本發明涉及一種深雙錐帶球頂形的復合成形工藝，尤其涉及一種低碳鋼深雙錐件的復合成形工藝方法，屬于材料成形技術領域。

背景技術：

隨著近凈成形技術的飛速發展，機械、兵器、航空及航天等領域對零部件的質量、性能及精度提出了更高的要求。深雙錐帶球頂形回轉體結構的薄壁件，由于頂部的球頂形孔精度要求高，且有2個不同角度的錐形，成形比較困難。谷成渝等公開了一種超深錐形薄壁件成型工藝技術(公開號：CN10173338A)采用多次拉錐工藝，通過采用沖壓的方式，進行多次拉深，雖然解決了超深錐形薄壁件成形難的問題，但工序較多，生產效率較低，且只適合單一錐度的零件成形。陳振等公開了一種鋁合金薄壁回轉體旋壓加工方法(公開號：CN105537449A)有效解決了拉錐過程中壁厚不均勻的問題，提高了生產率。單德彬等公開了厚徑比小于3％的薄壁封頭高精度旋壓成形方法(公開號：CN100486728C)解決了壁厚較薄成形難的問題，只需一臺設備即可完成旋壓成形，然而對深雙錐帶球頂形薄壁件的復合成形方法則尚無報道。

技術實現要素：

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種生產效率高，生產成本低，并且能滿足零件的精度和尺寸要求的深雙錐帶球頂形薄壁件的復合成形方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種深雙錐帶球頂形薄壁件的復合成形方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)制作旋壓坯料：按照所需加工的深雙錐帶球頂形薄壁件的尺寸落料得到圓盤形的旋壓坯料，旋壓坯料的厚度δ1＝(δ2+Δ)/sinθ，直徑為φ1≥2L+φ2，其中，δ2為待成形的深雙錐帶球頂形薄壁件的壁厚，Δ為旋壓坯料剪切旋壓時壁厚的減薄率，θ為旋壓坯料剪切旋壓的半錐角，L為待成形的深雙錐帶球頂形薄壁件的母線長，φ2為待成形的深雙錐帶球頂形薄壁件的較小直徑端的直徑；

2)旋壓成形：將旋壓坯料同軸壓裝在旋壓機上的剪切旋壓芯模與尾頂塊之間，采用旋輪將旋壓坯料逐步旋壓并貼合到剪切旋壓芯模上，壁厚為δ1×sinθ；

3)切邊：將旋壓后的旋壓坯料置于切邊模上進行切邊，得到深雙錐帶球頂形薄壁件的半成品；

4)脹形成形：將上述的半成品置于成形模上進行頂端局部脹形，得到頂端為球形的深雙錐帶球頂形薄壁件。

由于旋壓坯料3直徑為φ1≥2L+φ2，同時旋壓后，因壁厚減薄，使得旋壓坯料在直徑方向上延展伸長，使旋壓成形后的旋壓坯料的母線長大于L。另外，旋壓后的深雙錐帶球頂形薄壁件邊緣凸凹不平，采用切邊后，可以將凸凹不平的邊緣進行修整，同時，還可以使深雙錐帶球頂形薄壁件的半成品的母線長為L，球頂脹形即可完成深雙錐帶球頂形薄壁件的加工，提高加工精度以及加工效率。

作為優化，所述步驟2)中，旋壓時所采用的旋壓機為雙旋輪旋壓機。這樣，可以使得旋壓時的旋壓坯料受力平衡，有利于提高旋壓成形的質量。

作為優化，所述步驟2)中，具體旋壓成形時，還包括如下步驟：

2.1)倒圓角：旋壓開始后的3～5次旋壓走刀，均由旋壓坯料的中部向邊緣進行單向旋壓走刀，旋壓成形剪切旋壓芯模與尾頂塊夾持位置的平底的圓角部分；這樣會使料片有較好的延展性，得到一定圓弧半徑回轉料片。

2.2)旋壓第一錐度：采用每次旋壓走刀都先由旋壓坯料的中部向邊緣旋壓走刀，再由邊緣向中部回刀的方式進行旋壓成形，使旋壓坯料貼合剪切旋壓芯模的第一錐度；

2.3)旋壓第二錐度：采用每次旋壓走刀都先貼合第一錐度進行旋壓走刀，并在第一錐度的尾端向邊緣旋壓走刀，再由邊緣向中部回刀的方式進行旋壓成形，使旋壓坯料逐步貼合剪切旋壓芯模的第一錐度和第二錐度；這樣，可以將料片迅速的往下壓，使走刀時速度比較快，迅速完成零件第一錐度的加工和第二錐度的加工，提高生產效率。

