本發(fā)明屬于制造工藝，尤其涉及一種大型雙層薄壁d型截面真空室扇形段內(nèi)外殼成形工藝方法。

背景技術(shù)：

為推進(jìn)核聚變能源利用研究，某研究院結(jié)合國內(nèi)外磁約束熱核聚變研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了新型的大尺寸特材雙層薄壁雙曲面真空室結(jié)構(gòu)，首次制造由我司完成。內(nèi)殼體、外殼體是真空室重要組成部分，內(nèi)殼體形成的內(nèi)腔是等離子體直接運(yùn)行的場所，真空室分為20個(gè)扇形段，每個(gè)扇形段均為雙層殼體結(jié)構(gòu)。

如圖1～3所示，殼體材料為鎳基合金astmb443n06625，材料強(qiáng)度高、回彈大、曲面精度要求很高，國內(nèi)外對此類多曲率、多孔材料的成型技術(shù)研究較少。其成型難點(diǎn)在于既要控制壓型后材料回彈和型面曲率，又要保證外殼各塞焊孔和窗口預(yù)開孔位置精準(zhǔn)，對壓型工藝及過程控制要求很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提供一種大型雙層薄壁d型截面真空室扇形段內(nèi)外殼成形工藝方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種大型雙層薄壁d型截面真空室扇形段內(nèi)外殼成形工藝方法，包括下述步驟：

步驟一：分段

將被加工的大型雙層薄壁d型截面真空室扇形段內(nèi)外殼分段，內(nèi)殼分為以下四段：

r370和r890雙弧段為一體，共2段，上下對稱；

r1910雙弧段，共1段；

單曲率直段l＝2200，共1段，

外殼體在內(nèi)殼體向外偏移30mm的位置，分段位置與內(nèi)殼相同，

雙弧段和大弧段制作模具進(jìn)行壓型；

單曲率直段成型：在保證成弧曲率的前提下，經(jīng)試驗(yàn)確定折彎間距并按一定間距畫出平行于長度方向折彎線，采用簡易折彎成型的方式依次沿線折彎成型，

步驟二：模具制作

按各分段型面設(shè)計(jì)制作雙弧段和大弧段支撐結(jié)構(gòu)焊接式模具，上模與下模表面用不銹鋼與工件表面接觸；

步驟三：修模

選擇近似強(qiáng)度和屈服的材料進(jìn)行模擬試驗(yàn)，初步進(jìn)行修模，用n06625原材料，該材料δ＝5.4mm，在胎具上進(jìn)行壓型試模，樣板測量各弧段并對上下胎具對局部進(jìn)行整修，

步驟四：制作壓型弧段檢測樣板

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按各分段緯線方向按一定間距制作壓型弧段分段檢測樣板，用于壓型過程中的檢測，制作三維殼體整型骨架式曲面檢測工裝，三維檢測型面采用數(shù)控機(jī)床整體加工，

步驟五：劃彎折線

為了控制材料壓型回彈及整體型面曲率，在平板上每30mm左右為間距分段劃徑向折彎線，以線為基準(zhǔn)先進(jìn)行徑向曲率的折彎成弧，折彎曲率大于成型曲率，折彎線間距越小，徑向曲率過渡越平滑，

步驟六：壓型

將工裝中心位置進(jìn)行標(biāo)記，壓型過程控制使殼體上激光十字刻線和模具中心對中，清理殼體表面并涂潤滑油，用上下模具對整體進(jìn)行壓型，壓型過程以胎具中心為基準(zhǔn)，保證殼體緯線方向的對稱；

模具兩側(cè)設(shè)置壓型件定位裝置，壓型過程保證材料曲面受控、中心不跑偏及竄動，保證壓型件與胎具中心基準(zhǔn)一致，

步驟七：測量

用樣板及其三維工裝進(jìn)行測量，對不平滑區(qū)域采用點(diǎn)壓方式進(jìn)行修正，選擇較軟不對n06625板材表面破壞的銅或pvc塑料板當(dāng)做墊進(jìn)行 局部矯形，曲率過渡較大時(shí)采用銅板修正、曲率過渡小時(shí)采用pvc塑料板修正。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)確定了d型環(huán)分段位置、壓型力和壓型方案。2)通過近似材料的成型模擬試驗(yàn)，確定了簡易工裝主體結(jié)構(gòu)。3)原材料的成型試驗(yàn)，成型后測量型面尺寸，確定材料回彈量，按照成型曲面對模具進(jìn)行修正。4)先進(jìn)行徑向折彎成弧，后在模具上進(jìn)行整體型面成弧，控制了材料回彈，使成型曲率更易控制。5)通過模具中心定位和設(shè)置材料定位裝置，防止成型過程的對心不正、壓偏問題，提高了材料利用率。6)壓型過程中對型面實(shí)時(shí)進(jìn)行測量，壓型完成后對整體型面三維測量，解決了壓型過程及最終型面整體檢測問題；7)對開孔周邊進(jìn)行局部受力點(diǎn)壓式成型，降低了修模成本，滿足了施工圖中型面公差要求。

