專(zhuān)利名稱(chēng)：氣瓶碟形封頭成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纏繞氣瓶鋼質(zhì)內(nèi)膽的碟形封頭的成型工藝，屬于機(jī)械 制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油的短缺和環(huán)境的不斷惡化，使各國(guó)正積極發(fā)展天然氣汽車(chē)，但 由于天然氣氣體能量密度低，天然氣汽車(chē)攜帶的燃料量較少， 一般行駛距 離較汽油車(chē)短，因此，我們需要研究在相同長(zhǎng)度下氣瓶的容積增加技術(shù)， 以解決與汽油燃料相比行駛距離短的問(wèn)題，更好地體現(xiàn)天然氣汽車(chē)的優(yōu)越 性。
由于氣瓶安裝在出租車(chē)后備箱上，其長(zhǎng)度方向上的安裝空間有限， 因此相同長(zhǎng)度，容積大的氣瓶，充裝量大，可以提高汽車(chē)的行使距離。目
前，市場(chǎng)上直徑為338毫米，長(zhǎng)度為1020毫米的復(fù)合材料氣瓶容積為68L， 這種氣瓶封頭結(jié)構(gòu)為半球形，容積沒(méi)有被優(yōu)化為最大。如圖l所示，現(xiàn)有 技術(shù)的纏繞氣瓶鋼質(zhì)內(nèi)膽包括有一個(gè)內(nèi)膽本體l，其兩端都為球形封頭2， 其中一個(gè)球形封頭上還設(shè)有一個(gè)開(kāi)口3。此類(lèi)氣瓶的成型工藝簡(jiǎn)單，普通 的刮板旋壓設(shè)備即可生產(chǎn)；而且氣瓶的受力均勻，安全系數(shù)較高，所以目 前此類(lèi)氣瓶是市場(chǎng)的主流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供一種用于制造更安全、 外形更加美觀、容積更大、綜合制造成本低的氣瓶的碟形封頭的成型工藝。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種氣瓶碟形封頭成型工藝可用于收底和收口工藝，其中收底工藝 包括以下步驟
首先用機(jī)械手抓起鋼管并伸入到中頻加熱爐加熱；
當(dāng)鋼管的實(shí)測(cè)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)械手將鋼管退出中頻爐，然
后將鋼管放在送料機(jī)械上；
送料機(jī)械將鋼管送入旋壓機(jī)的主軸，卡盤(pán)夾緊后主軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng) 鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)，保溫噴槍火焰點(diǎn)燃，旋壓機(jī)的旋輪靠近鋼管被加熱的一端，
并由于鋼管接觸旋輪而帶動(dòng)旋輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
接著旋壓機(jī)的搖臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第一次旋壓 過(guò)程，經(jīng)過(guò)若干道次的旋壓后，鋼管的一端變成封閉的半球形；
然后開(kāi)始第一次吹底，吹底燒嘴以一定的距離和角度對(duì)著鋼管的半 球形中心噴出氧氣和乙炔產(chǎn)生高溫火焰，將底部中心部分加熱到熔融狀 態(tài)，然后燒嘴噴出高壓氧氣將熔融狀態(tài)的金屬吹掉；
第一次吹底結(jié)束后，底部出現(xiàn)一個(gè)小孔，然后再旋壓一個(gè)道次，將 小孔封閉并切料；
接著開(kāi)始第二次吹底，吹底燒嘴以一定的距離和角度對(duì)著鋼管的半 球形中心噴出氧氣和乙炔產(chǎn)生高溫火焰，將底部中心部分加熱到熔融狀 態(tài)，然后燒嘴噴出高壓氧氣將熔融狀態(tài)的金屬吹掉；
接著旋壓機(jī)的搖臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第三次旋壓 過(guò)程，經(jīng)過(guò)若干道次的旋壓后，最終將氣瓶的底部形狀變成碟形封頭。
本發(fā)明除了揭示一種氣瓶的碟形收底工藝，還揭示了這種氣瓶的碟 形收口工藝，包括以下步驟機(jī)械手將一端已形成碟形封頭的鋼管的另 一端抓起并伸入到中頻加熱爐加熱；
當(dāng)鋼管的實(shí)測(cè)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)械手將鋼管退出中頻爐，然 后將鋼管放在送料機(jī)械上；
送料機(jī)械將鋼管送入旋壓機(jī)的主軸，卡盤(pán)夾緊后主軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng) 鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)，保溫噴槍火焰點(diǎn)燃，旋壓機(jī)的旋輪靠近鋼管，并由于鋼管接 觸旋輪而帶動(dòng)旋輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
接著旋壓機(jī)的搖臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第四次旋壓 過(guò)程，經(jīng)過(guò)若干道次的旋壓后，鋼管的另一端變成封閉的半球形；
