一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置

本发明属于成型装置技术领域，涉及一种圆筒体卷焊成型装置，特别涉及一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置。

体爆轰战斗部内部装填高能燃料，通过爆炸抛撒驱动作用，高能液相燃料被抛撒到空气中，高能液相燃料雾化并与空气混合，形成大范围的活性云团，再经二次起爆，活性云团产生体爆轰，释放出强烈的冲击波，是威力最大的武器之一。

田园等人在文献“云雾形态对爆轰压力场影响的数值模拟研究”(安全与环境学报，2013年8月，第13卷第4期182页)中报道：体爆轰战斗部爆炸冲击波波速的衰减随着云团径向尺寸的增大而减慢，在云团爆轰区外的相同位置处,冲击波压力随着云团径向尺寸的增大而增大。即体爆轰战斗部的爆炸威力随着抛撒云团直径的增加而增大。为了提高高能燃料抛撒形成云团的直径，体爆轰战斗部通常设计为薄壁壳体结构。

李秀丽等人在文献“红外热成像技术在云团爆炸测温中的应用”(含能材料，2008年6月，第16卷第3期344页)中报道：对于体爆轰战斗部，如果壳体没有刻槽，抛撒后，壳体破裂不均匀，导致燃料抛撒不均匀，容易偏向先破壳的一侧，二次起爆后，威力不足；壳体进行刻槽后，燃料抛撒就较为均匀，环向均匀的云团，二次起爆后，爆炸波能量输出提高，明显提高毁伤效果，提高战斗部威力。因此，需要对壳体外壁刻槽。

为了减小体爆轰战斗部的飞行阻力，战斗部需要具有较好的气动外形。韩跃平等人在文献“一种基于弹体外形尺寸的药室容积超声测量方法”(弹箭与制导学报，2013年2月，第33卷第1期77页)中报道：战斗部壳体外表面为圆弧母线的回转体。可以减小空气阻力，有利于战斗部发射飞行。

综上所述，体爆轰战斗部的壳体为外表面刻槽的圆弧母线曲面圆筒体。

通常，简单圆筒体的成型工艺为：采用卷板机，将板材卷成圆筒再焊接成型。艾道全等人在文献“密合口卷圆工艺及自动卷圆模”(模具工业，2000年，第9卷20页)中报道了钢板卷成圆筒的工艺过程。但卷板机只能将板材卷成圆柱筒或圆锥筒，卷板机无法将板材卷成圆弧母线曲面圆筒体。

因此，外表面刻槽的圆弧母线曲面圆筒体的常规加工方法为：先铸造曲面圆筒形毛坯，再对圆筒体内表面和外表面精加工成型，再对曲面圆筒体外表面刻槽。

(1)对于直径1m，长度2m的战斗部壳体，采用这种工艺，铸铝毛坯的价格约为9万元，加工内表面、外表面和刻槽的价格约为8万元，共计17万元。成本偏高，为军方大批量提供武器时，对国家资金消耗巨大。

(2)铸造毛坯的重量约为成品重量的3～5倍，即毛坯的80％都被切削加工掉，金属资源浪费巨大。

(3)先铸造后加工的总时间约为1个月，加工周期过长。

(4)铸造属于热加工工艺，为重污染行业，不利于环保，不符合国家提倡的绿生产。

(5)铸铝114A的抗拉强度下限为290MPa，延伸率下限为2％，在金属材料领域，力学参数属于偏低的，该材料性能较差。

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置，将圆锥筒体挤压成圆弧母线曲面圆筒体，成本降低了88％，几乎不存在对原材料的浪费，加工周期为铸造加工工期的四分之一，加工过程没有污染工序，符合国家对环保的要求，力学性能大幅度提高。

本发明提供的一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置。包括曲面圆筒体3，其特征在于，还包括旋转卡盘1、内腔模具2、卡箍4、平移曲线轴5、上端挤压滚轮6、下端挤压滚轮7、弹簧8、挤压滚球9；

旋转卡盘1为第一圆板，旋转卡盘1的第一圆板为回转体，旋转卡盘1的上端面为第一上端圆平面，旋转卡盘1的第一上端圆平面上端带有装夹卡盘，旋转卡盘1的装夹卡盘的内侧面为第一内圆柱面，旋转卡盘1的装夹卡盘的第一内圆柱面直径大小可以调整；

旋转卡盘1的回转体轴线垂直于地面，旋转卡盘1可以绕其回转体轴线旋转，旋转卡盘1的装夹卡盘可以装夹位于第一内圆柱面内部的零件，旋转卡盘1通过调整第一内圆柱面直径可以将装夹的零件夹紧，被装夹的零件与旋转卡盘1同角速度运动；

内腔模具2为第二曲面圆台体，内腔模具2的第二曲面圆台体为回转体，内腔模具2的第二曲面圆台体的上端面为第二上端圆平面，内腔模具2的第二曲面圆台体的下端面为第二下端圆平面，内腔模具2的第二曲面圆台体的外侧面为第二圆弧母线回转面，内腔模具2的第二圆弧母线回转面与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体内表面轮廓完全相同，内腔模具2的第二下端圆平面下端中心带有第二圆柱形凸台，内腔模具2的第二圆柱形凸台的下端面为第二下端中心圆平面，内腔模具2的第二圆柱形凸台的侧面为第二下端外圆柱面；

内腔模具2的回转体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，内腔模具2位于旋转卡盘1上端，内腔模具2的第二下端中心圆平面与旋转卡盘1的第一上端圆平面接触，内腔模具2的第二下端外圆柱面与旋转卡盘1的第一内圆柱面连接，内腔模具2的第二圆柱形凸台被旋转卡盘1的装夹卡盘加紧，内腔模具2和旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

曲面圆筒体3为第三圆锥筒体，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体为回转体，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体由卷焊成型，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体在卷焊前为5A06铝板，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体卷焊前的铝板沿着母线方向等角度均匀刻槽，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体的内侧面为第三内圆锥面，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体的外侧面为第三外圆锥面，曲面圆筒体3的第三内圆锥面完全包裹通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体的内表面，即曲面圆筒体3的第三内圆锥面上任何一点均在通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体内表面外侧，本发明将曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体；