附圖說明

圖1是內(nèi)殼示意圖；

圖2是外殼示意圖；

圖3是外殼立體圖；

圖4是雙弧段模具示意圖；

圖5是圖3透視離體示意圖；

圖6是圖4俯視示意圖；

圖7是大弧段模具示意圖；

圖中：1.雙弧段模具上模具、2.雙弧段模具下模具、3.大弧段模具上模具、4.大弧段模具下模具。

具體實(shí)施方式

一種大型雙層薄壁d型截面真空室扇形段內(nèi)外殼成形工藝方法，包括下述步驟：

步驟一：分段

為了降低成型難度、控制材料回彈、模具的制造成本以及滿足成型曲面精度，結(jié)合成型經(jīng)驗(yàn)，采取d型環(huán)分段成型并整體拼焊成環(huán)的方案。通過各類分段位置的選擇和比較，最終內(nèi)殼分為以下四段：

r370和r890雙弧段為一體，共2段，上下對稱；

r1910雙弧段，共1段；

單曲率直段l＝2200，共1段。

外殼體在內(nèi)殼體向外偏移30mm的位置，分段位置與內(nèi)殼相同。

通過專業(yè)成型軟件對原材料采用拉延和成形兩種模式進(jìn)行模擬成型計(jì)算，綜合擇優(yōu)選擇最佳的成型方案，確定壓型力，按模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)和壓型機(jī)選擇。

雙弧段和大弧段制作模具進(jìn)行壓型；

單曲率直段成型：單曲率直段成型：在保證成弧曲率的前提下，經(jīng)試驗(yàn)確定折彎間距并按一定間距畫出平行于長度方向折彎線，采用簡易折彎成型的方式依次沿線折彎成型。

在確定分段方案后，本步驟的其余內(nèi)容可以利用本領(lǐng)域通用技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

步驟二：模具制作

按各分段型面設(shè)計(jì)制作雙弧段和大弧段支撐結(jié)構(gòu)焊接式模具，上模與下模表面用不銹鋼與工件表面接觸；

制作的模具如附圖4～7所示。

步驟三：修模

選擇近似強(qiáng)度和屈服的材料進(jìn)行模擬試驗(yàn)，初步進(jìn)行修模。用n06625原材料(δ＝5.4mm)在胎具上進(jìn)行壓型試模，樣板測量各弧段并對上下胎具對局部進(jìn)行整修。

步驟四：制作壓型弧段檢測樣板

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按各分段緯線方向按一定間距制作壓型弧段分段檢測樣板，用于壓型過程中的檢測，制作三維殼體整型骨架式曲面檢測工裝，三維 檢測型面采用數(shù)控機(jī)床整體加工；

步驟五：劃彎折線

為了控制材料壓型回彈及整體型面曲率，在平板上每30mm左右為間距分段劃徑向折彎線，以線為基準(zhǔn)先進(jìn)行徑向曲率的折彎成弧，折彎曲率大于成型曲率，折彎線間距越小，徑向曲率過渡越平滑。

步驟六：壓型

將工裝中心位置進(jìn)行標(biāo)記，壓型過程控制使殼體激光十字刻線和模具中心對中，清理殼體表面并涂潤滑油，用上下模具對整體進(jìn)行壓型，壓型過程以胎具中心為基準(zhǔn)，保證殼體緯線方向的對稱；

模具兩側(cè)設(shè)置壓型件定位裝置，壓型過程保證材料曲面受控、中心不跑偏及竄動，保證壓型件與胎具中心基準(zhǔn)一致。

步驟七：測量

用樣板及其三維工裝進(jìn)行測量，對不平滑區(qū)域采用點(diǎn)壓方式進(jìn)行修正，選擇較軟不對n06625板材表面破壞的銅或pvc塑料板當(dāng)做墊進(jìn)行局部矯形，曲率過渡較大時(shí)采用銅板修正、曲率過渡小時(shí)采用pvc塑料板修正。