[發明專利]一種輕量化壁板超塑成形制造方法

無效

• 申請號: 201310655107.5
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103753119A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 李保永;秦中環;張珊珊;孫燚;韓維群;趙剛;劉洋
• 申請（專利權）人: 北京航星機器制造有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B21D26/031
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于精密鈑金加工領域，涉及到一種輕量化壁板超塑成形制造方法，它適用于成形各種帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板。?

背景技術

鋁合金、鈦合金等因具有優異的使用性能，在航空航天、軌道交通、武器裝備等領域應用十分廣泛。在航空航天領域，大型壁板類零部件產品的整體化、輕量化程度越來越高，制造精度要求也越來越高。在板料成形領域，目前工業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、鈦合金等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帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板較為困難。采用普通機械加工方式實現帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板，主要是通過材料去除的方式，不僅加工困難、成本高昂，而且得到的零件結構偏離輕量化設計初衷，減重效果較差，不符合成本工程的要求；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。?

發明內容

本發明的技術方案是提供一種輕量化壁板超塑成形制造方法，它能克服現有技術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，能有效地保證帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板的精密成形。成形出的雙層中空零件質量穩定，整體性好，減重效果明顯，尺寸精度及加工合格率高。?

1、本發明的技術方案：?

第一步進行平面展開：根據零件尺寸，將零件展開到同一平面內，確定坯料的尺寸及加強筋輪廓的位置和尺寸，進而確定組焊位置，適當增加工藝余量；?

第二步下料：根據坯料展開后的尺寸，采用激光切割或數控沖的方法下坯料兩件；對上述坯料吹渣、去毛刺和酸洗；?

第三步焊接：將兩件坯料對齊，置于焊接卡具上，采用攪拌摩擦?焊、激光焊或電子束焊焊接坯料輪廓以及加強筋輪廓，利用手工氬弧焊焊接進氣管，兩件坯料便形成了一個密閉空間；?

第四步彎曲：在超塑成形模具加熱到成形溫度后，將超塑成形坯料放入模腔，保溫至坯料達到超塑成形溫度后進行合模，坯料彎曲成預設形狀；?

第五步超塑成形：通過進氣管，向密閉空間中通入壓縮氣體，按照設定加壓曲線進行超塑成形，保壓設定時間待超塑成形完全；?

第六步切除工藝余量：超塑成形完畢后，采用激光切割方式去除余量，獲得帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板。?

一種輕量化壁板超塑成形制造方法的超塑成形模具，由下模1和上模2組成，其中下模1上有多個熱電偶測溫孔6、圓柱銷4和四個吊掛螺栓3等功能模塊；上模2有四個吊掛螺栓3。當模具達到零件成形要求的溫度后，打開模具上模2，放入坯料5，通過圓柱銷4定位，保溫至零件達到成形溫度，上模2下移壓緊坯料5，使坯料5發生彎曲變形，上下模合模后，即坯料5完成彎曲變形，保持一定合模力，通過進氣管向坯料5中引入高壓惰性氣體進行超塑成形，氣體壓力使坯料5的下層板發生塑性變形逐漸與下模1的內腔貼合，實現帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板成形。?

本發明的有益效果：?

1)所成形的帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板，整體性好，零件尺寸精度和表面質量較高。?

2)本發明只采用一套模具既實現彎曲又實現了超塑成形，模具制造精度易于控制，且降低了模具成本。?

3)對于超塑成形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。?

4)通過超塑成形可以實現零件的近凈成形，能有效減少工序，提高效率，降低成本；?

5)零件超塑成形可有效避免回彈、起皺和開裂等缺陷的產生，可以消除焊接產生的殘余應力，避免出現分體制造后組焊的變形控制難題。?

附圖說明

本發明共有4幅附圖，其中圖4為本發明的最佳實施例，亦可作說明書摘要的附圖。?

圖1、帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板；?

圖2、帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板的A-A剖面圖；?

圖3、帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板的坯料展開圖；?

圖4、超塑成形模具及坯料裝配圖。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的最佳實施例作進一步詳細說明。?

以某帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板為例，其形狀尺寸見圖1，壁板是厚度5mm的5A06鋁合金，壁板長度為789mm，寬度為630mm，壁板兩邊有一定彎曲形狀。壁板平面展開料形狀為矩形，長度展開為855mm，寬度展開為689mm.?

具體實施方式按如下工藝步驟進行：第一步進行平面展開：根據零件尺寸，將零件展開到同一平面內，確定坯料的尺寸及加強筋輪廓的位置和尺寸，進而確定組焊位置，適當增加工藝余量；第二步下料：根據坯料展開后的尺寸，適當增加工藝余量，長度方向上增加66mm，寬度方向上增加59mm，見圖2，采用激光切割或數控沖的方法得到厚度分別為3mm和2mm的坯料兩件；對上述坯料吹渣并去毛刺；第三步焊接：焊前對待焊部位進行酸洗，并置于烘干爐中90℃～100℃下烘干20min～30min。用旋轉鋼絲刷及刮刀對焊接區打磨，并用丙酮擦洗干凈，焊前保持焊接區清潔。將兩件坯料對齊，置于焊接卡具上，采用攪拌摩擦焊、激光焊或電子束焊焊接坯料輪廓以及加強筋輪廓，利用手工氬弧焊焊接進氣管，兩件坯料便形成了一個密閉空間；第四步彎曲：見圖3，當模具達到零件成形要求的溫度后，打開模具上模2，放入坯料5，通過圓柱銷4定位，保溫至零件達到成形溫度，上模2下移壓緊坯料5，使坯料5發生彎曲變形，上下模合模后，即坯料5完成彎曲變形。第五步超塑成形：保持一定合模力，通過進氣管向坯料5中引入高壓惰性氣體進行超塑成形，氣體壓力使坯料5的下層板發生塑性變形逐漸與下模1的內腔貼合，實現帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板成形。第六步切除工藝余量：超塑成形完畢后，采用激光切割方式去除余量，獲得帶有一定彎曲形狀和較復雜加強筋的壁板。?