曲面圆筒体3的回转体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，曲面圆筒体3位于内腔模具2外侧，曲面圆筒体3的第三内圆锥面中部与内腔模具2的第二圆弧母线回转面接触，曲面圆筒体3的第三内圆锥面的其他部位均与内腔模具2的第二圆弧母线回转面有一定间隙；

卡箍4为第四圆环体，卡箍4的第四圆环体为回转体，卡箍4的第四圆环体内表面为第四内圆柱面，卡箍4的第四内圆柱面直径大小可以调整，卡箍4通过调整第四内圆柱面直径可以将位于其内侧的零件夹紧，本发明有若干个卡箍4，若干个卡箍4从上至下层叠安装，所有的卡箍4安装完成后，所有的卡箍4的第四内圆柱面组合后与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体外表面完全相同；

卡箍4的第四圆环体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，卡箍4位于曲面圆筒体3外侧，卡箍4的第四内圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，卡箍4将曲面圆筒体3加紧后，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压力向内传递转化为曲面圆筒体3对内腔模具2的挤压力，卡箍4、曲面圆筒体3、内腔模具2、旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

平移曲线轴5为第五曲线圆轴，平移曲线轴5的第五曲线圆轴为轴线是圆弧曲线的圆轴，平移曲线轴5的第五曲线圆轴可以左右平移；

平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线与内腔模具2的回转体轴线共面，平移曲线轴5的第五曲线圆轴移动到最右端时，平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线上任一点沿法线方向与内腔模具2的第二圆弧母线回转面等距离且垂直；

上端挤压滚轮6为第六圆板，上端挤压滚轮6的第六圆板为回转体，上端挤压滚轮6的第六圆板的侧面为第六外圆柱面；

上端挤压滚轮6安装在平移曲线轴5上，上端挤压滚轮6的回转体轴线与所在位置的平移曲线轴5的轴线重合，上端挤压滚轮6可以绕平移曲线轴5旋转，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予上端挤压滚轮6的第六外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动上端挤压滚轮6旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二圆弧母线回转面实现贴合，完成上端挤压滚轮6所在平面的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作；

下端挤压滚轮7为第七圆板，下端挤压滚轮7的第七圆板为回转体，下端挤压滚轮7的第七圆板的侧面为第七外圆柱面；

下端挤压滚轮7安装在平移曲线轴5上，下端挤压滚轮7的回转体轴线与所在位置的平移曲线轴5的轴线重合，下端挤压滚轮7可以绕平移曲线轴5旋转，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予下端挤压滚轮7的第七外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动下端挤压滚轮7旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二圆弧母线回转面实现贴合，完成下端挤压滚轮7所在平的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作；

弹簧8为第八螺旋回转体，弹簧8的第八螺旋回转体的最左端为第八左端点，弹簧8的第八螺旋回转体的最右端为第八右端点；

本发明有若干个弹簧8，若干个弹簧8从上至下等距离安装，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线位于平移曲线轴5的第五曲线圆轴的圆弧轴线所在平面内，弹簧8的第八左端点与平移曲线轴5连接，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线与连接点处平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线垂直，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线与内腔模具2的第二圆弧母线回转面垂直；

挤压滚球9为第九圆球体，挤压滚球9的第九圆球体的外表面为第九圆球面；

本发明有若干个挤压滚球9，挤压滚球9与弹簧8的第八右端点连接，挤压滚球9可以绕弹簧8的第八右端点任意轴旋转，挤压滚球9的第九圆球面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予挤压滚球9的第九圆球面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动挤压滚球9旋转，在曲面圆筒体3的第三外圆锥面受到下端挤压滚轮7的第七外圆柱面和上端挤压滚轮6的第六外圆柱面同时挤压的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面的未完成挤压的部位受到挤压滚球9的第九圆球面的支撑，曲面圆筒体3的第三外圆锥面在被挤压成圆弧母线曲面圆筒体的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面沿着轴线舒展伸长，曲面圆筒体3的第三外圆锥面舒展伸长的部分由挤压滚球9的第九圆球面支撑捋顺，避免发生翘曲和起摺，挤压滚球9的第九圆球面挤压曲面圆筒体3的第三外圆锥面使其提前做好预先变形，减小后续挤压的变形量，使得后续挤压工作容易且成品率提高；

旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度为89～112转/分钟；

卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比为1：17～19；

两个相邻的弹簧8之间的距离与卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度相同；

卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强为121～139MPa；

上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强与下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强相同，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强为47～53MPa；

弹簧8的弹簧的劲度系数为8.6～9.1万牛/米；

所述一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置，包括以下步骤：

步骤1：将内腔模具2与旋转卡盘1装配；

步骤2：曲面圆筒体3的原始材料为5A06铝板，先将曲面圆筒体3的5A06铝板加工成扇形，再沿着曲面圆筒体3的扇形铝板母线方向刻槽，所有槽沿着母线方向等角度均匀布置，再通过卷板机将曲面圆筒体3的扇形铝板卷成带有开口的第三圆锥筒体，再将曲面圆筒体3的扇形铝板的两处边沿母线对接后焊接到一起，至此，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体卷焊成型，将曲面圆筒体3与内腔模具2装配，曲面圆筒体3的第三内圆锥面中部与内腔模具2的第二圆弧母线回转面接触；

步骤3：将卡箍4安装在曲面圆筒体3与内腔模具2的接触圆环处，卡箍4将曲面圆筒体3加紧后，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压力向内传递转化为曲面圆筒体3对内腔模具2的挤压力，卡箍4、曲面圆筒体3、内腔模具2、旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

