本發(fā)明涉及一種拉深方法，尤其是一種航天航空半球體零件拉深方法，屬于航天航空技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鈦合金厚壁半球體零件材料為tc4，產(chǎn)品直徑為φ406mm，高度為250mm，該產(chǎn)品最終車加工至δ0.5-δ1.6mm的薄壁球面，產(chǎn)品要求壁厚δ8.0mm，壁厚減薄率要求控制在30%，球面形面要求輪廓度偏差不大于0.5mm，直徑偏差不大于0.5mm。

tc4材料具有優(yōu)異的綜合性能，具有良好的熱加工工藝塑性和超塑性，制備鈦合金厚壁半球毛坯常規(guī)加工方式為熱沖壓成形及超塑成形，然而受到加工設(shè)備及加工成本的限制。

目前的加工技術(shù)常見(jiàn)的為兩種：

1、熱沖壓成形：該成形方法是將tc4-δ8.0板材按零件展開(kāi)料下料，將毛料在高溫爐內(nèi)進(jìn)行加熱至700-750℃，然后將板材放到懸臂沖床上進(jìn)行沖壓成形，該成形方法特點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具成本低（僅需要一個(gè)外環(huán)及沖頭）；材料減薄嚴(yán)重，約50%，沖壓材料表面容易出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)品報(bào)廢率高；

2、超塑成形：該成形方法是將毛料放入相變超塑成形裝置中，由慢速液壓機(jī)、產(chǎn)品成形模具和電爐組成，加熱溫度在950℃，成形速率為0.6-1.0mm/min，該成形方法的特點(diǎn)：材料減薄能控制在10%，球面輪廓度偏差為1mm，直徑偏差1mm，雖然該方法不能滿足輪廓度和直徑的要求，但是通過(guò)控制材料減薄，可以補(bǔ)償該兩項(xiàng)的超差；設(shè)備升溫時(shí)間及成形速度產(chǎn)品加工效率非常低，且加工成本非常高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種報(bào)廢率低，加工成本低，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定的半球體拉深方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種半球體拉深方法，包括以下步驟：

a、切割下料，將板材切割下料，制成毛胚料；

b、預(yù)拉深，利用預(yù)拉深模在高溫環(huán)境中將制成的毛胚料進(jìn)行初次拉深，該拉深使毛胚料初步制成柱體，制成半成品；

c、車邊，制成的半成品邊緣具有法蘭邊，通過(guò)車削加工將半成品的法蘭邊去除，制成半成品備用；

d、熱拉深，將光滑的半成品安裝在熱拉深模上并放置于高溫環(huán)境中進(jìn)行第二次拉深，拉深成形為半球體；

e、車邊，將拉深成形的半球體進(jìn)行車邊加工去除二次拉深法蘭邊。

本發(fā)明采用兩次拉深能夠有效的避免半球體加工件破碎的問(wèn)題，解決了報(bào)廢率高的問(wèn)題，生產(chǎn)成本較低。結(jié)合高溫的環(huán)境能夠有效避免半球體加工件在拉深成形過(guò)程中出現(xiàn)皺褶的問(wèn)題，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，實(shí)用性強(qiáng)，加工工藝易控制。

本發(fā)明的一種半球體拉深方法，所述步驟b中，包括：將毛胚料置于預(yù)拉深壓邊圈上，通過(guò)預(yù)拉深凹模向下移動(dòng)將制成的毛胚料裝配至預(yù)拉深凹模和預(yù)拉深壓邊圈之間，繼續(xù)下壓預(yù)拉深凹模向下移動(dòng)，并與預(yù)拉深凸模配合，制成半成品。

本發(fā)明的一種半球體拉深方法，所述步驟d中，包括：將半成品置于壓邊圈上，通過(guò)具有弧面的凹模向下移動(dòng)將半成品裝配至凹模與壓邊圈之間，繼續(xù)下壓凹模向下移動(dòng)，并與具有弧面的凸模配合，制成半球體。

進(jìn)一步的，還包括將凹模內(nèi)設(shè)置具有活動(dòng)間隙的打料塊，將打料塊通過(guò)拉桿與凸模連接，拉深成形后，上拉凹模，打料塊將拉深成形的半球體脫離凹模進(jìn)行脫料。

本發(fā)明的一種半球體拉深方法所述步驟b和步驟d中，預(yù)拉深與熱拉深在700℃-750℃的環(huán)境中進(jìn)行拉深成形。該溫度范圍能夠保證tc4材料的可塑性。

