專利名稱：薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法及其專用工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄壁圓筒的加 工方法，具體地指一種火箭燃燒室殼體薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法及其專用工具。
背景技術(shù)：
薄壁殼體具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，可以滿足固體火箭沖壓發(fā)動機補燃室的圓筒殼體要求。固體火箭發(fā)動機是航天飛行器的動力裝置，由燃燒室、推進劑藥柱、噴管、點火器等主要部分組成。燃燒室殼體是固體火箭發(fā)動機系統(tǒng)中的關(guān)鍵件，通過推進劑的燃燒為飛行器提供動力。燃燒室殼體的圓柱段由2 4個薄壁圓筒對接焊合而成，在推進劑燃燒后要承受燃氣產(chǎn)生的高壓，一般在60個大氣壓以上。因此，要求薄壁圓筒的直徑尺寸盡可能一致，以此減小焊接錯位，提高燃燒室殼體的安全系數(shù)。另外，燃燒室殼體一般是航天飛行器中最大的結(jié)構(gòu)件，要求其圓度及直線度誤差盡可能小，以便有良好的飛行氣動特性。因此，對組焊成燃燒室殼體圓柱段的薄壁圓筒的圓度及直線度誤差也有嚴(yán)格的要求。采用鋼板卷圓后焊接的燃燒室殼體薄壁圓筒的工藝流程一般為鋼板下料一鏜縱焊縫坡口一卷圓一縱縫焊接一退火一X射線探傷一校形一Il加工兩端對接坡口一檢驗一油封包裝入庫(待焊接成燃燒室殼體圓柱段)。校形工藝的目的就是要控制薄壁圓筒的直徑尺寸和形狀精度?，F(xiàn)有的薄壁圓筒直徑尺寸控制的常規(guī)方法是提高鋼板的加工精度和焊接精度。但是，提高大型薄壁鋼板的加工精度是困難的；而且，焊縫收縮量的波動，常常造成薄壁圓筒直徑尺寸超差?，F(xiàn)有的薄壁圓筒形狀精度控制的常規(guī)方法是采用三軸輥床校正后增加機械錘擊的方式等進行冷校形。但是，這種方法費時、費力，校形精度較差，常常不能滿足設(shè)計規(guī)定的精度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種火箭燃燒室殼體薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法。本發(fā)明的另一目的是提供實現(xiàn)該方法而設(shè)計的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制專用工具。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的火箭燃燒室殼體薄壁圓筒直徑及形狀精度的控制方法，該方法包括以下步驟I)校形前薄壁圓筒直徑設(shè)計為了控制薄壁圓筒的周向塑性變形和壁厚減薄量，按照公式d2 = Cl1Xt1A2設(shè)計校形前薄壁圓筒外徑尺寸d2，其中，Ci1為校形后的薄壁圓筒外徑，為校形后的薄壁圓筒壁厚，t2為校形前的薄壁圓筒壁厚；2)薄壁圓筒預(yù)熱將薄壁圓筒定位安放在專用吊具的底座上，啟動專用吊具，將薄壁圓筒吊裝到井式電爐中預(yù)熱，保溫，使薄壁圓筒的內(nèi)孔增大，以保證與薄壁圓筒內(nèi)孔尺寸相匹配的專用熱脹形芯模能方便裝入該內(nèi)孔中；3)專用熱脹形芯模安裝打開井式電爐的爐門，將專用熱脹形芯模吊裝對正放置到薄壁圓筒的內(nèi)孔中，使專用熱脹形芯模的芯模圓筒軸心線與薄壁圓筒的軸心線重合，然后關(guān)閉爐11 ;4)薄壁圓筒熱脹形在井式電爐中，將專用熱脹形芯模、薄壁圓筒和專用吊具一起加熱到設(shè)定的溫度，保溫，利用專用熱脹形芯模對薄壁圓筒進行熱脹形；5)出爐冷卻打開井式電爐爐門，將專用熱脹形芯模、薄壁圓筒和專用吊具一起吊出井式電爐，空冷至室溫后吊出專用熱脹形芯模；6)薄壁圓筒外形檢測檢測薄壁圓筒的外圓平均直徑、母線直線度和橫截面大小直徑差，并作出標(biāo)記和記錄； 7)重復(fù)校形處理如果薄壁圓筒的外圓平均直徑檢測結(jié)果不符合設(shè)計要求，則調(diào)整薄壁圓筒熱脹形溫度，重復(fù)步驟2)至步驟6)的方法，直至薄壁圓筒的外圓平均直徑達到設(shè)計要求。