本發明(ming)涉及精確塑性加(jia)工技術領域，尤其(qi)涉及一種(zhong)高強(qiang)度(du)高精度(du)小錐角零件(jian)制造方法。

背景技術：

小錐角零件(jian)是機械(xie)制造中的一種常(chang)見(jian)零件(jian)，隨著(zhu)科(ke)學技(ji)術的發(fa)展其應(ying)(ying)用日益廣泛，涉及航空、航天、壓力容器等諸多應(ying)(ying)用領域(yu)。

目(mu)前，小(xiao)錐角(jiao)零件(jian)(jian)的(de)加(jia)(jia)工(gong)制造(zao)大多(duo)是卷(juan)焊(han)或鍛(duan)環(huan)機(ji)加(jia)(jia)的(de)工(gong)藝方法(fa)完成，其主要工(gong)藝不(bu)(bu)足(zu)如(ru)下：(a)產(chan)品(pin)強度(du)低：產(chan)品(pin)強度(du)與母材(cai)相近，整體強度(du)相對較(jiao)低，尤其是焊(han)縫(feng)處強度(du)削(xue)弱較(jiao)為嚴重，往(wang)往(wang)不(bu)(bu)足(zu)母材(cai)的(de)90％；(b)尺寸(cun)精度(du)低：對于長錐類(lei)零件(jian)(jian)，鍛(duan)環(huan)機(ji)加(jia)(jia)產(chan)品(pin)的(de)壁(bi)厚(hou)公差較(jiao)大，往(wang)往(wang)超過0.2mm；卷(juan)焊(han)產(chan)品(pin)的(de)壁(bi)厚(hou)將引入板材(cai)壁(bi)厚(hou)偏差，此外(wai)，由(you)于焊(han)縫(feng)處存在焊(han)接應力和焊(han)接變(bian)形，產(chan)品(pin)圓(yuan)度(du)等較(jiao)差，一致性(xing)也不(bu)(bu)好；(c)工(gong)序較(jiao)多(duo)，生產(chan)效(xiao)率(lv)較(jiao)低；(d)產(chan)品(pin)使用(yong)風(feng)險隱患高(gao)：對于卷(juan)焊(han)零件(jian)(jian)，焊(han)縫(feng)檢測較(jiao)為繁(fan)瑣(suo)，往(wang)往(wang)成為后續測試及使用(yong)的(de)潛在風(feng)險隱患。

對(dui)于(yu)錐(zhui)形零件(jian)，目前(qian)主要是采(cai)用板(ban)坯剪切旋(xuan)壓的工(gong)(gong)藝(yi)方法獲得，但對(dui)于(yu)錐(zhui)角不足15°的小(xiao)錐(zhui)角零件(jian)，由于(yu)傳統(tong)板(ban)坯剪切旋(xuan)壓過程中的起皮、破裂(lie)等風險極高(gao)，存在技術瓶頸。因此(ci)，本(ben)發明將解決采(cai)用旋(xuan)壓工(gong)(gong)藝(yi)獲得高(gao)強高(gao)精小(xiao)錐(zhui)角零件(jian)的核心技術問題。

技術實現要素：

本發明的(de)目的(de)就在于提(ti)供一種高強度高精度小錐角零件制造方法，以(yi)解(jie)決上(shang)述問題。

為了實現上述目的(de)，本發明采(cai)用的(de)技術方(fang)案是這(zhe)樣的(de)：一種高(gao)強度高(gao)精(jing)度小(xiao)錐角零件制造方(fang)法，包(bao)括以下步驟：

1)采用機械加工方法獲得坯料；

2)采用冷旋壓工(gong)藝方法完成(cheng)高強高精小錐角零件(jian)成(cheng)形；

3)依據(ju)圖(tu)紙要求，完成后續機械加(jia)工，即得(de)產品。

上述(shu)步(bu)驟1)中，坯(pi)料(liao)熱(re)處(chu)理狀態(tai)是廠家可以直(zhi)接供貨狀態(tai)，如O態(tai)、退火(huo)態(tai)等，無需再(zai)行熱(re)處(chu)理，節約了(le)大量(liang)生產成本和(he)周(zhou)期(qi)；

上述步驟2)中(zhong)，加工獲得的(de)零(ling)件(jian)強度(du)高、精度(du)好，一(yi)般(ban)強度(du)可(ke)以(yi)(yi)達到母材(cai)的(de)150％～200％，精度(du)以(yi)(yi)直徑零(ling)件(jian)為例，壁厚(hou)公(gong)差(cha)(cha)可(ke)以(yi)(yi)控制(zhi)在0.1mm以(yi)(yi)內，圓度(du)公(gong)差(cha)(cha)可(ke)以(yi)(yi)控制(zhi)在0.4mm以(yi)(yi)內等等；此(ci)外(wai)，采用冷旋壓工藝方法一(yi)次成(cheng)形(xing)，整個過程無需加熱(re)等，所(suo)需模具(ju)僅(jin)一(yi)套，生產效率高，制(zhi)造成(cheng)本低；