步骤4：将上端挤压滚轮6和下端挤压滚轮7与平移曲线轴5装配，上端挤压滚轮6位于卡箍4上端，下端挤压滚轮7位于卡箍4下端，向右移动平移曲线轴5，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予上端挤压滚轮6的第六外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动上端挤压滚轮6旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二下端外圆柱面实现贴合，完成上端挤压滚轮6所在平面的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予下端挤压滚轮7的第七外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动下端挤压滚轮7旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二下端外圆柱面实现贴合，完成下端挤压滚轮7所在平的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作，挤压过程中，将弹簧8和挤压滚球9与平移曲线轴5装配，通过曲面圆筒体3带动挤压滚球9旋转，在曲面圆筒体3的第三外圆锥面受到下端挤压滚轮7的第七外圆柱面和上端挤压滚轮6的第六外圆柱面同时挤压的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面的未完成挤压的部位受到挤压滚球9的第九圆球面的支撑，曲面圆筒体3的第三外圆锥面在被挤压成圆弧母线曲面圆筒体的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面沿着轴线舒展伸长，曲面圆筒体3的第三外圆锥面舒展伸长的部分由挤压滚球9的第九圆球面支撑捋顺，避免发生翘曲和起摺，挤压滚球9的第九圆球面挤压曲面圆筒体3的第三外圆锥面使其提前做好预先变形，减小后续挤压的变形量，使得后续挤压过程变的容易且成品率提高；

步骤5：向左移动平移曲线轴5，将步骤4中被挤压完成的圆弧母线曲面圆筒体外侧套上卡箍4；

步骤6：重复步骤4和步骤5，直至整个圆弧母线曲面圆筒体全部被挤压完成，而且整个圆弧母线曲面圆筒体外侧全部套上卡箍4；

步骤7：切除圆弧母线曲面圆筒体上下端多余部分；

步骤8：将圆弧母线曲面圆筒体在内部内腔模具2支撑外部卡箍4挤压条件下进行去应力热处理，消除内应力后，圆弧母线曲面圆筒体的内侧面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面轮廓完全相同，圆弧母线曲面圆筒体的外侧面与所有的卡箍4的第四内圆柱面组合后的曲面轮廓完全相同，至此，圆弧母线曲面圆筒体的内外侧面轮廓完全满足图纸设计要求，圆弧母线曲面圆筒体加工完成。

关于旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度、卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比、卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强、上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强与下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强相同，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强、弹簧8的弹簧的劲度系数，可以采取以下2种方式的任意一种：

实现方式1：旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度为89转/分钟；

卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比为1：17；

卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强为121MPa；

上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强与下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强相同，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强为47MPa；

弹簧8的弹簧的劲度系数为8.6万牛/米。

实现方式2：旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度为112转/分钟；

卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比为1：19；

卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强为139MPa；

上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强与下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强相同，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强为53MPa；

弹簧8的弹簧的劲度系数为9.1万牛/米。

本发明的一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置，带来的技术效果体现为：

本发明的工艺为：先对铝板刻槽，再将带有刻槽的铝板卷成圆锥筒体，再进行焊接，再通过本发明的装置，将圆锥筒体挤压成圆弧母线曲面圆筒体，在内外约束条件下热处理，消除内应力，稳定成品尺寸，至此，外表面刻槽的圆弧母线曲面圆筒体加工完成。成品尺寸完全满足图纸设计要求。通过本发明对壳体进行加工，具有以下优点：

(1)选用与曲面圆筒体壁厚相同的铝板，只需在铝板上刻槽，内表面和外表面均不再加工，最终的总成本约为2万元，与铸造加工相比，成本降低了88％，大幅度节约国家资金。

(2)铝板原材料的重量和最终成品的重量几乎相等(仅对铝板刻槽时，有少许切削，切削量不足原材料的1％)，因此，几乎不存在对原材料的浪费。

(3)通过本发明对外表面刻槽的圆弧母线曲面圆筒体进行加工，加工周期仅为1周，为铸造加工工期的四分之一。

(4)纵览本发明的加工过程，没有污染工序，符合国家对环保的要求，符合国家提倡的绿生产。

(5)本发明采用的铝板材料为5A06，抗拉强度的下限为315MPa，延伸率的下限为16％，抗拉强度比铸铝高9％，延伸率比铸铝提高8倍，力学性能大幅度提高。

图1是一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置的结构示意图。1、旋转卡盘，2、内腔模具，3、曲面圆筒体，4、卡箍，5、平移曲线轴，6、上端挤压滚轮，7、下端挤压滚轮，8、弹簧，9、挤压滚球。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，需要说明的是本发明不局限于以下具体实施例，凡在本发明技术方案基础上进行的同等变换均在本发明的保护范围内。

实施例1：

如图1所示，本实施例给出一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置。包括曲面圆筒体3，其特征在于，还包括旋转卡盘1、内腔模具2、卡箍4、平移曲线轴5、上端挤压滚轮6、下端挤压滚轮7、弹簧8、挤压滚球9；

旋转卡盘1为第一圆板，旋转卡盘1的第一圆板为回转体，旋转卡盘1的上端面为第一上端圆平面，旋转卡盘1的第一上端圆平面上端带有装夹卡盘，旋转卡盘1的装夹卡盘的内侧面为第一内圆柱面，旋转卡盘1的装夹卡盘的第一内圆柱面直径大小可以调整；

旋转卡盘1的回转体轴线垂直于地面，旋转卡盘1可以绕其回转体轴线旋转，旋转卡盘1的装夹卡盘可以装夹位于第一内圆柱面内部的零件，旋转卡盘1通过调整第一内圆柱面直径可以将装夹的零件夹紧，被装夹的零件与旋转卡盘1同角速度运动；

内腔模具2为第二曲面圆台体，内腔模具2的第二曲面圆台体为回转体，内腔模具2的第二曲面圆台体的上端面为第二上端圆平面，内腔模具2的第二曲面圆台体的下端面为第二下端圆平面，内腔模具2的第二曲面圆台体的外侧面为第二圆弧母线回转面，内腔模具2的第二圆弧母线回转面与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体内表面轮廓完全相同，内腔模具2的第二下端圆平面下端中心带有第二圆柱形凸台，内腔模具2的第二圆柱形凸台的下端面为第二下端中心圆平面，内腔模具2的第二圆柱形凸台的侧面为第二下端外圆柱面；