上述方案所述步驟I)中，控制校形后薄壁圓筒壁厚減薄量為0. Olmm 0. 03mm。上述方案所述步驟2)中，所述薄壁圓筒預(yù)熱后的內(nèi)徑比專用熱脹形芯模的外徑大6 IOmm0上述方案所述步驟2)中，所述薄壁圓筒的預(yù)熱溫度T1滿足公式T1 = (d+b-Di)/(D1 a P+T2,預(yù)熱保溫時間為20min 40min,其中，d為專用熱脹形芯模的外徑，b為薄壁圓筒預(yù)熱后的內(nèi)徑與專用熱脹形芯模的外徑的差值，D1為熱脹形前薄壁圓筒的內(nèi)徑，a工為薄壁圓筒在預(yù)熱溫度時的線性膨脹系數(shù)，T2為工作環(huán)境溫度。上述方案所述步驟3)中，專用熱脹形芯模的芯模圓筒4. 3的壁厚a為3(T40mm，芯模圓筒4. 3底部的圓角R為5 8mm,芯模圓筒4. 3外圓柱面的圓柱度誤差不大于0. 3mm ;專用熱脹形芯模的外徑d滿足公式d = D [1+(T3-T2) a3] /[1+( T3-T2) Ci2]，其中，D為熱脹形后薄壁圓筒的內(nèi)徑，T3為熱脹形設(shè)定溫度，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。上述方案所述步驟4)中，熱脹形設(shè)定溫度T3滿足公式T3 = (D-d)/ (d a 2_D a 3) +T2,熱脹形保溫時間為60min 120min,其中，D為熱脹形后薄壁圓筒的內(nèi)徑，d為專用熱脹形芯模的外徑，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。上述方案所述步驟6)中，沿薄壁圓筒軸向每間隔300mm檢測一個橫截面，每個截面沿周向均分檢測6條直徑并檢測每個截面的外圓平均直徑，同時檢測6條直徑兩端所對應(yīng)的12條母線的直線度。 上述方案所述步驟7 )中，熱脹形調(diào)整溫度T4的計算公式為T4=T3+ A，A = T3- T/，或?qū)懗?T4=2T3 - T/，其中，T3為步驟4)中所述熱脹形設(shè)定溫度，T/為按照公式T/ =(D^d)/(d a 2-D" a 3) +T2 = (cT _2t「d) / [d a 2- (cT -2t:) a 3] +T2 計算的實際熱脹形溫度，其中，D'為熱脹形后實測的薄壁圓筒內(nèi)徑，cT為熱脹形后實測的薄壁圓筒的外圓平均直徑，為校形后的薄壁圓筒壁厚，d為專用熱脹形芯模的外徑，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。
本發(fā)明所設(shè)計的實現(xiàn)上述方法的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制專用工具，包括專用吊具和專用熱脹形芯模，所述專用吊具包括吊具吊環(huán)和底座，所述吊具吊環(huán)與底座之間通過支撐桿相連，所述底座上沿周向設(shè)置有多個便于薄壁圓筒底部定位安放的定位銷；所述專用熱脹形芯模包括與薄壁圓筒內(nèi)孔尺寸相匹配的芯模圓筒，所述芯模圓筒的內(nèi)壁沿軸向間隔設(shè)置有環(huán)形加強筋，其中最上面的一道環(huán)形加強筋上設(shè)置有芯模吊耳。優(yōu)選地，所述專用吊具的定位銷形成的圓直徑D2比校形后的薄壁圓筒的外徑Cl1大40 50mm。本發(fā)明中，所述專用吊具采用ICrlSNiOTi等耐熱不銹鋼材料，專用熱脹形芯模采用具有大線性膨脹系數(shù)的lCrl8Ni9Ti等耐熱不銹鋼材料。本發(fā)明的有益效果在于通過專用熱脹形芯模對薄壁圓筒適量塑性拉伸變形的定量熱脹形，直徑尺寸控制準(zhǔn)確，形狀校正效果良好。所得到的薄壁圓筒直徑尺寸和形狀精度·較高，完全滿足產(chǎn)品設(shè)計精度要求設(shè)計要求平均直徑誤差不大于±0. 4mm，直線度誤差不大于I. 5mm，大小直徑差不大于2mm。實際校形后平均直徑誤差不大于±0. 3mm，直線度誤差不大于I. Omm,大小直徑差不大于I. 5mmo本發(fā)明的處理方法可用于火箭燃燒室殼體薄壁圓筒的直徑尺寸及形狀精度控制，也可以用于其他類似產(chǎn)品的直徑尺寸及形狀精度控制。


