矩形管在壓力作用下緩慢流入滾盤(pán)定位凹槽內(nèi)，加力機(jī)構(gòu)繼續(xù)帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使矩形管完全與滾盤(pán)外圈貼緊；
[0017](5)完成:松開(kāi)周向定位夾緊機(jī)構(gòu)的壓緊螺釘，取出成品件。
[0018]進(jìn)一步，步驟(I)清洗完矩形管后，向矩形管內(nèi)填充滿(mǎn)松香；將塊狀松香加入恪化槽內(nèi)熔化后，灌進(jìn)管子矩形管內(nèi)保證填滿(mǎn)內(nèi)腔；步驟(5)完成后對(duì)矩形管進(jìn)行化松香工序，融化松香后，將矩形彎管清洗干凈，進(jìn)行水吹砂，保證彎管內(nèi)外表面無(wú)松香殘留。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明的薄壁矩形管彎曲成型夾具，由滾盤(pán)，定位環(huán)，加力機(jī)構(gòu)和周向定位夾緊機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)滾盤(pán)，定位環(huán)，加力機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)矩形薄壁管的手動(dòng)彎曲，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，方便實(shí)用，操作簡(jiǎn)便，安全可靠，加工條件要求不高，生產(chǎn)成本低；同時(shí)可達(dá)到薄壁矩形彎曲成型后，彎曲半徑控制在± I范圍內(nèi)，截面變形控制在0.3范圍內(nèi)，彎曲部分形管表面平整、光滑，未產(chǎn)生起皺、折痕現(xiàn)象，加工出的零件形狀和尺寸均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)圖要求。
[0021]這種采用加力機(jī)構(gòu)施力成型的方法，方法可靠，零件加工效率高，并且加工的彎管零件外觀未出現(xiàn)起皺、凹陷等缺陷，且尺寸穩(wěn)定，平均每3分鐘成型一件零件。解決了此類(lèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金薄壁矩形管彎曲成圓狀零件難以加工的技術(shù)難題。同時(shí)也為類(lèi)似航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金薄壁矩形管彎曲成圓狀零件的成型制造提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的推廣價(jià)值。
【【附圖說(shuō)明】】
[0022]圖1成型夾具結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖2是圖1的B-B向剖視圖
[0024]圖3滾輪結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖4定位環(huán)與滾盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖5周向定位夾緊機(jī)構(gòu)示意圖
[0027]圖6是彎管結(jié)構(gòu)示意圖
[0028]圖7是圖6的A-A向剖視圖
[0029]圖中:滾盤(pán)(I)，定位環(huán)(2)，滾輪支架(3)，滾輪⑷、銷(xiāo)子(5)、支撐軸(6)、周向定位夾緊機(jī)構(gòu)(7)、手柄(8)、支板(9)、壓板(10)、壓緊螺釘(11)、矩形管(12) ο
【【具體實(shí)施方式】】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0031]如圖1和圖2所示，本發(fā)明通過(guò)研究零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度要求，制定彎曲工藝方案，通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)用彎曲夾具，成型夾具主要包括滾輪4、定位環(huán)2、周向定位夾緊機(jī)構(gòu)7、滾盤(pán)I和加力機(jī)構(gòu)。矩形彎管毛坯在夾具中通過(guò)滾盤(pán)I與定位環(huán)2配合形成的凹槽定位，依靠滾輪4和滾盤(pán)I的間隙控制坯料流動(dòng)，保證毛坯在彎曲成型時(shí)不會(huì)起皺和撕裂。加力機(jī)構(gòu)通過(guò)支撐軸6固定在滾盤(pán)I上，并引導(dǎo)整個(gè)夾具上、下部分的裝配。定位環(huán)2與滾盤(pán)I采用螺釘連接固定，避免毛坯在成型過(guò)程中錯(cuò)位。通過(guò)對(duì)手柄8的施力，使?jié)L輪4與矩形管12表面貼合，矩形管12逐漸貼合滾盤(pán)I。彎曲成型完成后，將周向定位夾緊機(jī)構(gòu)7的壓緊螺釘11松開(kāi)，取出零件。
[0032]所述的加力機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了零件的平穩(wěn)精確成型。其中加力機(jī)構(gòu)由手柄8、滾輪支架
3、銷(xiāo)子5和滾輪4組成。
[0033]所述的滾輪4作用是在加力機(jī)構(gòu)的作用下，沿矩形管12外圓進(jìn)行施力，實(shí)現(xiàn)矩形管12在彎曲時(shí)與定位環(huán)2內(nèi)圓定位面貼合。滾輪4結(jié)構(gòu)如附圖3所示。
[0034]所述的定位環(huán)2作用是保證矩形管彎曲時(shí)的圓弧半徑?？紤]到彎曲過(guò)程中的回彈現(xiàn)象，定位環(huán)2的外圓半徑應(yīng)比矩形管的彎曲半徑略小。根據(jù)材料特性和加工經(jīng)驗(yàn)，確定定位環(huán)2外圓半徑為管子彎曲半徑減小約80?120mm。定位環(huán)2寬度由矩形管的寬度決定，設(shè)計(jì)時(shí)采用小于0.10的間隙配合，以有效的控制矩形管在彎曲時(shí)截面的變形量。定位環(huán)2工作段長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足圓狀角向長(zhǎng)度尺寸要求。定位環(huán)2和滾盤(pán)I如附圖4所示。
[0035]所述的滾盤(pán)I作用是壓緊毛坯的側(cè)面防止其起皺。滾盤(pán)I外形為圓形，中心圓孔用于支撐軸6通過(guò)，用于固定滾輪支架3和滾盤(pán)I。支撐軸6與滾盤(pán)I中心圓孔保證配合間隙不大于0.02mm。滾盤(pán)I外徑應(yīng)符合矩形管圓狀零件內(nèi)徑的設(shè)計(jì)圖紙要求，工作段長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足圓狀角向長(zhǎng)度尺寸要求。
[0036]所述的周向定位夾緊機(jī)構(gòu)7作用是限制矩形管彎曲時(shí)圓周方向的位置，并通過(guò)壓緊螺釘11帶動(dòng)壓板10壓緊矩形管，防止矩形管在彎曲時(shí)產(chǎn)生移動(dòng)。周向定位夾緊機(jī)構(gòu)7如附圖5所示。
[0037]零件在成型夾具的成型步驟如下:
[0038](I)清洗:沖洗管子內(nèi)外表面，檢查管子內(nèi)外表面、管腔無(wú)異物。
[0039](2)灌松香:本發(fā)明采用填充松香的方法，增強(qiáng)薄壁矩形管彎曲時(shí)的強(qiáng)度，以降低彎曲時(shí)矩形管截面的畸變。將