上述步驟3)中，機械加(jia)工(gong)主要是針對(dui)錐形零(ling)件(jian)端(duan)頭余料等，加(jia)工(gong)難(nan)度極低，效率極高(gao)

作為優選的技術方(fang)案：步驟1)中，所述(shu)坯(pi)料(liao)的壁厚為產品壁厚的2～3倍，坯(pi)料(liao)長度為產品的1/3～1/2；進一步降低了機械加工的難度、成本及周期(qi)。

與現有(you)技術相比，本發明的優點在(zai)于：

1)產(chan)(chan)品(pin)質(zhi)量好(hao)：產(chan)(chan)品(pin)強度(du)高(gao)、成(cheng)(cheng)形(xing)精度(du)好(hao)，產(chan)(chan)品(pin)一致性好(hao)，成(cheng)(cheng)形(xing)后(hou)零(ling)件的組織和機械性能(neng)得到改(gai)善，抗拉強度(du)從(cong)315MPa提升至415MPa以上(shang)，與傳(chuan)統工藝相比，產(chan)(chan)品(pin)質(zhi)量大大提高(gao)；

2)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)效(xiao)率(lv)高(gao)：本(ben)發明坯料制備方法簡易，采用冷(leng)旋(xuan)壓(ya)工藝一次成形獲得小錐(zhui)角零件，操作(zuo)簡單，生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工序大(da)為簡化，旋(xuan)壓(ya)加(jia)工節拍(pai)快(kuai)，生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)效(xiao)率(lv)高(gao)了50％以(yi)上；

3)綠色環保：本(ben)發明使用冷加工方(fang)式獲得小錐角零(ling)件，相比傳統鍛環機加材料利用率提(ti)高(gao)了約40％、克服(fu)了卷焊(han)過程氣(qi)體對人(ren)體的傷害風(feng)險等(deng)缺點，同(tong)時也節約了大量能(neng)源(yuan)。

附圖說明

圖1為本發明實施例的小錐角零件示意圖；

圖(tu)2為本發明實(shi)施例的小錐(zhui)角零(ling)件坯料示意圖(tu)；

圖3為(wei)本發明(ming)實施例的小錐角(jiao)零件旋壓成(cheng)形示意圖；

圖(tu)4為(wei)本(ben)發明實施例的小錐角零件(jian)旋壓芯軸(zhou)示意圖(tu)；

圖5為本發(fa)明(ming)實(shi)施(shi)例(li)的小錐角零件旋輪示意圖；

圖6為本(ben)發明實(shi)施例的小錐(zhui)角零(ling)件尾(wei)頂盤示意(yi)圖；

圖(tu)7為(wei)本發明(ming)實(shi)施例(li)的小錐角零件退(tui)料盤示意(yi)圖(tu)。

圖3中(zhong)：1、旋壓芯軸；2、旋輪(lun)；3、尾頂盤；4、退料(liao)盤；5、坯料(liao)。

具體實施方式

下面將結(jie)合附圖對本發明(ming)作進一步(bu)說(shuo)明(ming)。

實施例：

本(ben)實(shi)施例(li)以(yi)某小(xiao)錐角零(ling)件制造方法為(wei)例(li)，詳細闡述采用(yong)旋壓工藝獲(huo)得該類零(ling)件的核心技術問(wen)題(ti)。本(ben)實(shi)施例(li)目標產(chan)品(pin)材質(zhi)為(wei)5A06，結構尺寸如(ru)圖1所示(shi)，其中(zhong)壁厚(hou)要求(qiu)δ＝2.5±0.05mm，強度(du)(du)要求(qiu)σs≥309Mpa、σb≥417MPa。總體而言，產(chan)品(pin)精度(du)(du)要求(qiu)較高(gao)，產(chan)品(pin)強度(du)(du)也遠高(gao)于母材抗(kang)拉強度(du)(du)315Mpa這一指標。

本實(shi)施例確定的(de)加工方案為(wei)“機械加工(鍛坯(pi))-旋壓-機械加工(成品)”。其中，采(cai)購的(de)鍛坯(pi)供(gong)貨(huo)狀態(tai)為(wei)5A06-O，原材料標(biao)準(zhun)按(an)GJB2351-1995執行。

對鍛坯(pi)機械(xie)加(jia)工(gong)后，獲得(de)旋壓前(qian)坯(pi)料如圖2所示，該坯(pi)料的設(she)計過程為：1)首先，依據冷加(jia)工(gong)強(qiang)化規(gui)律(lv)及經驗數據，確定總體減(jian)薄率(lv)約(yue)45％，進而求得(de)坯(pi)料壁厚2)其次，依據剪切旋壓正弦(xian)律(lv)，求得(de)錐角最終(zhong)，依據塑性變(bian)形(xing)體積不變(bian)規(gui)律(lv)，求得(de)坯(pi)料凈(jing)長度L＝595mm，考慮機加(jia)余量取Lˊ＝630mm；