再經(jīng)過(guò)第五次若干道次的旋壓過(guò)程，將氣瓶的口部形狀變成碟形封
頭；
最后再經(jīng)鉆孔、螺紋加工工序在這一端的碟形封頭上開(kāi)一個(gè)用于進(jìn) 氣的開(kāi)口。
進(jìn)一步地，所述伸入中頻爐的鋼管長(zhǎng)度為500毫米。所述鋼管的設(shè)
定溫度為1000度到1400之間。
再進(jìn)一步地，在所述的收底工藝中，所述吹底燒嘴與瓶體軸線的角 度在第一次吹底時(shí)呈10-40度，在第二次吹底時(shí)呈0度。
更進(jìn)一步地，所述第一次旋壓過(guò)程需要12道次的旋壓。所述第三次 旋壓過(guò)程需要10道次的旋壓。所述第四次旋壓過(guò)程需要12道次的旋壓。 所述第五次旋壓過(guò)程需要6道次的旋壓。
本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在本發(fā)明主要從結(jié)構(gòu)上提高相同長(zhǎng)度 下氣瓶的容積，獨(dú)特設(shè)計(jì)了多曲線封頭的結(jié)構(gòu)形式，即碟形結(jié)構(gòu)，用來(lái) 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的半球形封頭，以減小封頭的長(zhǎng)度，增加同樣長(zhǎng)度下氣瓶的容 積，使氣瓶容積提高到70L，相同直徑氣瓶容積提高3%;并通過(guò)有限元 分析方法對(duì)碟型結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，保證封頭應(yīng)力分布均勻，使設(shè)計(jì) 安全可靠；同時(shí)，本發(fā)明的多曲線封頭旋壓成型工藝，解決碟形封頭成 型旋壓收底和收口工藝關(guān)鍵技術(shù)難題，確保曲線成型的精度和一致性， 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與工藝的完美結(jié)合。最終使氣瓶更安全、外形更加美觀、容積 更大、綜合制造成本低，體現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)性。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明 圖l:現(xiàn)有技術(shù)球形封頭氣瓶的示意圖。 圖2:本發(fā)明碟形封頭氣瓶的示意圖。
其中
1:氣瓶本體；2:球形封頭；3:開(kāi)口； 4:碟形封頭。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明揭示了一種具有碟形封頭的纏繞氣瓶鋼質(zhì)內(nèi)膽的制造工藝。 如圖2所示，這種纏繞氣瓶鋼質(zhì)內(nèi)膽包括有一個(gè)內(nèi)膽本體1，其兩端都 為碟形封頭4，其中一個(gè)碟形封頭上還設(shè)有一個(gè)開(kāi)口 3。碟形封頭用來(lái)代 替?zhèn)鹘y(tǒng)的半球形封頭，以減小封頭的長(zhǎng)度，增加同樣長(zhǎng)度下氣瓶的容積， 使氣瓶容積提高到70L，相同直徑氣瓶容積提高百分之三。其中，該制 造工藝包括收底工藝和收口工藝。所謂的收底工藝和收口工藝即為兩個(gè) 碟形封頭的成型工藝，區(qū)別在于收口工藝是指帶開(kāi)口的碟形封頭的成型 工藝，收底工藝是指另一端的碟形封頭的成型工藝。
下面分別介紹一下收底工藝和收口工藝。
收底工藝包括以下步驟
首先用機(jī)械手抓起鋼管并伸入到中頻加熱爐加熱；當(dāng)鋼管的實(shí)測(cè)溫 度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)械手將鋼管退出中頻爐，然后將鋼管放在送料機(jī) 械上；送料機(jī)械將鋼管送入旋壓機(jī)的主軸，卡盤(pán)夾緊后主軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)帶 動(dòng)鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)，保溫噴槍火焰點(diǎn)燃，旋壓機(jī)的旋輪靠近鋼管被加熱的一端， 并由于鋼管接觸旋輪而帶動(dòng)旋輪轉(zhuǎn)動(dòng)；接著旋壓機(jī)的搖臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X 軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第一次旋壓過(guò)程，經(jīng)過(guò)12道次的旋壓后，鋼管 的一端變成封閉的半球形；然后開(kāi)始第一次吹底，吹底燒嘴以一定的距 離和角度對(duì)著鋼管的半球形中心噴出氧氣和乙炔產(chǎn)生高溫火焰，將底部 中心部分加熱到熔融狀態(tài)，然后燒嘴噴出高壓氧氣將熔融狀態(tài)的金屬吹 掉；第一次吹底結(jié)束后，底部出現(xiàn)一個(gè)小孔，然后再旋壓一個(gè)道次，將 小孔封閉并切料;所述的切料是指旋輪以一定的進(jìn)給量擺到一定的角度， 在將底部封住的同時(shí)，把有缺陷的材料或者多余的材料切掉。
接著開(kāi)始第二次吹底，吹底燒嘴仍然以一定的距離和角度對(duì)著鋼管