内腔模具2的回转体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，内腔模具2位于旋转卡盘1上端，内腔模具2的第二下端中心圆平面与旋转卡盘1的第一上端圆平面接触，内腔模具2的第二下端外圆柱面与旋转卡盘1的第一内圆柱面连接，内腔模具2的第二圆柱形凸台被旋转卡盘1的装夹卡盘加紧，内腔模具2和旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

曲面圆筒体3为第三圆锥筒体，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体为回转体，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体由卷焊成型，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体在卷焊前为5A06铝板，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体卷焊前的铝板沿着母线方向等角度均匀刻槽，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体的内侧面为第三内圆锥面，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体的外侧面为第三外圆锥面，曲面圆筒体3的第三内圆锥面完全包裹通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体的内表面，即曲面圆筒体3的第三内圆锥面上任何一点均在通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体内表面外侧，本发明将曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体；

曲面圆筒体3的回转体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，曲面圆筒体3位于内腔模具2外侧，曲面圆筒体3的第三内圆锥面中部与内腔模具2的第二圆弧母线回转面接触，曲面圆筒体3的第三内圆锥面的其他部位均与内腔模具2的第二圆弧母线回转面有一定间隙；

卡箍4为第四圆环体，卡箍4的第四圆环体为回转体，卡箍4的第四圆环体内表面为第四内圆柱面，卡箍4的第四内圆柱面直径大小可以调整，卡箍4通过调整第四内圆柱面直径可以将位于其内侧的零件夹紧，本发明有若干个卡箍4，若干个卡箍4从上至下层叠安装，所有的卡箍4安装完成后，所有的卡箍4的第四内圆柱面组合后与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体外表面完全相同；

卡箍4的第四圆环体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，卡箍4位于曲面圆筒体3外侧，卡箍4的第四内圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，卡箍4将曲面圆筒体3加紧后，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压力向内传递转化为曲面圆筒体3对内腔模具2的挤压力，卡箍4、曲面圆筒体3、内腔模具2、旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

平移曲线轴5为第五曲线圆轴，平移曲线轴5的第五曲线圆轴为轴线是圆弧曲线的圆轴，平移曲线轴5的第五曲线圆轴可以左右平移；

平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线与内腔模具2的回转体轴线共面，平移曲线轴5的第五曲线圆轴移动到最右端时，平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线上任一点沿法线方向与内腔模具2的第二圆弧母线回转面等距离且垂直；

上端挤压滚轮6为第六圆板，上端挤压滚轮6的第六圆板为回转体，上端挤压滚轮6的第六圆板的侧面为第六外圆柱面；

上端挤压滚轮6安装在平移曲线轴5上，上端挤压滚轮6的回转体轴线与所在位置的平移曲线轴5的轴线重合，上端挤压滚轮6可以绕平移曲线轴5旋转，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予上端挤压滚轮6的第六外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动上端挤压滚轮6旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二圆弧母线回转面实现贴合，完成上端挤压滚轮6所在平面的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作；

下端挤压滚轮7为第七圆板，下端挤压滚轮7的第七圆板为回转体，下端挤压滚轮7的第七圆板的侧面为第七外圆柱面；

下端挤压滚轮7安装在平移曲线轴5上，下端挤压滚轮7的回转体轴线与所在位置的平移曲线轴5的轴线重合，下端挤压滚轮7可以绕平移曲线轴5旋转，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予下端挤压滚轮7的第七外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动下端挤压滚轮7旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二圆弧母线回转面实现贴合，完成下端挤压滚轮7所在平的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作；

弹簧8为第八螺旋回转体，弹簧8的第八螺旋回转体的最左端为第八左端点，弹簧8的第八螺旋回转体的最右端为第八右端点；

本发明有若干个弹簧8，若干个弹簧8从上至下等距离安装，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线位于平移曲线轴5的第五曲线圆轴的圆弧轴线所在平面内，弹簧8的第八左端点与平移曲线轴5连接，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线与连接点处平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线垂直，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线与内腔模具2的第二圆弧母线回转面垂直；

挤压滚球9为第九圆球体，挤压滚球9的第九圆球体的外表面为第九圆球面；

本发明有若干个挤压滚球9，挤压滚球9与弹簧8的第八右端点连接，挤压滚球9可以绕弹簧8的第八右端点任意轴旋转，挤压滚球9的第九圆球面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予挤压滚球9的第九圆球面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动挤压滚球9旋转，在曲面圆筒体3的第三外圆锥面受到下端挤压滚轮7的第七外圆柱面和上端挤压滚轮6的第六外圆柱面同时挤压的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面的未完成挤压的部位受到挤压滚球9的第九圆球面的支撑，曲面圆筒体3的第三外圆锥面在被挤压成圆弧母线曲面圆筒体的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面沿着轴线舒展伸长，曲面圆筒体3的第三外圆锥面舒展伸长的部分由挤压滚球9的第九圆球面支撑捋顺，避免发生翘曲和起摺，挤压滚球9的第九圆球面挤压曲面圆筒体3的第三外圆锥面使其提前做好预先变形，减小后续挤压的变形量，使得后续挤压工作容易且成品率提高；

本发明的使用方法及工作原理为：

所述一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置，包括以下步骤：

步骤1：将内腔模具2与旋转卡盘1装配；

步骤2：曲面圆筒体3的原始材料为5A06铝板，先将曲面圆筒体3的5A06铝板加工成扇形，再沿着曲面圆筒体3的扇形铝板母线方向刻槽，所有槽沿着母线方向等角度均匀布置，再通过卷板机将曲面圆筒体3的扇形铝板卷成带有开口的第三圆锥筒体，再将曲面圆筒体3的扇形铝板的两处边沿母线对接后焊接到一起，至此，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体卷焊成型，将曲面圆筒体3与内腔模具2装配，曲面圆筒体3的第三内圆锥面中部与内腔模具2的第二圆弧母线回转面接触；