2.4)旋壓定型：采用每次旋壓走刀都先貼合第一錐度和第二錐度進行旋壓走刀，再由邊緣向中部回刀的方式進行旋壓走刀，完成旋壓坯料的定型收尾。

作為進一步優化，所述步驟2.2)中，回刀時，旋輪在由中部向邊緣旋壓走刀的結束點處沿徑向向中部進給后再回刀。這樣，在單向走刀之后，為了保持料片的厚度，回刀將擠出去的料擠回來，能使旋壓坯料的變薄量減少。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1、采用雙旋輪旋壓+成形的深雙錐帶球頂形薄壁件的復合成形工藝方法可以減少工序，大幅度提高生產效率，尺寸精度較高，適宜大批量生產。

2、本發明的方法，操作簡單，屬于近凈成形技術，可以為多錐形和頂端異形的零件在軍工、汽車等工業領域的廣泛運用提供可靠的成形方法。

附圖說明

圖1為采用本發明方法加工旋壓坯料時的裝夾結構示意圖。

圖2為旋壓走刀路徑的示意圖。

圖3為深雙錐帶球頂形薄壁件的半成品的結構示意圖。

圖4為深雙錐帶球頂形薄壁件的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

具體實施時：一種深雙錐帶球頂形薄壁件的復合成形方法，包括如下步驟：

1)制作旋壓坯料：按照所需加工的深雙錐帶球頂形薄壁件的尺寸落料得到圓盤形的旋壓坯料3，旋壓坯料3的厚度δ1＝(δ2+Δ)/sinθ，直徑為φ1≥2L+φ2，其中，δ2為待成形的深雙錐帶球頂形薄壁件2的壁厚，Δ為旋壓坯料剪切旋壓時壁厚的減薄率，θ為旋壓坯料剪切旋壓的半錐角，L為待成形的深雙錐帶球頂形薄壁件2的母線長，φ2為待成形的深雙錐帶球頂形薄壁件2的較小直徑端的直徑；

2)旋壓成形：將旋壓坯料3同軸壓裝在旋壓機上的剪切旋壓芯模1與尾頂塊4之間，采用旋輪將旋壓坯料3逐步旋壓并貼合到剪切旋壓芯模1上，壁厚為δ1×sinθ，如圖1和2所示。

3)切邊：將旋壓后的旋壓坯料置于切邊模上進行切邊，得到深雙錐帶球頂形薄壁件的半成品，如圖3所示。

4)脹形成形：將上述的半成品置于拉深模上進行頂端局部脹形，得到頂端為球形的深雙錐帶球頂形薄壁件，如圖4所示。

由于旋壓坯料3直徑為φ1≥2L+φ2，同時旋壓后，因壁厚減薄，使得旋壓坯料在直徑方向上延展伸長，使旋壓成形后的旋壓坯料的母線長大于L。另外，旋壓后的深雙錐帶球頂形薄壁件邊緣凸凹不平，采用切邊后，可以將凸凹不平的邊緣進行修整，同時，還可以使深雙錐帶球頂形薄壁件的半成品的母線長為L，球頂脹形即可完成深雙錐帶球頂形薄壁件的加工，提高加工精度以及加工效率。

實施時，所述步驟2)中，旋壓時所采用的旋壓機為雙旋輪旋壓機。這樣，可以使得旋壓時的旋壓坯料受力平衡，有利于提高旋壓成形的質量。

實施時，所述步驟2)中，具體旋壓成形時，還包括如下步驟：

2.1)倒圓角：旋壓開始后的3～5次旋壓走刀，均由旋壓坯料的中部向邊緣進行單向旋壓走刀，旋壓成形剪切旋壓芯模與尾頂塊夾持位置的平底的圓角部分。這樣會使料片有較好的延展性，得到一定圓弧半徑回轉料片。

2.2)旋壓第一錐度：采用每次旋壓走刀都先由旋壓坯料的中部向邊緣旋壓走刀，再由邊緣向中部回刀的方式進行旋壓成形，使旋壓坯料貼合剪切旋壓芯模的第一錐度。這樣，在單向走刀之后，為了保持料片的厚度，回刀將擠出去的料擠回來，能使旋壓坯料的變薄量減少。

2.3)旋壓第二錐度：采用每次旋壓走刀都先貼合第一錐度進行旋壓走刀，并在第一錐度的尾端向邊緣旋壓走刀，再由邊緣向中部回刀的方式進行旋壓成形，使旋壓坯料逐步貼合剪切旋壓芯模的第一錐度和第二錐度。這樣，可以將料片迅速的往下壓，使走刀時速度比較快，迅速完成零件第一錐度的加工和第二錐度的加工，提高生產效率。

2.4)旋壓定型：采用每次旋壓走刀都先貼合第一錐度和第二錐度進行旋壓走刀，再由邊緣向中部回刀的方式進行旋壓走刀，完成旋壓坯料的定型收尾。

實施時，所述步驟2.2)中，回刀時，旋輪在由中部向邊緣旋壓走刀的結束點處沿徑向向中部進給后再回刀。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不以本發明為限制，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。