的半球形中心噴出氧氣和乙炔產(chǎn)生高溫火焰，將底部中心部分加熱到熔 融狀態(tài)，然后燒嘴噴出高壓氧氣將熔融狀態(tài)的金屬吹掉；接著旋壓機(jī)的
搖臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第三次旋壓過(guò)程，經(jīng)過(guò)10道
次的旋壓后，最終將氣瓶的底部形狀變成碟形封頭。
在收底工藝中，吹底的目的是將底部的夾渣等不好的缺陷熔化并吹 掉，可以理解為把有缺陷的材料燒掉。吹底的燒嘴以一定的距離和角度 擺到底部，先用高溫將底部有缺陷的材料熔化，再用高壓將己經(jīng)融化的 不好的材料吹掉，底部就會(huì)有一個(gè)小孔，然后再旋壓一個(gè)道次用材料將 底部封住。第二次吹底也會(huì)出現(xiàn)小孔，然后再旋壓用材料封住底部。兩 次吹底是相似的，只是吹底燒嘴的角度有細(xì)微的區(qū)別，所述吹底燒嘴與
瓶體軸線的角度在第一次吹底時(shí)呈10-40度，在第二次吹底時(shí)呈0度。 收口工藝包括以下步驟
機(jī)械手將一端己形成碟形封頭的鋼管的另一端抓起并伸入到中頻加
熱爐加熱；當(dāng)鋼管的實(shí)測(cè)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)械手將鋼管退出中頻 爐，然后將鋼管放在送料機(jī)械上；送料機(jī)械將鋼管送入旋壓機(jī)的主軸， 卡盤(pán)夾緊后主軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)，保溫噴槍火焰點(diǎn)燃，旋壓機(jī)的 旋輪靠近鋼管，并由于鋼管接觸旋輪而帶動(dòng)旋輪轉(zhuǎn)動(dòng)；接著旋壓機(jī)的搖 臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第四次旋壓過(guò)程，經(jīng)過(guò)12道次 的旋壓后，鋼管的另一端變成封閉的半球形；再經(jīng)過(guò)6道次的第五次旋 壓過(guò)程，將氣瓶的口部形狀變成碟形封頭；最后再經(jīng)過(guò)開(kāi)口程序在這一 端的碟形封頭上開(kāi)一個(gè)用于進(jìn)氣的開(kāi)口。所述的開(kāi)口程序包括鉆孔、螺 紋加工工序。
進(jìn)一步地，上述的兩次工藝中，所述伸入中頻爐的鋼管長(zhǎng)度為500 毫米，所述鋼管的設(shè)定溫度為1000度到1400之間。
碟形結(jié)構(gòu)封頭氣瓶的關(guān)鍵技術(shù)為封頭曲線設(shè)計(jì)技術(shù)和旋壓成型技 術(shù)，由于其封頭部位受力狀況較半球形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使封頭曲線在設(shè)計(jì)上
比較困難，必須經(jīng)過(guò)大量的參數(shù)選擇，然后通過(guò)有限元進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析， 最后進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，反復(fù)多次取得最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)的封頭 在成型時(shí)也比較困難，對(duì)設(shè)備、工裝及工藝水平要求較高，普通的刮板 旋壓設(shè)備不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，設(shè)備必須具有自動(dòng)溫度控制、多軸聯(lián)動(dòng)、 數(shù)控編程等功能。旋壓工藝要不斷地摸索，找到溫度、進(jìn)給量、進(jìn)給速 度等工藝參數(shù)的最佳值。成型溫度與瓶體的總體加工質(zhì)量密切相關(guān)，加 工中要避免材料過(guò)燒引起的晶粒粗大，同時(shí)也要注意因溫度低出現(xiàn)的氣 瓶底部未融合現(xiàn)象。進(jìn)給量大容易引起毛坯失穩(wěn)和旋輪前材料堆積，過(guò) 小則影響生產(chǎn)效率，進(jìn)給速度選擇不合理容易出現(xiàn)皺折等影響氣瓶性能 的缺陷。
封頭成型采用整體熱旋壓技術(shù)，毛坯的加熱采用中頻加熱，提高了 加熱的效率和溫度均勻性，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，毛坯加工溫度控制在1000-1400°C 時(shí)加工性能較好，由瓶底和瓶口解剖分析可以看到，合金流線和熔合狀 態(tài)良好，而且為正常合金組織。成型采用多道次滾輪旋壓，先將其成型 為半球型結(jié)構(gòu)封頭，然后采用逐步逼近法，旋壓成碟形結(jié)構(gòu)，加工過(guò)程 中每一道次的逼近量和速度為控制的關(guān)鍵。封底時(shí)采用兩次吹底兩次融 合的技術(shù)，減少了底部缺陷，使氣瓶更加安全可靠。
權(quán)利要求