步骤3：将卡箍4安装在曲面圆筒体3与内腔模具2的接触圆环处，卡箍4将曲面圆筒体3加紧后，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压力向内传递转化为曲面圆筒体3对内腔模具2的挤压力，卡箍4、曲面圆筒体3、内腔模具2、旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

步骤4：将上端挤压滚轮6和下端挤压滚轮7与平移曲线轴5装配，上端挤压滚轮6位于卡箍4上端，下端挤压滚轮7位于卡箍4下端，向右移动平移曲线轴5，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予上端挤压滚轮6的第六外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动上端挤压滚轮6旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二下端外圆柱面实现贴合，完成上端挤压滚轮6所在平面的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予下端挤压滚轮7的第七外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动下端挤压滚轮7旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二下端外圆柱面实现贴合，完成下端挤压滚轮7所在平的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作，挤压过程中，将弹簧8和挤压滚球9与平移曲线轴5装配，通过曲面圆筒体3带动挤压滚球9旋转，在曲面圆筒体3的第三外圆锥面受到下端挤压滚轮7的第七外圆柱面和上端挤压滚轮6的第六外圆柱面同时挤压的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面的未完成挤压的部位受到挤压滚球9的第九圆球面的支撑，曲面圆筒体3的第三外圆锥面在被挤压成圆弧母线曲面圆筒体的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面沿着轴线舒展伸长，曲面圆筒体3的第三外圆锥面舒展伸长的部分由挤压滚球9的第九圆球面支撑捋顺，避免发生翘曲和起摺，挤压滚球9的第九圆球面挤压曲面圆筒体3的第三外圆锥面使其提前做好预先变形，减小后续挤压的变形量，使得后续挤压过程变的容易且成品率提高；

步骤5：向左移动平移曲线轴5，将步骤4中被挤压完成的圆弧母线曲面圆筒体外侧套上卡箍4；

步骤6：重复步骤4和步骤5，直至整个圆弧母线曲面圆筒体全部被挤压完成，而且整个圆弧母线曲面圆筒体外侧全部套上卡箍4；

步骤7：切除圆弧母线曲面圆筒体上下端多余部分；

步骤8：将圆弧母线曲面圆筒体在内部内腔模具2支撑外部卡箍4挤压条件下进行去应力热处理，消除内应力后，圆弧母线曲面圆筒体的内侧面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面轮廓完全相同，圆弧母线曲面圆筒体的外侧面与所有的卡箍4的第四内圆柱面组合后的曲面轮廓完全相同，至此，圆弧母线曲面圆筒体的内外侧面轮廓完全满足图纸设计要求，圆弧母线曲面圆筒体加工完成。

本发明的工作原理如下：

由于卷板机只能加工圆锥筒体和圆柱筒体，不能加工曲面圆筒体，本发明通过挤压的方式将圆锥筒体挤压成曲面圆筒体，挤压的过程中，容易出现以下几个问题：尺寸不精确、带有内应力、起摺，本发明通过上端挤压滚轮6和下端挤压滚轮7逐层挤压，确保足够挤压力，因此，能够使圆锥筒体产生足够塑性变形，形成曲面圆筒体，每一层挤压完成后，通过卡箍4固定其形状，保证其尺寸，通过挤压滚球9对未被挤压的部分进行预先挤压，使得整个圆锥筒体按照最终的形状逐渐变形，因此，每一步挤压均是小变形，不会发生起摺，挤压完成后，内表面由内腔模具2支撑，外表面由卡箍4的组合体支撑，内外表面均为最终成型表面，在此状态下热处理，消除内应力，而且内外表面均保持在正确的轮廓状态，最终产品合格。

旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度过大时，旋转卡盘1带动曲面圆筒体3旋转的角速度过大，曲面圆筒体3与卡箍4的摩擦运动速度过大，产生的摩擦力过大，引起加热速度过快，曲面圆筒体3的外表面容易被烧伤。旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度过小时，曲面圆筒体3环向一周各处被挤压的程度不均匀，后一个时刻被挤压的程度高于前一个时刻被挤压的程度，环向不均匀造成曲面圆筒体3不能与内腔模具2完全贴合，最终尺寸不合格。通过大量实验发现，旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度为89～112转/分钟时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度为89转/分钟；

卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比过小时，卡箍4的个数太多，加压过程的时间太长；卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比过大时，圆弧母线曲面圆筒体的挤压层太厚，圆弧母线曲面圆筒体是逐层挤压成型的，每层被挤压的量越小，尺寸精度越高，每层被挤压的量越大，尺寸精度越低，无法达到图纸要求。通过大量实验发现，卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比为1：17～19时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比为1：19；

卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强太小时，挤压力太小，不足以保证曲面圆筒体3的形状达到图纸要求，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强太大时，容易将曲面圆筒体3挤压而发生塑性变形，轮廓度精度变差，通过大量实验发现，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强为121～139MPa时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强为121MPa；

上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强与下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强相同，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强太小时，曲面圆筒体3无法进行变形而形成要求的形状，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强太大时，曲面圆筒体3的第三外圆锥面变形速度过快，容易起摺，外表面轮廓度达不到要求，通过大量实验发现，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强为47～53MPa时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强为47MPa；

弹簧8的弹簧的劲度系数太小时，挤压滚球9对曲面圆筒体3的支撑力不足，不能使曲面圆筒体3达到较好的预变性效果，弹簧8的弹簧的劲度系数太大时，挤压滚球9对曲面圆筒体3的挤压力太大，使得曲面圆筒体3与内腔模具2提前贴合，这将导致上端挤压滚轮6和下端挤压滚轮7处挤压的曲面圆筒体3的轴向变形无法舒展，将起摺，通过大量实验发现，弹簧8的弹簧的劲度系数为8.6～9.1万牛/米时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，弹簧8的弹簧的劲度系数为8.6万牛/米；

进行本发明加工后的曲面圆筒体力学性能实验，取十个试样，实验结果表明，成品的抗拉强度均超过315MPa，成品的延伸率均超过16％。抗拉强度比铸铝高9％以上，延伸率比铸铝提高8倍以上。

