筒形件的壁厚、椭圆度和外径差优化要求

1.壳体（见图7-34）

图7-34 壳体工序简图

a）坯料机加工 b）正向旋压

工件材料：合金钢30GrMnSiA。

工件特征：筒形件、一端带内凸台、一端带外凸台。

主要工序：管坯车削—流动旋压Ⅰ—退火—流动旋压Ⅱ—流动旋压Ⅲ—流动旋压Ⅳ—车削。

坯料形式：厚壁管坯预车削。

机床型号：SY-4。

工艺参数：双旋轮，正旋；Ψ_t=25%、24.5%、23.5%、42.5%；n=200r/min、200r/min、100r/min、200r/min；v=0.5mm/r、0.5mm/r、1mm/r、0.5mm/r。

工件质量：壁厚差0.1～0.2mm，椭圆度0.3～0.4mm，外径差0.3～0.5mm。

2.内机匣（见图7-35）

图7-35 内机匣工序简图

a）坯料 b）流动旋压Ⅰ c）流动旋压Ⅱ

工件材料：不锈钢321。

工件特征：筒形件、一端带凸缘、一端带内凹，筒身部带内凸筋及外强筋。

主要工序：型材卷焊—流动旋压Ⅰ—流动旋压Ⅱ—滚压外加强筋—胀形校正。

坯料形式：型材卷焊。

机床型号：Hydrospin42。

工艺参数：n=600r/min，v=0.9mm/r；双旋轮，旋轮直径D_P=250mm，旋轮圆角半径r_ρ=8mm。

经济效益：代替原先由8个部分焊后车削的工艺，节约材料40%，缩短了工时，改进了焊缝质量，减轻工件重量26.7%，提高零件的整体机械性能和疲劳性能。

3.铝压力锅（见图7-36）

工件材料：铝合金6063。

工件特征：筒形件、带厚底及厚凸缘。

主要工序：下料—旋压（先普通旋压再正向流动旋压）—翻边—车边。

坯料形式：板材经普通旋压预成形。

机床型号：ST500HS。

图7-36 铝压力锅工序简图

a）坯料 b）普通旋压及正向流动旋压

工艺参数：n=1300r/min，v=1.2mm/r；单旋轮，旋轮直径D_P=200mm，旋轮圆角半径r_ρ=8mm。

经济效益：每小时可产60件，减少大量冲压模具工装。

4.不锈钢压力锅（见图7-37）

工件材料：不锈钢316。

工件特征：筒形件、变壁厚、带翻边、带底。

主要工序：下料—拉深成形—正向流动旋压—翻边。

图7-37 不锈钢压力锅工序简图

a）下料 b）预拉深 c）正流动旋压翻边

坯料形式：板材预成形件。

机床型号：ST400H。

工艺参数：n=1200r/min，v=1.2mm/r；单旋轮，旋轮直径D_P=200mm，旋轮圆角半径r_ρ=10mm。

经济效益：代替原来的深拉深工艺，减少了磨削和抛光工作量，每小时可产90件。

5.二氧化碳气瓶（见图7-38）

图7-38 二氧化碳气瓶工序简图

a）挤压坯料 b）正向流动旋压，热普通旋压收口

工件材料：铝镁硅时效铝合金。

工件特征：筒形件、带厚底、一端收口。

主要工序：挤压厚壁筒—流动旋压—普通旋压缩径。

坯料形式：挤压坯料。

机床型号：ST500VS（流动旋压）；EN500（缩径普通旋压）。

工艺参数：n=1000r/min，v=2.1mm/r；单旋轮，旋轮直径D_P=220mm，旋轮圆角半径r_ρ=8mm。

工件质量：试验压力28MPa，工作压力15MPa。

经济效益：比钢瓶轻2/5。

需求行业：可用于航空、潜水、救护、消防、野营所需气瓶。

6.小型气瓶（见图7-39）

工件材料：合金钢。

工件特征：筒形件、带球底、一端带缩径。

图7-39 小型气瓶工序简图

a）下料 b）普通旋压成形 c）正向流动旋压 d）普通旋压收口

主要工序：下料—普通旋压—退火、吹砂—流动旋压—车端面—普通旋压缩径—车端面—钻孔、车锥螺纹—热处理。