本發(fā)明的一種半球體拉深方法，所述熱拉深模包括用于半球體加工件成形的凸模和凹模，所述凸模包括墊塊和與半球體匹配的模芯，該模芯通過(guò)螺栓固定設(shè)置在墊塊上，該凸模和凹模之間還設(shè)置有用于安裝加工件毛坯料的壓邊圈，通過(guò)上平臺(tái)帶動(dòng)凹模上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)半球體的拉深成形。

進(jìn)一步的，所述模芯內(nèi)設(shè)置有由頂部貫穿到底部的排氣孔。能夠避免半球體在拉深成形時(shí)由于存在空氣負(fù)壓影響半球體的質(zhì)量。

進(jìn)一步的，所述模芯內(nèi)設(shè)置有第二減重孔。

進(jìn)一步的，該第二減重孔為4個(gè)，均勻同心的分布在模芯內(nèi)部，該第二減重孔貫穿模芯的底部。

進(jìn)一步的，排氣孔連通模芯頂部與第二減重孔，墊塊上開(kāi)設(shè)有用于連通第二減重孔和外界的通孔以使氣體排出。

本發(fā)明的一種半球體拉深方法，所述凹模包括凹模體和設(shè)置在凹模體上方的蓋板，該凹模體通過(guò)蓋板被上平臺(tái)帶動(dòng)上下移動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述凹模體上開(kāi)設(shè)有多個(gè)均勻分布的減重孔。降低能源消耗。

進(jìn)一步的，所述凹模體和蓋板之間還設(shè)置有便于加工件脫料的打料塊，該打料塊在凹模體和蓋板之間可上下移動(dòng)，打料塊上設(shè)置有定位軸，蓋板上開(kāi)設(shè)有軸孔，定位軸裝配于軸孔并可上下移動(dòng)，打料塊上還設(shè)置有與凹模體內(nèi)腔體弧面配合的圓弧面。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，脫料過(guò)程中不會(huì)損傷半球體。

進(jìn)一步的，所述凹模還設(shè)置有固定于凸模上的支座，支座與打料塊還連接有可拆卸的拉桿，該支座通過(guò)可拆卸的拉桿與打料塊連接。該設(shè)計(jì)方式模具在拉深成形結(jié)束后使整個(gè)裝置為一體，由于打料塊是上下可移動(dòng)的，在蓋板隨上平臺(tái)回程時(shí)，半球體在打料塊的阻擋作用力下自然脫離凹模，從而能夠快速脫料。

進(jìn)一步的，所述支座上設(shè)置有銷棒，拉桿的一端部通過(guò)螺釘可旋轉(zhuǎn)的連接在打料塊上，另一端部設(shè)置有與銷棒匹配的定位槽。

進(jìn)一步的，該定位槽呈鉤形。

進(jìn)一步的，所述打料塊上下可以移動(dòng)的間距為10mm-20mm。

本發(fā)明的一種半球體拉深方法，所述預(yù)拉深模包括預(yù)拉深凸模和預(yù)拉深凹模，該預(yù)拉深凸模和預(yù)拉深凹模之間設(shè)置有預(yù)拉深壓邊圈，通過(guò)預(yù)拉深凹模向下移動(dòng)和預(yù)拉深壓邊圈裝配加工件，并帶動(dòng)預(yù)拉深壓邊圈向下移動(dòng)與預(yù)拉深凸模配合進(jìn)行預(yù)拉深。

進(jìn)一步的，所述預(yù)拉深凸模、預(yù)拉深凹模和預(yù)拉深壓邊圈上設(shè)置有用于吊裝的預(yù)拉深模吊裝孔。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種半球體拉深方法解決了傳統(tǒng)技術(shù)報(bào)廢率高，易拉碎和制造成本高的問(wèn)題，采用兩次拉深與設(shè)置在高溫環(huán)境中能夠有效的避免在半球體拉深的過(guò)程中被拉碎，采用本發(fā)明的拉深方法對(duì)附屬條件要求更低，容易實(shí)現(xiàn)，從而降低生產(chǎn)成本，進(jìn)一步的提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)用性更強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中：

圖1是本發(fā)明熱拉深模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明熱拉深模a剖面圖的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明熱拉深模模芯的截面示意圖；

圖4是本發(fā)明熱拉深模墊塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明預(yù)拉深模的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1-壓邊圈、2-凸模、3-凹模、31-凹模體、32-蓋板、33-打料塊、34-定位軸、35-軸孔、36-支座、37-拉桿、38-銷棒、39-第一減重孔、310-定位槽、4-墊塊、41-通孔、5-模芯、51-排氣孔、52-第二減重孔、6-吊裝孔、7-預(yù)拉深凸模、71-預(yù)拉深墊塊、72-預(yù)拉深模芯、8-預(yù)拉深凹模、9-預(yù)拉深壓邊圈、10-預(yù)拉深吊裝孔。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