两个相邻的弹簧8之间的距离与卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度相同；

本发明的一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置，带来的技术效果体现为：

本发明的工艺为：先对铝板刻槽，再将带有刻槽的铝板卷成圆锥筒体，再进行焊接，再通过本发明的装置，将圆锥筒体挤压成圆弧母线曲面圆筒体，在内外约束条件下热处理，消除内应力，稳定成品尺寸，至此，外表面刻槽的圆弧母线曲面圆筒体加工完成。成品尺寸完全满足图纸设计要求。通过本发明对壳体进行加工，具有以下优点：

(1)选用与曲面圆筒体壁厚相同的铝板，只需在铝板上刻槽，内表面和外表面均不再加工，最终的总成本约为2万元，与铸造加工相比，成本降低了88％，大幅度节约国家资金。

(2)铝板原材料的重量和最终成品的重量几乎相等(仅对铝板刻槽时，有少许切削，切削量不足原材料的1％)，因此，几乎不存在对原材料的浪费。

(3)通过本发明对外表面刻槽的圆弧母线曲面圆筒体进行加工，加工周期仅为1周，为铸造加工工期的四分之一。

(4)纵览本发明的加工过程，没有污染工序，符合国家对环保的要求，符合国家提倡的绿生产。

(5)本发明采用的铝板材料为5A06，抗拉强度的下限为315MPa，延伸率的下限为16％，抗拉强度比铸铝高9％，延伸率比铸铝提高8倍，力学性能大幅度提高。

实施例2：

如图1所示，本实施例给出一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置。包括曲面圆筒体3，其特征在于，还包括旋转卡盘1、内腔模具2、卡箍4、平移曲线轴5、上端挤压滚轮6、下端挤压滚轮7、弹簧8、挤压滚球9；

旋转卡盘1为第一圆板，旋转卡盘1的第一圆板为回转体，旋转卡盘1的上端面为第一上端圆平面，旋转卡盘1的第一上端圆平面上端带有装夹卡盘，旋转卡盘1的装夹卡盘的内侧面为第一内圆柱面，旋转卡盘1的装夹卡盘的第一内圆柱面直径大小可以调整；

旋转卡盘1的回转体轴线垂直于地面，旋转卡盘1可以绕其回转体轴线旋转，旋转卡盘1的装夹卡盘可以装夹位于第一内圆柱面内部的零件，旋转卡盘1通过调整第一内圆柱面直径可以将装夹的零件夹紧，被装夹的零件与旋转卡盘1同角速度运动；

内腔模具2为第二曲面圆台体，内腔模具2的第二曲面圆台体为回转体，内腔模具2的第二曲面圆台体的上端面为第二上端圆平面，内腔模具2的第二曲面圆台体的下端面为第二下端圆平面，内腔模具2的第二曲面圆台体的外侧面为第二圆弧母线回转面，内腔模具2的第二圆弧母线回转面与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体内表面轮廓完全相同，内腔模具2的第二下端圆平面下端中心带有第二圆柱形凸台，内腔模具2的第二圆柱形凸台的下端面为第二下端中心圆平面，内腔模具2的第二圆柱形凸台的侧面为第二下端外圆柱面；

内腔模具2的回转体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，内腔模具2位于旋转卡盘1上端，内腔模具2的第二下端中心圆平面与旋转卡盘1的第一上端圆平面接触，内腔模具2的第二下端外圆柱面与旋转卡盘1的第一内圆柱面连接，内腔模具2的第二圆柱形凸台被旋转卡盘1的装夹卡盘加紧，内腔模具2和旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

曲面圆筒体3为第三圆锥筒体，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体为回转体，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体由卷焊成型，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体在卷焊前为5A06铝板，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体卷焊前的铝板沿着母线方向等角度均匀刻槽，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体的内侧面为第三内圆锥面，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体的外侧面为第三外圆锥面，曲面圆筒体3的第三内圆锥面完全包裹通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体的内表面，即曲面圆筒体3的第三内圆锥面上任何一点均在通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体内表面外侧，本发明将曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体；

曲面圆筒体3的回转体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，曲面圆筒体3位于内腔模具2外侧，曲面圆筒体3的第三内圆锥面中部与内腔模具2的第二圆弧母线回转面接触，曲面圆筒体3的第三内圆锥面的其他部位均与内腔模具2的第二圆弧母线回转面有一定间隙；

卡箍4为第四圆环体，卡箍4的第四圆环体为回转体，卡箍4的第四圆环体内表面为第四内圆柱面，卡箍4的第四内圆柱面直径大小可以调整，卡箍4通过调整第四内圆柱面直径可以将位于其内侧的零件夹紧，本发明有若干个卡箍4，若干个卡箍4从上至下层叠安装，所有的卡箍4安装完成后，所有的卡箍4的第四内圆柱面组合后与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体外表面完全相同；

卡箍4的第四圆环体轴线与旋转卡盘1的回转体轴线重合，卡箍4位于曲面圆筒体3外侧，卡箍4的第四内圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，卡箍4将曲面圆筒体3加紧后，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压力向内传递转化为曲面圆筒体3对内腔模具2的挤压力，卡箍4、曲面圆筒体3、内腔模具2、旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

平移曲线轴5为第五曲线圆轴，平移曲线轴5的第五曲线圆轴为轴线是圆弧曲线的圆轴，平移曲线轴5的第五曲线圆轴可以左右平移；

平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线与内腔模具2的回转体轴线共面，平移曲线轴5的第五曲线圆轴移动到最右端时，平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线上任一点沿法线方向与内腔模具2的第二圆弧母线回转面等距离且垂直；

上端挤压滚轮6为第六圆板，上端挤压滚轮6的第六圆板为回转体，上端挤压滚轮6的第六圆板的侧面为第六外圆柱面；

上端挤压滚轮6安装在平移曲线轴5上，上端挤压滚轮6的回转体轴线与所在位置的平移曲线轴5的轴线重合，上端挤压滚轮6可以绕平移曲线轴5旋转，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予上端挤压滚轮6的第六外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动上端挤压滚轮6旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二圆弧母线回转面实现贴合，完成上端挤压滚轮6所在平面的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作；

