[發(fā)明專利]一種鋁合金大尺寸薄壁球段蒙皮的氣脹成形方法

有效

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• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102873513A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李保永;秦英;史科;孫燚;劉洋;李強
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航星機器制造公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B21D26/02
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 趙郁軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密鈑金加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋁合金大尺寸薄壁球段蒙皮的氣脹成形方法，它適用于成形各種大尺寸的薄壁鋁合金球段蒙皮類零件。

背景技術(shù)

鋁合金因具有優(yōu)異的使用性能，在航空航天、軌道交通、武器裝備等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。在航空航天領(lǐng)域，大型蒙皮殼體類零部件產(chǎn)品的整體化、輕量化程度越來越高，制造精度要求也越來越高。在鋁合金板料成形領(lǐng)域，目前工業(yè)上多采用冷沖壓成形，與鋼板相比，在常溫條件下成形鋁合金板料有著回彈大和塑性低的缺點，因而在冷沖壓條件下成形大尺寸復(fù)雜形狀的鋁合金薄板件較為困難。大尺寸球段蒙皮零件，采用普通沖壓方式實現(xiàn)困難且成本高昂，通常采用分體制造后組焊完成，焊接變形難以控制，焊后校形困難，零件精度較差，效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供鋁合金大尺寸薄壁球段蒙皮的氣脹成形方法，它能克服現(xiàn)有技術(shù)加工的零件整體性差、外形精度控制困難或成本較高的缺點，能有效地保證大尺寸薄壁球段蒙皮的精密成形。成形出的零件質(zhì)量穩(wěn)定，整體性好，尺寸精度高，加工合格率高。

1、本發(fā)明的技術(shù)方案：一種鋁合金大尺寸薄壁球段蒙皮的氣脹成形方法，包括如下步驟：

第一步根據(jù)球段蒙皮的尺寸要求下料獲得扇形板，扇形板有工藝余量，并按扇形板兩端圓弧長度下料獲得工藝堵板和工藝法蘭；工藝余量是指下料時需要在成品球段蒙皮展開后的理論尺寸的兩端增加的尺寸數(shù)值，以保證最終成品球段蒙皮的精確尺寸；

第二步將球段蒙皮的扇形板焊接為錐形筒；

第三步分別將工藝堵板和工藝法蘭焊接在錐形筒的兩端，形成球段蒙皮坯料；

第四步將球段蒙皮坯料放入經(jīng)過加熱的氣脹成形模具內(nèi)腔中，關(guān)閉氣脹成形模具，球段蒙皮坯料與氣脹成形模具之間形成密閉腔體；

第五步向密閉腔體中通入壓縮氣體，直到球段蒙皮坯料與氣脹成形模具內(nèi)腔壁貼合，形成成形球段蒙皮；

第六步根據(jù)球段蒙皮尺寸要求切除成形球段蒙皮上的工藝余量，獲得成品。

所述氣脹成形模具的加熱溫度為450℃-530℃。

所述扇形板工藝余量的數(shù)值應(yīng)至少保證工藝堵板和工藝法蘭能焊接到錐形筒上。工藝余量既要保證材料的節(jié)約，也應(yīng)保證能將工藝堵板和工藝法蘭焊接到錐形筒的兩端，且在切除工藝余量時將工藝堵板和工藝法蘭都一并切除后得到的球段蒙皮的尺寸是所需尺寸。既應(yīng)保證成形后可以切出合格零件，并應(yīng)保證零件成形不受工藝堵板和工藝法蘭焊接的影響。

采用圓圈機將球段蒙皮的扇形板圈成錐形筒后，將錐形筒的縱縫焊接上。

所述焊接采用自動氬弧焊、手工氬弧焊、激光焊或攪拌摩擦焊焊接方法。

所述壓縮氣體是壓縮惰性氣體。

所述壓縮氣體是成形溫度下不與鋁合金發(fā)生明顯反應(yīng)的壓縮惰性氣體。

所述氣脹成形模具包括由下模和上蓋，上蓋設(shè)置在下模上，所述氣脹成形模具上設(shè)置有有通氣裝置，下模上具有至少一個熱電偶測溫孔。

所述氣脹成形模具的上蓋關(guān)閉時，球段蒙皮坯料與氣脹成形模具之間形成密閉腔體，上蓋上設(shè)置通氣裝置。

所述氣脹成形模具具有多個吊掛螺栓。吊掛螺栓用于將氣脹成形模具吊進或吊出加熱裝置。

所述氣脹成形模具上還設(shè)置有排氣孔。

本發(fā)明的有益效果：

1）鋁合金大尺寸薄壁球段蒙皮只有一道焊縫，整體性好，零件尺寸精度和表面質(zhì)量較高。

2）對于氣脹前的焊接尺寸精度要求不高，主要要求保證氣密性和強度，焊接變形控制難度較小。

3）相對于傳統(tǒng)室溫沖壓成形方法，本發(fā)明只采用單一的凹模和簡單蓋板組合實現(xiàn)成形，模具制造精度易于控制，且降低了模具成本。

4）通過高溫氣脹實現(xiàn)工件的成形到位，避免了回彈、起皺和開裂等缺陷的產(chǎn)生，可以消除焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，避免出現(xiàn)分體制造后組焊的變形控制難題。

5）對坯料晶粒度無特別要求，可以使用普通工業(yè)牌號鋁合金薄板。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中大尺寸薄壁球段蒙皮的示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例中下料后獲得的扇形板示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例中制備的球段蒙皮坯料示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例中的氣脹成形模具結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例作進一步詳細說明。