實(shí)施例1

一種半球體拉深方法，其特征在于：包括以下步驟：

a、切割下料，將板材切割下料，制成毛胚料；

b、預(yù)拉深，利用預(yù)拉深模在高溫環(huán)境中將制成的毛胚料進(jìn)行初次拉深，該拉深使毛胚料初步制成柱體，制成半成品；

c、車邊，制成的半成品邊緣具有法蘭邊，通過(guò)車削加工將半成品的法蘭邊去除，制成半成品備用；

d、熱拉深，將光滑的半成品安裝在熱拉深模上并放置于高溫環(huán)境中進(jìn)行第二次拉深，拉深成形為半球體；

e、車邊，將拉深成形的半球體進(jìn)行車邊加工去除二次拉深產(chǎn)生的法蘭邊。

基于上述具體實(shí)施方式中，在其中一具體實(shí)施方式中，步驟b中，包括：將毛胚料置于預(yù)拉深壓邊圈上，通過(guò)預(yù)拉深凹模向下移動(dòng)將制成的毛胚料裝配至預(yù)拉深凹模和預(yù)拉深壓邊圈之間，繼續(xù)下壓預(yù)拉深凹模向下移動(dòng)，并與預(yù)拉深凸模配合，制成半成品。

在拉深成形上相似的，在另一具體實(shí)施方式中，步驟d中，包括：將半成品置于壓邊圈上，通過(guò)具有弧面的凹模向下移動(dòng)將半成品裝配至凹模與壓邊圈之間，繼續(xù)下壓凹模向下移動(dòng)，并與具有弧面的凸模配合，制成半球體。

具體的，在其中一具體實(shí)施方式中，步驟d中，還包括將凹模內(nèi)設(shè)置具有活動(dòng)間隙的打料塊，將打料塊通過(guò)拉桿與凸模連接，拉深成形后，上拉凹模，打料塊將拉深成形的半球體脫離凹模進(jìn)行脫料。更加具體的，打料塊的活動(dòng)間隙為10mm-20mm。

基于上述具體實(shí)施方式的設(shè)計(jì)原則上，在另一具體實(shí)施方式中，步驟b和步驟d中，預(yù)拉深與熱拉深在700℃-750℃的環(huán)境中進(jìn)行拉深成形。

實(shí)施例2

一種半球體拉深方法中所采用的熱拉深模，如圖1和圖2所示，包括用于半球體加工件成形的凸模2和凹模3，凸模2包括墊塊4和與半球體匹配的模芯5，該模芯5通過(guò)螺栓固定設(shè)置在墊塊4上，該凸模2和凹模3之間還設(shè)置有用于安裝加工件毛坯料的壓邊圈1，通過(guò)上平臺(tái)帶動(dòng)凹模3上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)半球體的拉深成形。

拉深的過(guò)程中，毛胚料是覆蓋在模芯上，由上平臺(tái)將凹模下壓，從而實(shí)現(xiàn)拉深成形，而毛胚料與模芯的初始狀態(tài)并且完全貼合，為了解決這一問(wèn)題，如圖3所示，在另一具體實(shí)施方式中，凸模2設(shè)置有由頂部貫穿到底部的排氣孔51。

當(dāng)然，在實(shí)際加工過(guò)程中，半球體的壁厚屬于薄壁類，模芯所需要提供的承載力并不需要過(guò)大，基于能耗的設(shè)計(jì)，在其中一具體實(shí)施方式中，模芯5內(nèi)設(shè)置有第二減重孔52。具體的，該第二減重孔52為4個(gè)，均勻同心的分布在模芯內(nèi)部。更加具體的，第二減重孔52貫穿模芯的底部。

如圖3及圖4所示，在另一具體實(shí)施方式中，排氣孔51連通模芯頂部與第二減重孔52，墊塊4上開(kāi)設(shè)有用于連通第二減重孔52和外界的通孔41以使氣體排出。具體的，該排氣孔51的軸線與模芯5的軸線重合。

而在凹模的設(shè)計(jì)上，作為比較具體的，在另一具體實(shí)施方式中，凹模3包括凹模體31和設(shè)置在凹模體上方的蓋板32，該凹模體31通過(guò)蓋板被上平臺(tái)帶動(dòng)上下移動(dòng)。

與模芯的設(shè)計(jì)理念類似，在其中一具體實(shí)施方式中，凹模體31上開(kāi)設(shè)有多個(gè)均勻分布的第一減重孔39。具體的，該第一減重孔39在設(shè)計(jì)上為9個(gè)。每?jī)蓚€(gè)第一減重孔39之間的間距為40mm。