下端挤压滚轮7为第七圆板，下端挤压滚轮7的第七圆板为回转体，下端挤压滚轮7的第七圆板的侧面为第七外圆柱面；

下端挤压滚轮7安装在平移曲线轴5上，下端挤压滚轮7的回转体轴线与所在位置的平移曲线轴5的轴线重合，下端挤压滚轮7可以绕平移曲线轴5旋转，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予下端挤压滚轮7的第七外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动下端挤压滚轮7旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二圆弧母线回转面实现贴合，完成下端挤压滚轮7所在平的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作；

弹簧8为第八螺旋回转体，弹簧8的第八螺旋回转体的最左端为第八左端点，弹簧8的第八螺旋回转体的最右端为第八右端点；

本发明有若干个弹簧8，若干个弹簧8从上至下等距离安装，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线位于平移曲线轴5的第五曲线圆轴的圆弧轴线所在平面内，弹簧8的第八左端点与平移曲线轴5连接，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线与连接点处平移曲线轴5的第五曲线圆轴的轴线垂直，弹簧8的第八螺旋回转体的螺旋回转轴线与内腔模具2的第二圆弧母线回转面垂直；

挤压滚球9为第九圆球体，挤压滚球9的第九圆球体的外表面为第九圆球面；

本发明有若干个挤压滚球9，挤压滚球9与弹簧8的第八右端点连接，挤压滚球9可以绕弹簧8的第八右端点任意轴旋转，挤压滚球9的第九圆球面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予挤压滚球9的第九圆球面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动挤压滚球9旋转，在曲面圆筒体3的第三外圆锥面受到下端挤压滚轮7的第七外圆柱面和上端挤压滚轮6的第六外圆柱面同时挤压的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面的未完成挤压的部位受到挤压滚球9的第九圆球面的支撑，曲面圆筒体3的第三外圆锥面在被挤压成圆弧母线曲面圆筒体的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面沿着轴线舒展伸长，曲面圆筒体3的第三外圆锥面舒展伸长的部分由挤压滚球9的第九圆球面支撑捋顺，避免发生翘曲和起摺，挤压滚球9的第九圆球面挤压曲面圆筒体3的第三外圆锥面使其提前做好预先变形，减小后续挤压的变形量，使得后续挤压工作容易且成品率提高；

本发明的使用方法及工作原理为：

所述一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置，包括以下步骤：

步骤1：将内腔模具2与旋转卡盘1装配；

步骤2：曲面圆筒体3的原始材料为5A06铝板，先将曲面圆筒体3的5A06铝板加工成扇形，再沿着曲面圆筒体3的扇形铝板母线方向刻槽，所有槽沿着母线方向等角度均匀布置，再通过卷板机将曲面圆筒体3的扇形铝板卷成带有开口的第三圆锥筒体，再将曲面圆筒体3的扇形铝板的两处边沿母线对接后焊接到一起，至此，曲面圆筒体3的第三圆锥筒体卷焊成型，将曲面圆筒体3与内腔模具2装配，曲面圆筒体3的第三内圆锥面中部与内腔模具2的第二圆弧母线回转面接触；

步骤3：将卡箍4安装在曲面圆筒体3与内腔模具2的接触圆环处，卡箍4将曲面圆筒体3加紧后，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压力向内传递转化为曲面圆筒体3对内腔模具2的挤压力，卡箍4、曲面圆筒体3、内腔模具2、旋转卡盘1以相同的角速度绕旋转卡盘1的回转体轴线旋转；

步骤4：将上端挤压滚轮6和下端挤压滚轮7与平移曲线轴5装配，上端挤压滚轮6位于卡箍4上端，下端挤压滚轮7位于卡箍4下端，向右移动平移曲线轴5，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予上端挤压滚轮6的第六外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动上端挤压滚轮6旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二下端外圆柱面实现贴合，完成上端挤压滚轮6所在平面的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面与曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触，通过旋转卡盘1带动内腔模具2旋转，通过内腔模具2带动曲面圆筒体3旋转，曲面圆筒体3的第三外圆锥面接触给予下端挤压滚轮7的第七外圆柱面摩擦力，通过曲面圆筒体3带动下端挤压滚轮7旋转，随着平移曲线轴5逐渐从左向右移动，下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行逐渐挤压，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面逐渐贴合，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面间隙逐渐减小，平移曲线轴5移动至最右端时，曲面圆筒体3的第三内圆锥面与内腔模具2的第二下端外圆柱面完全贴合，平移曲线轴5移动过程中曲面圆筒体3绕其轴线旋转，曲面圆筒体3的第三内圆锥面沿环向一周与均内腔模具2的第二下端外圆柱面实现贴合，完成下端挤压滚轮7所在平的曲面圆筒体3的第三圆锥筒体挤压成为圆弧母线曲面圆筒体工作，挤压过程中，将弹簧8和挤压滚球9与平移曲线轴5装配，通过曲面圆筒体3带动挤压滚球9旋转，在曲面圆筒体3的第三外圆锥面受到下端挤压滚轮7的第七外圆柱面和上端挤压滚轮6的第六外圆柱面同时挤压的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面的未完成挤压的部位受到挤压滚球9的第九圆球面的支撑，曲面圆筒体3的第三外圆锥面在被挤压成圆弧母线曲面圆筒体的过程中，曲面圆筒体3的第三外圆锥面沿着轴线舒展伸长，曲面圆筒体3的第三外圆锥面舒展伸长的部分由挤压滚球9的第九圆球面支撑捋顺，避免发生翘曲和起摺，挤压滚球9的第九圆球面挤压曲面圆筒体3的第三外圆锥面使其提前做好预先变形，减小后续挤压的变形量，使得后续挤压过程变的容易且成品率提高；