1、一種氣瓶碟形封頭成型工藝，其特征在于包括以下步驟，首先用機(jī)械手抓起鋼管并伸入到中頻加熱爐加熱；當(dāng)鋼管的實(shí)測(cè)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)械手將鋼管退出中頻爐，然后將鋼管放在送料機(jī)械上；送料機(jī)械將鋼管送入旋壓機(jī)的主軸，卡盤(pán)夾緊后主軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)，保溫噴槍火焰點(diǎn)燃，旋壓機(jī)的旋輪靠近鋼管被加熱的一端，并由于鋼管接觸旋輪而帶動(dòng)旋輪轉(zhuǎn)動(dòng)；接著旋壓機(jī)的搖臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第一次旋壓過(guò)程，經(jīng)過(guò)若干道次的旋壓后，鋼管的一端變成封閉的半球形；然后開(kāi)始第一次吹底，吹底燒嘴以一定的距離和角度對(duì)著鋼管的半球形中心噴出氧氣和乙炔產(chǎn)生高溫火焰，將底部中心部分加熱到熔融狀態(tài)，然后燒嘴噴出高壓氧氣將熔融狀態(tài)的金屬吹掉；第一次吹底結(jié)束后，底部出現(xiàn)一個(gè)小孔，然后再旋壓一個(gè)道次，將小孔封閉并切料；接著開(kāi)始第二次吹底，吹底燒嘴以一定的距離和角度對(duì)著鋼管的半球形中心噴出氧氣和乙炔產(chǎn)生高溫火焰，將底部中心部分加熱到熔融狀態(tài)，然后燒嘴噴出高壓氧氣將熔融狀態(tài)的金屬吹掉；接著旋壓機(jī)的搖臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第三次旋壓過(guò)程，經(jīng)過(guò)若干道次的旋壓后，最終將氣瓶的底部形狀變成碟形封頭。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶碟形封頭成型工藝，其特征在于機(jī)械手將一端已形成碟形封頭的鋼管的另一端抓起并伸入到中頻加熱爐加 執(zhí).當(dāng)鋼管的實(shí)測(cè)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)械手將鋼管退出中頻爐，然后將鋼管放在送料機(jī)械上；送料機(jī)械將鋼管送入旋壓機(jī)的主軸，卡盤(pán)夾緊后主軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)，保溫噴槍火焰點(diǎn)燃，旋壓機(jī)的旋輪靠近鋼管，并由于鋼管接觸旋 輪而帶動(dòng)旋輪轉(zhuǎn)動(dòng)；接著旋壓機(jī)的搖臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸兩軸聯(lián)動(dòng)開(kāi)始第四次旋壓過(guò) 程，經(jīng)過(guò)若干道次的旋壓后，鋼管的另一端變成封閉的半球形；再經(jīng)過(guò)第五次若干道次的旋壓過(guò)程，將氣瓶的口部形狀變成碟形封頭；最后再經(jīng)過(guò)開(kāi)口程序在這一端的碟形封頭上開(kāi)一個(gè)用于進(jìn)氣的開(kāi)口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的任意一種氣瓶碟形封頭成型工藝，其 特征在于所述伸入中頻爐的鋼管長(zhǎng)度為500毫米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的任意一種氣瓶碟形封頭成型工藝，其 特征在于所述鋼管的設(shè)定溫度為1000度到1400之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶碟形封頭成型工藝，其特征在于所 述吹底燒嘴與瓶體軸線的角度在第一次吹底時(shí)呈10-40度，在第二次吹底 時(shí)呈O度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶碟形封頭成型工藝，其特征在于所 述第一次旋壓過(guò)程需要12道次的旋壓。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶碟形封頭成型工藝，其特征在于所述第三次旋壓過(guò)程需要10道次的旋壓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣瓶碟形封頭成型工藝，其特征在于所述第四次旋壓過(guò)程需要12道次的旋壓。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣瓶碟形封頭成型工藝，其特征在于所述第五次旋壓過(guò)程需要6道次的旋壓。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣瓶碟形封頭成型工藝，其特征在于所述的開(kāi)口程序包括鉆孔、螺紋加工工序。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋼質(zhì)氣瓶?jī)?nèi)膽的碟形封頭的成型工藝，采用多道次滾輪旋壓，先將其成型為半球型結(jié)構(gòu)封頭，然后采用逐步逼近法，旋壓成碟形結(jié)構(gòu)，加工過(guò)程中每一道次的逼近量和速度為控制的關(guān)鍵。封底時(shí)采用兩次吹底兩次融合的技術(shù)，減少了底部缺陷，使氣瓶更加安全可靠。
文檔編號(hào)B23P15/00GK101391372SQ20081019484
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
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