圖I為本發(fā)明中薄壁圓筒熱脹形的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中專用吊具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖I中專用熱脹形芯模的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。圖2所不的專用吊具包括吊具吊環(huán)2. I和底座2. 3,吊具吊環(huán)2. I與底座2. 3之間通過支撐桿2. 2相連，底座2. 3上沿周向設(shè)置有多個便于薄壁圓筒3底部定位安放的定位銷 2. 4。圖3所示的專用熱脹形芯模4包括與薄壁圓筒3內(nèi)孔尺寸相匹配的芯模圓筒4. 3，芯模圓筒4. 3的內(nèi)壁沿軸向間隔設(shè)置有環(huán)形加強筋4. 2，其中最上面的一道環(huán)形加強筋4. 2上設(shè)置有芯模吊耳4. I。實施例I針對某飛行器上尺寸參數(shù)為O880mmX 2000mm、壁厚3. 8mm的薄壁圓筒，其直徑尺寸及形狀精度控制過程如下I)校形前薄壁圓筒3直徑設(shè)計工藝設(shè)計控制校形后薄壁圓筒3周向有適量的塑性拉伸變形，其壁厚減薄量為0. 023_。校形前薄壁圓筒3外徑尺寸d2按照公式計算為d2=Cl1Xt1A2 = 880X3. 8/3. 82 = 876mm，其中，(I1為校形后的的薄壁圓筒3外徑，為校形后的薄壁圓筒3壁厚，t2為校形前的薄壁圓筒3壁厚。2)薄壁圓筒3預(yù)熱將薄壁圓筒3定位安放在專用吊具2的底座2. 3上，啟動專用吊具2，將薄壁圓筒3吊裝到井式電爐I中預(yù)熱，保溫20min，使薄壁圓筒3的內(nèi)孔增大，以保證與薄壁圓筒3內(nèi)孔尺寸相匹配的專用熱脹形芯模4能方便裝入該內(nèi)孔中。專用吊具2的定位銷2. 4形成的圓直徑D2比校形后的薄壁圓筒3的外徑(I1大40mm。薄壁圓筒3預(yù)熱后其內(nèi)徑比專用熱脹形芯模4外徑大6_。薄壁圓筒3 預(yù)熱溫度 T1 滿足公式 T1 = (d+b-Di) /(D1Q1 )+T2 = (870. 4+6-868. 4) /(868. 4X14. 2X10_6)+20 = 649°C，其中，d為專用熱脹形芯模4的外徑，b為薄壁圓筒3預(yù)熱后的內(nèi)徑與專用熱脹形芯模4的外徑的差值，D1為熱脹形前薄壁圓筒3的內(nèi)徑，a i為薄壁圓筒3在預(yù)熱溫度時的線性膨脹系數(shù)，T2為工作環(huán)境溫度。3)專用熱脹形芯模4安裝打開井式電爐I的爐門，將專用熱脹形芯模4吊裝對正放置到薄壁圓筒3的內(nèi)孔中，使專用熱脹形芯模4的芯模圓筒4. 3軸心線與薄壁圓筒3的軸心線重合，然后關(guān)閉爐門。專用熱脹形芯模4的芯模圓筒4. 3的壁厚a為30mm，芯模圓筒4. 3底部的圓角R為5_，芯模圓筒4. 3外圓柱面的圓柱度誤差為0. 2_。專用熱脹形芯模4的外徑d滿足公5^d = D [1+(T3-T2) a 3] /[1+( T3-T2) a 2] = 872. 4X [1+(600-20) X 14. 2X IO-6] /[1 +(600-20) X18. 2X10_6] = 870. 4，其中，D為熱脹形后薄壁圓筒3的內(nèi)徑，T3為熱脹形設(shè)定溫度，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒3在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模4在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。4)薄壁圓筒熱脹形如圖I所示，在井式電爐I中，將專用熱脹形芯模4、薄壁圓筒3和專用吊具2 —起加熱到設(shè)定的溫度T3，保溫60min，利用專用熱脹形芯模4對薄壁圓筒3進行熱脹形。熱脹形設(shè)定溫度T3 滿足公式 T3 = (D-d)/(da2-Da3)+T2 =(872. 4-870. 