【作 者】王大力;郭亞明;李亦楠;黃濤;高武林;鄭宏偉;徐恒秋

　　【前 言】

　　大型薄壁筒形件主要是指直徑≥Φ2000 mm、壁厚≤10 mm、高度≥2000 mm的零件，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子銅箔、核工業(yè)、兵器等行業(yè)，尤其適合應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和運(yùn)載火箭貯箱殼體[1]。大型薄壁筒形件的成形方法可分為旋壓成形和卷焊成形[2-3]。旋壓成形，即將短而厚的筒坯，通過(guò)旋輪對(duì)金屬坯料進(jìn)行局部加載，成形出長(zhǎng)而薄的工件，具有力學(xué)性能高、成形精度高、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)[4-5]。卷焊工藝，即將板材卷成圓筒后，沿軸向焊接而成，成形精度不高，由于存在焊縫，筒形件整體性能不高。筒形件強(qiáng)力旋壓可根據(jù)成形中是否使用芯模分為有模旋壓和對(duì)輪旋壓[6 - 7]。一般來(lái)說(shuō)，直徑小于Φ2000 mm的薄壁筒形件可采用有模旋壓成形，但當(dāng)筒形件直徑大于Φ2000 mm時(shí)，由于模具制造成本高甚至無(wú)法制造，有模旋壓已不占優(yōu)勢(shì)，國(guó)外主要采用對(duì)輪旋壓成形[8]。對(duì)輪旋壓是采用內(nèi)旋輪替代有模旋壓中的芯模，內(nèi)、外旋輪同時(shí)對(duì)筒坯進(jìn)行加載的成形方法，內(nèi)旋輪通過(guò)徑向位置調(diào)節(jié)，可加工一定范圍內(nèi)不同內(nèi)徑的筒形件，具有加工成本低、柔性化的成形特點(diǎn)。

　　旋壓件品質(zhì)主要體現(xiàn)在成形精度、宏觀缺陷[9]和力學(xué)性能，其中，圓度、直線度和壁厚差是評(píng)價(jià)筒形件成形精度的主要指標(biāo)[10-11]。旋壓件品質(zhì)是多種工藝參數(shù)綜合作用的結(jié)果，影響成形品質(zhì)的參數(shù)主要包括:模具加工與裝調(diào)精度、毛坯加工精度、道次減薄率、進(jìn)給比、旋輪成形角、旋輪圓角半徑、旋壓道次、熱處理以及冷卻潤(rùn)滑等[12 - 13]。

　　【結(jié) 語(yǔ)】

　　對(duì)輪旋壓時(shí)，采用內(nèi)旋輪替代了有模旋壓中的芯模，經(jīng)過(guò)變形的金屬在流動(dòng)時(shí)由于缺少芯模的約束，成形精度較難控制，這是對(duì)輪旋壓成形的工藝難點(diǎn)所在。內(nèi)旋輪替代了芯模的支撐作用，因此，內(nèi)旋輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證具有足夠的剛度，以減小內(nèi)旋輪機(jī)構(gòu)的退讓或者彈性變形，內(nèi)旋輪結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)是對(duì)輪旋壓裝備設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在。

　　本文結(jié)合有限元數(shù)值模擬仿真，利用單因素法分析了不同工藝參數(shù)對(duì)成形精度的影響，分析結(jié)果表明:道次減薄率為30%時(shí)，旋壓件圓度最小，道次減薄率在20%一30%時(shí)，旋壓件側(cè)母線精度最高，因此，對(duì)輪旋壓道次減薄率應(yīng)控制在30%左右;隨著進(jìn)給比增大，旋壓件直線度越好，適當(dāng)提高進(jìn)給比，可提高工件圓度精度;在整個(gè)成形過(guò)程中，當(dāng)旋輪成形角為25o時(shí)，旋壓件圓度和側(cè)母線波動(dòng)較小成形精度高;內(nèi)旋輪圓角半徑為10 mm時(shí)，旋壓件圓度和側(cè)母線波動(dòng)幅度最小。

　　對(duì)輪旋壓時(shí)，內(nèi)、外旋輪與坯料的接觸方式不同，即使在其他參數(shù)一致的情況下，內(nèi)、外旋輪的接觸面積也不同。分析了在總壓下量為9 mm時(shí)，內(nèi)、外旋輪不同壓下量對(duì)成形精度的影響，結(jié)果表明:當(dāng)內(nèi)、外旋輪壓下量都為4. 5 mm時(shí)，旋壓件圓度最大，口部擴(kuò)徑最嚴(yán)重;當(dāng)外旋輪壓下量為5 mm時(shí)，內(nèi)旋輪壓下量為4 mm時(shí)，旋壓件側(cè)母線波動(dòng)范圍最小，直線度精度最高。另外，通過(guò)采用仿真確定的旋壓工藝參數(shù)，開(kāi)展了對(duì)輪旋壓實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元仿真結(jié)果偏差小于15%，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

　　以下是正文：