步骤5：向左移动平移曲线轴5，将步骤4中被挤压完成的圆弧母线曲面圆筒体外侧套上卡箍4；

步骤6：重复步骤4和步骤5，直至整个圆弧母线曲面圆筒体全部被挤压完成，而且整个圆弧母线曲面圆筒体外侧全部套上卡箍4；

步骤7：切除圆弧母线曲面圆筒体上下端多余部分；

步骤8：将圆弧母线曲面圆筒体在内部内腔模具2支撑外部卡箍4挤压条件下进行去应力热处理，消除内应力后，圆弧母线曲面圆筒体的内侧面与内腔模具2的第二圆弧母线回转面轮廓完全相同，圆弧母线曲面圆筒体的外侧面与所有的卡箍4的第四内圆柱面组合后的曲面轮廓完全相同，至此，圆弧母线曲面圆筒体的内外侧面轮廓完全满足图纸设计要求，圆弧母线曲面圆筒体加工完成。

本发明的工作原理如下：

由于卷板机只能加工圆锥筒体和圆柱筒体，不能加工曲面圆筒体，本发明通过挤压的方式将圆锥筒体挤压成曲面圆筒体，挤压的过程中，容易出现以下几个问题：尺寸不精确、带有内应力、起摺，本发明通过上端挤压滚轮6和下端挤压滚轮7逐层挤压，确保足够挤压力，因此，能够使圆锥筒体产生足够塑性变形，形成曲面圆筒体，每一层挤压完成后，通过卡箍4固定其形状，保证其尺寸，通过挤压滚球9对未被挤压的部分进行预先挤压，使得整个圆锥筒体按照最终的形状逐渐变形，因此，每一步挤压均是小变形，不会发生起摺，挤压完成后，内表面由内腔模具2支撑，外表面由卡箍4的组合体支撑，内外表面均为最终成型表面，在此状态下热处理，消除内应力，而且内外表面均保持在正确的轮廓状态，最终产品合格。

旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度过大时，旋转卡盘1带动曲面圆筒体3旋转的角速度过大，曲面圆筒体3与卡箍4的摩擦运动速度过大，产生的摩擦力过大，引起加热速度过快，曲面圆筒体3的外表面容易被烧伤。旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度过小时，曲面圆筒体3环向一周各处被挤压的程度不均匀，后一个时刻被挤压的程度高于前一个时刻被挤压的程度，环向不均匀造成曲面圆筒体3不能与内腔模具2完全贴合，最终尺寸不合格。通过大量实验发现，旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度为89～112转/分钟时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，旋转卡盘1绕其回转体轴线旋转的角速度为112转/分钟；

卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比过小时，卡箍4的个数太多，加压过程的时间太长；卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比过大时，圆弧母线曲面圆筒体的挤压层太厚，圆弧母线曲面圆筒体是逐层挤压成型的，每层被挤压的量越小，尺寸精度越高，每层被挤压的量越大，尺寸精度越低，无法达到图纸要求。通过大量实验发现，卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比为1：17～19时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度与通过本发明加工的圆弧母线曲面圆筒体轴线方向长度之比为1：19；

卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强太小时，挤压力太小，不足以保证曲面圆筒体3的形状达到图纸要求，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强太大时，容易将曲面圆筒体3挤压而发生塑性变形，轮廓度精度变差，通过大量实验发现，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强为121～139MPa时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，卡箍4对曲面圆筒体3的挤压压强为139MPa；

上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强与下端挤压滚轮7的第七外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强相同，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强太小时，曲面圆筒体3无法进行变形而形成要求的形状，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强太大时，曲面圆筒体3的第三外圆锥面变形速度过快，容易起摺，外表面轮廓度达不到要求，通过大量实验发现，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强为47～53MPa时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，上端挤压滚轮6的第六外圆柱面对曲面圆筒体3的第三外圆锥面进行挤压的压强为53MPa；

弹簧8的弹簧的劲度系数太小时，挤压滚球9对曲面圆筒体3的支撑力不足，不能使曲面圆筒体3达到较好的预变性效果，弹簧8的弹簧的劲度系数太大时，挤压滚球9对曲面圆筒体3的挤压力太大，使得曲面圆筒体3与内腔模具2提前贴合，这将导致上端挤压滚轮6和下端挤压滚轮7处挤压的曲面圆筒体3的轴向变形无法舒展，将起摺，通过大量实验发现，弹簧8的弹簧的劲度系数为8.6～9.1万牛/米时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，弹簧8的弹簧的劲度系数为9.1万牛/米；

进行本发明加工后的曲面圆筒体力学性能实验，取十个试样，实验结果表明，成品的抗拉强度均超过315MPa，成品的延伸率均超过16％。抗拉强度比铸铝高9％以上，延伸率比铸铝提高8倍以上。

两个相邻的弹簧8之间的距离与卡箍4的第四圆环体沿轴线方向厚度相同；

本发明的一种圆弧母线曲面圆筒体卷焊成型装置，带来的技术效果体现为：

本发明的工艺为：先对铝板刻槽，再将带有刻槽的铝板卷成圆锥筒体，再进行焊接，再通过本发明的装置，将圆锥筒体挤压成圆弧母线曲面圆筒体，在内外约束条件下热处理，消除内应力，稳定成品尺寸，至此，外表面刻槽的圆弧母线曲面圆筒体加工完成。成品尺寸完全满足图纸设计要求。通过本发明对壳体进行加工，具有以下优点：

(1)选用与曲面圆筒体壁厚相同的铝板，只需在铝板上刻槽，内表面和外表面均不再加工，最终的总成本约为2万元，与铸造加工相比，成本降低了88％，大幅度节约国家资金。

(2)铝板原材料的重量和最终成品的重量几乎相等(仅对铝板刻槽时，有少许切削，切削量不足原材料的1％)，因此，几乎不存在对原材料的浪费。

(3)通过本发明对外表面刻槽的圆弧母线曲面圆筒体进行加工，加工周期仅为1周，为铸造加工工期的四分之一。

(4)纵览本发明的加工过程，没有污染工序，符合国家对环保的要求，符合国家提倡的绿生产。

(5)本发明采用的铝板材料为5A06，抗拉强度的下限为315MPa，延伸率的下限为16％，抗拉强度比铸铝高9％，延伸率比铸铝提高8倍，力学性能大幅度提高。