4)/(870 4X18. 2X10(872. 4X14. 2Xl(T6)+20 = 600°C，其中，D為熱脹形后薄壁圓筒3的內(nèi)徑，d為專用熱脹形芯模4的外徑，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒3在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模4在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。5)出爐冷卻打開井式電爐I爐門，將專用熱脹形芯模4、薄壁圓筒3和專用吊具2 —起吊出井式電爐I，空冷至室溫后吊出專用熱脹形芯模4。6)薄壁圓筒3外形檢測沿薄壁圓筒3軸向每間隔300mm檢測一個橫截面,每個截面沿周向均分檢測6條直徑并檢測每個截面的外圓平均直徑，同時檢測6條直徑兩端所對應(yīng)的12條母線的直線度，并作出標(biāo)記和記錄。7)重復(fù)校形處理熱脹形后薄壁圓筒3的外圓平均直徑檢測結(jié)果為879. 8mm，檢測結(jié)果不符合設(shè)計要求，按照熱脹形調(diào)整溫度T4，重復(fù)步驟2)至步驟6)的方法，調(diào)整I次熱脹形后外圓平均直徑為880. 05mm,符合設(shè)計要求。熱脹形調(diào)整溫度T4按照公式計算ST4=T3+A，A= T3- T/，或?qū)懗蒚4=2T3 - T/=2X600-540 = 660°C，其中，T3為步驟4)中所述熱脹形設(shè)定溫度，T/為按照公式T/ =(D,-d)/(da 2-D^ a 3) +T2 =(Ut1-Cl)/ [d a 2-(cT Jt1) a 3]+T2 = (879. 8-2X3. 8-870. 4)/[870. 4X18. 2X1(T6- (879. 8-2X3. 8) X 14. 2X 1(T6]+20=540°C計算的實際熱脹形溫度，其中，D'為熱脹形后實測的薄壁圓筒3內(nèi)徑，cT為熱脹形后實測的薄壁圓筒3的外圓平均直徑，為校形后的薄壁圓筒3壁厚，d為專用熱脹形芯模4的外徑，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒3在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模4在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。
經(jīng)過上述方法校形后，所得到的薄壁圓筒3的直徑尺寸和形狀精度較高，完全滿足產(chǎn)品設(shè)計精度要求設(shè)計要求平均直徑誤差不大于±0. 4mm，直線度誤差不大于I. 5mm,大小直徑差不大于2mm。實際校形后平均直徑誤差不大于±0. Imm,直線度誤差不大于I. Omm,大小直徑差不大于I. 0_。實施例2針對某飛行器上尺寸參數(shù)為01200mmX2400mm、壁厚4. Omm的薄壁圓筒，其直徑尺寸及形狀精度控制過程如下I)校形前薄壁圓筒3直徑設(shè)計工藝設(shè)計控制校形后薄壁圓筒3周向有適量的塑性拉伸變形，其壁厚減薄量為0. Olmm0校形前薄壁圓筒3外徑尺寸d2按照公式計算為d2 =(I1Xt1A2 = 1200X4. 0/4.01 = 1197mm，其中，(I1為校形后的的薄壁圓筒3外徑，為校形后的薄壁圓筒3壁厚，t2為校形前的薄壁圓筒3壁厚。2)薄壁圓筒3預(yù)熱將薄壁圓筒3定位安放在專用吊具2的底座2. 3上，啟動專 用吊具2，將薄壁圓筒3吊裝到井式電爐I中預(yù)熱，保溫40min，使薄壁圓筒3的內(nèi)孔增大，以保證與薄壁圓筒3內(nèi)孔尺寸相匹配的專用熱脹形芯模4能方便裝入該內(nèi)孔中。專用吊具2的定位銷2. 4形成的圓直徑D2比校形后的薄壁圓筒3的外徑(I1大50mm。薄壁圓筒3預(yù)熱后其內(nèi)徑比專用熱脹形芯模4外徑大10mm。薄壁圓筒3 預(yù)熱溫度 T1 滿足公式 T1= (C^b-D1)AD1 Ci1HT2 = (1189. 3+10-1189)/(1189X14. 