本實(shi)施(shi)例小錐(zhui)角零件旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)(ya)成形(xing)模具關鍵部件及結構(gou)(gou)如(ru)圖3所示，包括(kuo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)(ya)芯軸(zhou)1(其結構(gou)(gou)如(ru)圖4)、旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)輪(lun)2(其結構(gou)(gou)如(ru)圖5)、尾頂(ding)(ding)(ding)(ding)盤(pan)(pan)(pan)3(其結構(gou)(gou)如(ru)圖6)、退料(liao)(liao)盤(pan)(pan)(pan)4(其結構(gou)(gou)如(ru)圖7)。其中，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)(ya)芯軸(zhou)1通(tong)過主(zhu)軸(zhou)法蘭盤(pan)(pan)(pan)與(yu)(yu)設(she)(she)備(bei)(bei)主(zhu)軸(zhou)連接，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)輪(lun)2通(tong)過旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)輪(lun)軸(zhou)與(yu)(yu)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)輪(lun)座連接，尾頂(ding)(ding)(ding)(ding)盤(pan)(pan)(pan)3通(tong)過尾頂(ding)(ding)(ding)(ding)安裝套與(yu)(yu)設(she)(she)備(bei)(bei)尾頂(ding)(ding)(ding)(ding)連接，退料(liao)(liao)盤(pan)(pan)(pan)4與(yu)(yu)設(she)(she)備(bei)(bei)退料(liao)(liao)油缸連接。本實(shi)施(shi)例使(shi)用(yong)的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)為(wei)CZX1500/2CNC數控旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)(ya)機，設(she)(she)備(bei)(bei)采用(yong)西門子840D控制系統，通(tong)過伺(si)服驅(qu)動(dong)(dong)(dong)主(zhu)軸(zhou)實(shi)現旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)(ya)芯軸(zhou)1的(de)(de)軸(zhou)向進給運動(dong)(dong)(dong)及轉動(dong)(dong)(dong)，通(tong)過伺(si)服驅(qu)動(dong)(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)輪(lun)座實(shi)現旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)輪(lun)2的(de)(de)徑向及軸(zhou)向進給運動(dong)(dong)(dong)，通(tong)過驅(qu)動(dong)(dong)(dong)尾座液壓(ya)(ya)(ya)油缸實(shi)現尾頂(ding)(ding)(ding)(ding)盤(pan)(pan)(pan)3頂(ding)(ding)(ding)(ding)緊坯(pi)料(liao)(liao)，通(tong)過驅(qu)動(dong)(dong)(dong)液壓(ya)(ya)(ya)油缸實(shi)現退料(liao)(liao)盤(pan)(pan)(pan)4對零件退料(liao)(liao)；

將(jiang)坯料(liao)5裝(zhuang)上旋壓芯(xin)(xin)軸1后，驅動尾(wei)座液壓油缸通(tong)過尾(wei)頂盤(pan)3頂緊(jin)坯料(liao)5，通(tong)過設(she)備工裝(zhuang)，調整旋輪2中心軸與旋壓芯(xin)(xin)軸1中心軸呈(cheng)25°夾(jia)角；

零件加工過程(cheng)采用全自動程(cheng)序控制，通過剪切(qie)旋(xuan)壓的工藝路徑(jing)，完成(cheng)旋(xuan)壓加工工作。整個(ge)步驟均采用旋(xuan)輪(lun)(lun)2完成(cheng)，旋(xuan)輪(lun)(lun)尺寸如圖5所示，旋(xuan)壓加工過程(cheng)中設備轉速(su)為100r/min，旋(xuan)輪(lun)(lun)進(jin)給速(su)度(du)為80mm/min。成(cheng)形后零件壁厚(hou)2.5±0.1mm，圓截(jie)面直徑(jing)公差≤0.4mm；

下料時(shi)，驅(qu)動液(ye)壓退料油(you)缸(gang)，通過退料盤4推動零件(jian)完成退料；

最(zui)終根(gen)據圖紙要求，利用車床僅對零件兩端進(jin)行機械加工，獲得合格產品。

本發明未公開技(ji)術(shu)屬(shu)本領域(yu)技(ji)術(shu)人員公知常識(shi)。

以上(shang)所述(shu)僅為本發明的較佳實施例而已(yi)，并(bing)不(bu)用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之(zhi)內所作的任何修(xiu)改(gai)、等同(tong)替換和改(gai)進等，均(jun)應包含在本發明的保護范(fan)圍之(zhi)內。