坯料形式：板材普通旋压预成形件。

机床型号：ST500VS（流动旋压）；EN500（普通旋压缩径）。

工艺参数：n=980r/min，v=1.3mm/r；单旋轮，旋轮直径D_P=200mm，旋轮圆角半径r_ρ=12mm。

使用对象：用于ϕ60～140mm的气瓶，预成形也可用拉深、旋压、热锻或热挤等。

7.乙炔气瓶（容量大于5L，工序简图如图7-40所示）

图7-40 乙炔气瓶工序简图

a）无缝钢管普通旋压封口 b）正向流动旋压

工件材料：合金钢34CrMo4。

工件特征：筒形件、带球底、一端带外凸起。

主要工序：无缝管坯—普通旋压封口—退火、吹砂—流动旋压Ⅰ—流动旋压Ⅱ。

坯料形式：无缝钢管，一端普通旋压封口。

机床型号：ST500VS（流动旋压）；EN500（普通旋压）。

工艺参数：n=900r/min，v=1.5mm/r；单旋轮，旋轮直径D_P=220mm，旋轮圆角半径r_ρ=10mm。

经济效益：用原来的工艺方法加工，工件壁厚差达2mm，而采用上述工艺可大大减少壁厚差，减轻重量。

8.奶罐（见图7-41）

工件材料：铝合金6063。

工件特征：筒形件、带底、一端缩径。

主要工序：下料—普通旋压成形—正向流动旋压—普通旋压缩径—车端面—普通旋压卷边。

坯料形式：板材预成形件。

图7-41 奶罐工序简图

a）下料 b）普通旋压 c）正向流动旋压，收口，卷边

机床型号：SY-4。

工艺参数：n=970r/min，v=1.5mm/r；单旋轮，旋轮直径D_P=200mm，旋轮圆角半径r_ρ=10mm。(www.xing528.com)

9.薄壁管件（见图7-42）

图7-42 薄壁管工序简图

a）管坯 b）第一道次旋压 c）第二道次旋压 d）第三道次旋压 e）第四道次旋压

工件材料：高温合金。

工件特征：薄壁直筒。

主要工序：管坯车削—均匀化退火、酸洗、打磨—流动旋压Ⅰ（一道次）—固熔、酸洗、打磨—流动旋压Ⅱ（二道次）—固熔、酸洗、打磨—流动旋压Ⅲ（三道次）—固熔、酸洗、打磨—流动旋压Ⅳ（四道次）—真空退火—校形—砂光外表面。

坯料形式：管坯、车削，壁厚差不大于0.5mm。

机床型号：立式240旋压机。

工艺参数：三旋轮旋压；反向流动旋压；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ道次旋压的Ψ_t分别为25%、45%、50%；v一般为2.5mm/r（旋压Ⅲ为1.1、旋压Ⅳ为0.7mm/r）；旋压Ⅰ、Ⅱ，DM=208.3mm，α_p=30°，h_p=2mm，r_ρ=1.2mm；施压Ⅲ、Ⅳ旋：DM=208.4mm，α_p=30°，h_p=2mm，rρ=1.2mm（旋压Ⅳ-4旋：hp=0.8mm，rρ=1mm）。

备注说明：在旋压Ⅰ、Ⅱ时扩径，在旋压Ⅲ、Ⅳ时收径。

图7-43 化工罐工序简图

a）坯料 b）第一道次旋压 c）第二道次旋压 d）第三道次旋压

10.化工罐（见图7-43）

工件材料：高纯铝。

工件特征：厚壁直筒。

主要工序：离心铸坯—车削—流动旋压Ⅰ—车端面—流动旋压Ⅱ—流动旋压Ⅲ—车端面。

坯料形式：离心铸坯，车削。

机床型号：2m立式旋压机。

工艺参数：三旋轮旋压；反向流动旋压；n=10～20r/min；Ψ_t=30%、43%、50%。流动旋压Ⅰ与Ⅱ为热旋，芯模预热400℃，工件预热到320～350℃，采用v=0.5～1.2mm/r，α_p=25°，r_ρ=50mm，h_p=28mm；流动旋压Ⅲ为冷旋，采用v=0.8～1.5mm/r，α_p=30°，r_ρ=20mm，h_p=18.5mm；用二硫化钼润滑内壁。