2 X IO^6)+20 = 630°C，其中，d為專用熱脹形芯模4的外徑，b為薄壁圓筒3預(yù)熱后的內(nèi)徑與專用熱脹形芯模4的外徑的差值,D1為熱脹形前薄壁圓筒3的內(nèi)徑，a i為薄壁圓筒3在預(yù)熱溫度時的線性膨脹系數(shù)，T2為工作環(huán)境溫度。3)專用熱脹形芯模4安裝打開井式電爐I的爐門，將專用熱脹形芯模4吊裝對正放置到薄壁圓筒3的內(nèi)孔中，使專用熱脹形芯模4的芯模圓筒4. 3軸心線與薄壁圓筒3的軸心線重合，然后關(guān)閉爐門。專用熱脹形芯模4的芯模圓筒4. 3的壁厚a為40mm，芯模圓筒4. 3底部的圓角R為8_，芯模圓筒4. 3外圓柱面的圓柱度誤差為0. 3mm ;專用熱脹形芯模4的外徑d滿足公5^d = D [1+(T3-T2) a 3] /[1+( T3-T2) a 2] = 1192X [1+(600-20) X 14. 2X IO-6] /[1+(600-20) X 18. 2X IO^6] = 1189. 3mm，其中，D為熱脹形后薄壁圓筒3的內(nèi)徑,T3為熱脹形設(shè)定溫度，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒3在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模4在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。4)薄壁圓筒熱脹形如圖I所示，在井式電爐I中，將專用熱脹形芯模4、薄壁圓筒3和專用吊具2 —起加熱到設(shè)定的溫度T3，保溫80min，利用專用熱脹形芯模4對薄壁圓筒3進行熱脹形。熱脹形設(shè)定溫度！^滿足公式T3 =(D-d)/(da2-Da3)+T2 =(1192-1189.3)/(1189. 3X18. 2X KT6-1192X 14. 2Xl(T6)+20 = 592°C，其中，D為熱脹形后薄壁圓筒3的內(nèi)徑，d為專用熱脹形芯模4的外徑，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒3在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模4在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。5)出爐冷卻打開井式電爐I爐門，將專用熱脹形芯模4、薄壁圓筒3和專用吊具2 —起吊出井式電爐I，空冷至室溫后吊出專用熱脹形芯模4。6)薄壁圓筒3外形檢測沿薄壁圓筒3軸向每間隔300mm檢測一個橫截面,每個截面沿周向均分檢測6條直徑并檢測每個截面的外圓平均直徑，同時檢測6條直徑兩端所對應(yīng)的12條母線的直線度，并作出標(biāo)記和記錄。7)重復(fù)校形處理熱脹形后薄壁圓筒的外圓平均直徑檢測結(jié)果為1200. 2mm，檢測結(jié)果不符合設(shè)計要求，按照熱脹形調(diào)整溫度T4，重復(fù)步驟2)至步驟6)的方法，調(diào)整I次熱脹形后外圓平均直徑為1200. 08mm，符合設(shè)計要求。熱脹形調(diào)整溫度T4按照公式計算為T4=T3+A, A= T3- T/，或?qū)懗?T4=2T3 - T/ = 2X592-634 = 550°C，其中，T3 為步驟 4)所述熱脹形設(shè)定溫度，T/為按照公式T/為按照公式T/ =(D^-d)/(da2-D^ a3)+T2 =(Ut1-Cl)/ [da 2- (Ut1) a 3]+T2 =(1200. 2-2X4-1189. 3)/[1189. 3X18. 2X10—6-(1200. 2-2X4)X 14. 2X 10_6] +20 = 634°C計算的實際熱脹形溫度，其中，D'為熱脹形后實測的薄壁圓筒3內(nèi)徑，Cf為熱脹形后實測的薄壁圓筒3的外圓平均直徑，為校形后的薄壁圓筒3壁厚，d為專用熱脹形芯模4的外徑，T2為工作環(huán)境溫度，a 3為薄壁圓筒3在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，a 2為專用熱脹形芯模4在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。經(jīng)過上述方法校形后，所得到的薄壁圓筒3直徑尺寸和形狀精度較高，完全滿足產(chǎn)品設(shè)計精度要求設(shè)計要求平均直徑誤差不大于±0. 4mm,直線度誤差不大于I. 5mm, 大小直徑差不大于2mm。實際校形后平均直徑誤差不大于±0. 12mm，直線度誤差不大于I. 2mm,大小直徑差不大于I. 5_。