拉深成形后，半球體與凹模體內(nèi)腔緊密貼合的，為了方便脫料，在其中一具體實(shí)施方式中，凹模體31和蓋板32之間還設(shè)置有便于加工件脫料的打料塊33，該打料塊33在凹模體31和蓋板32之間可上下移動(dòng)。利用打料塊的上下可以移動(dòng)，撬動(dòng)打料塊能夠使半球體脫離凹模體的內(nèi)腔。

為了使脫料受力更加均衡，保證半球體的精度，在另一具體實(shí)施方式中，打料塊33上設(shè)置有定位軸34，蓋板32上開(kāi)設(shè)有軸孔35，定位軸34裝配于軸孔35并可上下移動(dòng)，打料塊33上還設(shè)置有與凹模體內(nèi)腔體弧面配合的圓弧面。

具體的，基于上述的具體實(shí)施方式的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，打料塊33與凹模體31裝配后，形成的圓弧面與半球體貼合后的間隙不超過(guò)0.1mm。

基于上述具體實(shí)施方式的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，在其中一具體實(shí)施方式中，凹模3還設(shè)置有固定于凸模上的支座36，支座36與打料塊33還連接有可拆卸的拉桿37，該支座36通過(guò)可拆卸的拉桿37與打料塊33連接。具體的，凹模體31和蓋板連接，打料塊通過(guò)定位塊延伸至凹模體外，通過(guò)定位孔與支座連接。拉深成形后，利用拉桿37使凹模凸模形成一整體，凹模在上平臺(tái)的作用力下上升，由于打料塊與支座連接，在相互作用力下，半球體能夠自然脫離凹模體內(nèi)腔。

結(jié)合上述具體的實(shí)施方式，支座36設(shè)置在墊塊4上。在其中一具體實(shí)施方式中，作為更加具體的，支座36上設(shè)置有銷棒38，拉桿37的一端部通過(guò)螺釘可旋轉(zhuǎn)的連接在打料塊上，另一端部設(shè)置有與銷棒38匹配的定位槽310。

在便于處理的情況下，定位槽310呈鉤形。當(dāng)然，在另一具體實(shí)施方式中，定位槽310也可以設(shè)計(jì)為定位孔，銷棒38通過(guò)螺紋與支座連接。

在其中一具體實(shí)施方式中，打料塊33上下可以移動(dòng)的間距為10mm-20mm。而在本設(shè)計(jì)方式中，移動(dòng)間距的設(shè)計(jì)采用15mm更佳。

基于上述具體實(shí)施方式的設(shè)計(jì)原則上，在其中一具體實(shí)施方式中，凹模與凸模裝配后形成的拉深腔體寬度為8.7mm。

為了便于吊裝，在另一具體實(shí)施方式中，墊塊4、蓋板32和凹模體31上還開(kāi)設(shè)有吊裝孔6。該吊裝孔6設(shè)置為多個(gè)，分別均勻分布在墊塊4、蓋板32和凹模體31上。

實(shí)施例2

一種半球體拉深方法所采用的預(yù)拉深模，如圖5所示，包括預(yù)拉深凸模7和預(yù)拉深凹模8，該預(yù)拉深凸模7和預(yù)拉深凹模8之間設(shè)置有預(yù)拉深壓邊圈9，通過(guò)預(yù)拉深凹模8向下移動(dòng)和預(yù)拉深壓邊圈9裝配加工件，并帶動(dòng)預(yù)拉深壓邊圈9向下移動(dòng)與預(yù)拉深凸模7配合進(jìn)行預(yù)拉深。

作為具體的，在其中一具體實(shí)施方式中個(gè)，預(yù)拉深凸模7包括預(yù)拉深墊塊71和固定在預(yù)拉深墊塊上的預(yù)拉深模芯72。進(jìn)一步的，預(yù)拉深模芯72通過(guò)螺栓固定在預(yù)拉深墊塊71。更加具體的，預(yù)拉深凹模8內(nèi)開(kāi)設(shè)有上下貫通模體的凹模腔。

在另一具體實(shí)施方式中，預(yù)拉深凸模7、預(yù)拉深凹模8和預(yù)拉深壓邊圈9上設(shè)置有用于吊裝的預(yù)拉深模吊裝孔10。

綜上所述，本發(fā)明的一種半球體拉深方法解決了傳統(tǒng)技術(shù)報(bào)廢率高，易拉碎和制造成本高的問(wèn)題，采用兩次拉深與設(shè)置在高溫環(huán)境中能夠有效的避免在半球體拉深的過(guò)程中被拉碎，采用本發(fā)明的拉深方法對(duì)附屬條件要求更低，容易實(shí)現(xiàn)，從而降低生產(chǎn)成本，進(jìn)一步的提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)用性更強(qiáng)。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。