备注说明：热旋温度小于200～320℃时延性差，当大于400℃时易扩径和堆积。Ψ_t太小时内表面易裂，Ψ_t过大时易堆积和扩径。

11.燃烧室内壁（见图7-44）

工件材料：高温合金。

工件特征：筒形。

主要工序：下料—卷焊—流动旋压Ⅰ—热处理—流动旋压Ⅱ。

坯料形式：板材卷焊，硬度不大于92HRB。

机床型号：Hydrospin60。

工艺参数：双旋轮，反向流动旋压；v=1.5mm/r，r_ρ=8mm，n=300r/min，旋轮直径D_P=200mm。

图7-44 燃烧室内壁工序简图

a）卷焊坯料 b）反向流动旋压

工件质量：壁厚差不大于0.1mm，内径偏差不大于0.25mm，可承压16MPa。

12.发动机机匣（见图7-45）

工件材料：合金钢4130（AISI）。

工件特征：筒形。

主要工序：锻坯车削—反向流动旋压Ⅰ—退火、吹砂—反向流动旋压Ⅱ—退火、吹砂—车端面—胀形校正—清理。

图7-45 发动机机匣工序简图

a）锻坯车削 b）第一道次旋压 c）第二道次旋压

坯料形式：锻坯。

机床型号：Hydrospin75。

工艺参数：双旋轮，反旋；n=50～65r/min，v=50.8～76.2mm/r，Ψ_t=55%～60%；冷却剂为Cimcool与水混合剂；芯模坯料间隙为1.0mm；反向流动旋压Ⅱ后工件与芯模间隙为0.127～0.889mm。

备注说明：最终退火采用不锈钢模具，壁厚32mm，外径在冷态时与工件内径相同，热态时将工件胀大、撑圆。

13.超宽板（见图7-46）

图7-46 超宽板工序简图

a）坯料 b）第一～第四道次旋压 c）第五道次旋压 d）成品板材

工件材料：铝合金3A21。

工件特征：筒形件（展开后为宽板）。

主要工序：下料—卷焊—反向流动旋压—剖开—打卷—退火—碾平。

坯料形式：板材卷焊的筒形坯料。

机床型号：2m立式旋压机。

工艺参数：三旋轮，反向流动旋压；分5次旋压，相应取Ψ_t=9%、10%、11%、30%、35.7%，n=10r/min、10mm/r、10r/min、14r/min、14r/min，v=5mm/r、5mm/r、5mm/r、1.2mm/r、0.8mm/r；芯模材料为铸钢。

备注说明：旋压时，Ψ_t太大易产生堆积、起皮、鼓包；Ψ_t太小易扩径。碾平时，压力过大易导致扩径、鼓包，压力过小则不能消除波纹。

14.大型卡车平底轮辋（见图7-47）

工件材料：St12钢。

工件特征：环形件，带局部变薄筒形段。

主要工序：下料—卷焊—滚压成形—正向流动旋压。

坯料形式：板材卷焊件，预滚压成形。

机床型号：ST600VSF。

图7-47 大型卡车平底轮辋工序简图

a）卷焊坯料 b）滚压成形 c）正向流动旋压

工艺参数：v=0.6mm/r，n=800r/min；单旋轮，旋轮直径D_P=200mm，r_ρ=8mm，Ψ_t≈40%。

经济效益：节约原材料，提高零件强度、精度，比起传统工艺，提高了同心度及表面粗糙度。每小时可产60～100件。

15.机匣（见图7-48）

工件材料：不锈钢。

工件特征：筒形，两端带凸缘。

主要工序：环轧件粗车—调质—精车—反向流动旋压Ⅰ—低温退火—反流动旋压Ⅱ—低温退火—反流动旋压Ⅲ—低温退火—补充车削—磁力探伤。

坯料形式：环轧件、调质并机加工。

机床型号：SY-4。

图7-48 机匣工序简图

a）坯料 b）第一道～三道次反向流动旋压

工艺参数：双旋轮，反旋；n=63r/min，v=1.25～1.5mm/r，Ψ_t=20%～25%，α_p=30°，h_p=4mm；坯料与芯模直径间隙0.3～0.5mm；二硫化钼油剂润滑。

工件质量：代替原工艺中的二个环轧件车削、滚焊、车削，节约材料46%，节约工时45%，消除了焊缝，提高了精度，降低了重量。

16.火箭发动机壳体（见图7-49）

图7-49 火箭发动机壳体工序简图

a）卷焊，机械加工坯料 b）反向流动旋压Ⅰ c）反向流动旋压Ⅱ d）反向流动旋压Ⅲ

工件材料：马氏体钢HP9-4。

工件特征：筒形、大直径、带内外凸缘。

主要工序：板坯热处理—卷焊—退火—机械加工—抛光—反向流动旋压Ⅰ—反向流动旋压Ⅱ—反向流动旋压Ⅲ。

坯料形式：板坯卷焊件，经机械加工并抛光。

机床型号：“绿色巨人”立式旋压机。

工艺参数：三旋轮、内旋、反旋；n=16～17r/min，v=2.4～3.1mm/r、Ψ_t=3.8%～41.2%；用干润滑剂润滑。

工件质量：外表面质量高，贴模良好。