權(quán)利要求
1.一種薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟 1)校形前薄壁圓筒(3)直徑設(shè)計為了控制薄壁圓筒(3)的周向塑性變形和壁厚減薄量，按照公式d2 = Cl1Xt1A2設(shè)計校形前薄壁圓筒(3)外徑尺寸d2，其中，Cl1為校形后的薄壁圓筒(3)外徑，h為校形后的薄壁圓筒(3)壁厚，t2為校形前的薄壁圓筒(3)壁厚； 2)薄壁圓筒(3)預(yù)熱將薄壁圓筒(3)定位安放在專用吊具(2)的底座(2.3)上，啟動專用吊具(2)，將薄壁圓筒(3)吊裝到井式電爐(I)中預(yù)熱，保溫，使薄壁圓筒(3)的內(nèi)孔增大，以保證與薄壁圓筒(3)內(nèi)孔尺寸相匹配的專用熱脹形芯模(4)能方便裝入該內(nèi)孔中； 3)專用熱脹形芯模(4)安裝打開井式電爐(I)的爐門，將專用熱脹形芯模(4)吊裝對正放置到薄壁圓筒(3)的內(nèi)孔中，使專用熱脹形芯模(4)的芯模圓筒(4. 3)軸心線與薄壁圓筒(3)的軸心線重合，然后關(guān)閉爐門； 4)薄壁圓筒(3)熱脹形在井式電爐(I)中，將專用熱脹形芯模(4)、薄壁圓筒(3)和專用吊具(2) —起加熱到設(shè)定的溫度，保溫，利用專用熱脹形芯模(4)對薄壁圓筒(3)進行熱脹形； 5)出爐冷卻打開井式電爐(I)爐門，將專用熱脹形芯模(4)、薄壁圓筒(3)和專用吊具(2)—起吊出井式電爐(1)，空冷至室溫后吊出專用熱脹形芯模(4)； 6)薄壁圓筒(3)外形檢測檢測薄壁圓筒(3)的外圓平均直徑、母線直線度和橫截面大小直徑差，并作出標(biāo)記和記錄； 7)重復(fù)校形處理如果薄壁圓筒(3)的外圓平均直徑檢測結(jié)果不符合設(shè)計要求，則調(diào)整薄壁圓筒(3)熱脹形溫度，重復(fù)步驟2)至步驟6)的方法，直至薄壁圓筒(3)的外圓平均直徑達到設(shè)計要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法，其特征在于所述步驟1)中，控制校形后薄壁圓筒(3)壁厚減薄量為O.Olmm O. 03mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法，其特征在于所述步驟2)中，所述薄壁圓筒(3)預(yù)熱后的內(nèi)徑比專用熱脹形芯模(4)的外徑大6 10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法，其特征在于所述步驟2)中，所述薄壁圓筒(3)的預(yù)熱溫度T1滿足公式T1= (d+b-Di)/ (D1 Ci1)+T2，預(yù)熱保溫時間為20min 40min,其中，d為專用熱脹形芯模(4)的外徑，b為薄壁圓筒(3)預(yù)熱后的內(nèi)徑與專用熱脹形芯模(4)的外徑的差值，D1為熱脹形前薄壁圓筒(3)的內(nèi)徑，α !為薄壁圓筒(3)在預(yù)熱溫度時的線性膨脹系數(shù)，T2為工作環(huán)境溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法，其特征在于所述步驟3)中，專用熱脹形芯模(4)的芯模圓筒(4.3)的壁厚a為3(T40mm，芯模圓筒(4. 3)底部的圓角R為5 8mm,芯模圓筒(4. 3)外圓柱面的圓柱度誤差不大于O. 3mm ;專用熱脹形芯模(4)的外徑d滿足公式d = D [1+(T3-T2) α3] /[1+( T3-T2) α2]，其中，D為熱脹形后薄壁圓筒(3)的內(nèi)徑，Τ3為熱脹形設(shè)定溫度，T2為工作環(huán)境溫度，α3為薄壁圓筒(3)在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，α 2為專用熱脹形芯模(4)在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法，其特征在于所述步驟4)中，熱脹形設(shè)定溫度T3滿足公式T3= (D-d)/ (d a 2-D α 3) +T2，熱脹形保溫時間為60min 120min，其中，D為熱脹形后薄壁圓筒(3)的內(nèi)徑，d為專用熱脹形芯模(4)的外徑，T2為工作環(huán)境溫度，α3為薄壁圓筒(3)在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，Ci2為專用熱脹形芯模(4)在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法，其特征在于所述步驟6)中，沿薄壁圓筒(3)軸向每間隔300mm檢測一個橫截面，每個截面沿周向均分檢測6條直徑并檢測每個截面的外圓平均直徑，同時檢測6條直徑兩端所對應(yīng)的12條母線的直線度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制方法，其特征在于所述步驟7)中，熱脹形調(diào)整溫度T4的計算公式為T4=T3+Δ,Δ= T3- T/，或?qū)懗蒚4=2T3 - T/， 其中，T3為步驟4)中所述熱脹形設(shè)定溫度，T/為按照公式T/ =(D^d)/(d α 2-D^ a 3) +T2 = (cT _2t「d) / [d a 2- (cT -21^) α 3] +T2 計算的實際熱脹形溫度，其中，D'為熱脹形后實測的薄壁圓筒(3)內(nèi)徑，cT為熱脹形后實測的薄壁圓筒(3)的外圓平均直徑，h為校形后的薄壁圓筒(3)壁厚，d為專用熱脹形芯模(4)的外徑，T2為工作環(huán)境溫度，α 3為薄壁圓筒(3)在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)，Ci2為專用熱脹形芯模(4)在脹形溫度時的線性膨脹系數(shù)。
9.一種為實現(xiàn)權(quán)利要求I所述方法而設(shè)計的薄壁圓筒直徑及形狀精度控制專用工具，包括專用吊具(2)和專用熱脹形芯模(4)，其特征在于 所述專用吊具(2)包括吊具吊環(huán)(2. I)和底座(2. 3),所述吊具吊環(huán)(2. I)與底座(2. 3)之間通過支撐桿(2. 2)相連，所述底座(2. 3)上沿周向設(shè)置有多個便于薄壁圓筒(3)底部定位安放的定位銷(2. 4)； 所述專用熱脹形芯模(4)包括與薄壁圓筒(3)內(nèi)孔尺寸相匹配的芯模圓筒(4. 3)，所述芯模圓筒(4. 3)的內(nèi)壁沿軸向間隔設(shè)置有環(huán)形加強筋(4. 2)，其中最上面的一道環(huán)形加強筋(4. 2)上設(shè)置有芯模吊耳(4. I)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的火箭燃燒室殼體薄壁圓筒直徑及形狀精度控制專用工具，其特征在于所述專用吊具(2)的定位銷(2. 4)形成的圓直徑D2比校形后的薄壁圓筒(3)的外徑Cl1大40 50mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種火箭燃燒室殼體薄壁圓筒的直徑尺寸及形狀精度的控制方法。它包括以下步驟1)校形前薄壁圓筒直徑設(shè)計； 2)薄壁圓筒預(yù)熱；3)專用熱脹形芯模安裝；4)薄壁圓筒熱脹形；5)出爐冷卻；6)薄壁圓筒外形檢測；7)重復(fù)校形處理。本發(fā)明通過專用熱脹形芯模對薄壁圓筒進行具有適量塑性拉伸的定量熱脹形，直徑尺寸控制準(zhǔn)確，形狀校正效果良好。所得到的薄壁圓筒直徑尺寸和形狀精度較高，完全滿足產(chǎn)品設(shè)計精度要求。
文檔編號B21D1/08GK102794334SQ20121024656
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者韓慶波, 張朔, 王華東, 余天雄 申請人:湖北三江航天江北機械工程有限公司