[發明專利]一種高速列車鋁合金墻板的成形方法

有效

• 申請號: 201610156196.2
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105710256B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 趙長財;賈向東
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21D53/88
• 分類號: B21D53/88;B21D26/021;B21D26/031;B21D37/16
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

1.一種高速列車鋁合金墻板的成形方法，其特征在于：該方法的實現依賴于成形模具，所述的成形模具主要包括成形模具主體、下模、第一壓邊圈、第二壓邊圈、第三壓邊圈、第四壓邊圈、上模和下模底；所述的下模固定在成形模具主體上，所述的下模有一長方體拉深凹模空腔，拉深凹模空腔沿水平向的長邊為L'₁，短邊為B'₁，長邊和短邊間的過渡圓弧半徑為R'₁，沿垂直向的高為H'，拉深凹模與水平面的過渡圓角半徑為r'₁；在下模的拉深凹模空腔中套裝有能夠上下移動的下模底與拉深凹模空腔形成間隙配合，在下模底上沿垂直向開有貫穿下模底的下模氣孔與氣源相連；所述的上模固定在成形模具主體上，在所述的上模內部開有高度為h的拉深槽，拉深槽是長為b寬為a的矩形，且滿足a<L'₁，b<B'₁，拉深槽的長邊和短邊間的過渡圓弧半徑為R'，拉深槽與上模下底平面間的過渡圓角半徑為r'；在所述的上模拉深槽底的中心處沿垂直向開有貫穿上模的上模氣孔，上模氣孔的一端與上模拉深槽相通，另一端與外界氣源相通；所述上模的拉深槽槽口正對所述下模的拉深凹模空腔，所述上模的垂直中心對稱線與所述下模的垂直中心對稱線重合；四塊壓邊圈分別為第一壓邊圈、第二壓邊圈、第三壓邊圈和第四壓邊圈，每塊壓邊圈均由成形模具主體上的壓邊裝置施加壓邊力并能夠單獨對板材施加壓邊力；在所述的下模、上模和下模底中沿水平向均設置有加熱保溫裝置，

該方法內容包括如下步驟：

步驟1、使成形模具中的下模底與下模的上表面保持在同一水平面上，將上、下表面涂有潤滑劑的鋁合金板放置于其上；用第一壓邊圈、第二壓邊圈、第三壓邊圈和第四壓邊圈壓住鋁合金板的邊緣，成形模具主體驅動上模下行，使上模下表面與鋁合金板上表面接觸；

步驟2、通過成形模具的加熱保溫裝置，將鋁合金板加熱至溫度T₁并且保溫，使整個鋁合金板的溫度均勻；T₁為通過材料試驗獲得的該鋁合金材料性能的熱拉深最佳成形溫度；

步驟3、用成形模具的壓邊裝置分別對四塊壓邊圈施加壓邊力，其中第一壓邊圈施加壓邊力F₁，第二壓邊圈施加壓邊力F₂，第三壓邊圈施加壓邊力F₃，第四壓邊圈施加壓邊力F₄，壓邊力F₁、壓邊力F₂、壓邊力F₃和壓邊力F₄為鋁合金板拉深成形時所需要的最小壓邊力；將位于上模拉深槽底部的上模氣孔打開與外界空氣相通，從下模底的下模氣孔向下模的拉深凹模空腔充入惰性氣體，氣體壓力從0逐漸增加至p₁；p₁為使反向拉深成形后鋁合金板底部與上模拉深槽底部恰好接觸時的成形壓力；同時，下模底沿下模的拉深凹模空腔以速度v0向下移動，保證當反向拉深結束時或結束前，下模底向下移動到設定位置；鋁合金板進行反向拉深成形，v₀為反向拉深成形時下模底向下的移動速度；當氣體壓力增加至p₁后，保持壓力不變，反向拉深成形結束；此時加熱保溫裝置對鋁合金板進行加熱，使鋁合金板的溫度從T₁升高至T₂，但低于鋁合金材料的超塑性最佳成形溫度，保壓結束，撤去下模的拉深凹模空腔壓力p₁，此時，下模底下行至距下模上表面距離為H的位置處；T₂為高于鋁合金材料的熱拉深最佳成形溫度50～100℃，但低于鋁合金材料的超塑性最佳成形溫度；

步驟4、對第一壓邊圈施加壓邊力F'₁，對第二壓邊圈施加壓邊力F'₂，對第三壓邊圈施加壓邊力F'₃，對第四壓邊圈施加壓邊力F'₄，此時的壓邊力滿足F'₁>F₁、F'₂>F₂、F'₃>F₃、F'₄>F₄；將下模底的下模氣孔與外界空氣相通，從位于上模拉深槽底部的上模氣孔向上模拉深槽充入惰性氣體，氣體壓力從0逐漸增加至p₂，p₂為正向拉深成形后鋁合金板底部與下模底恰好接觸時的成形壓力；此時，下模底在距下模上表面距離為H的位置處保持不動，鋁合金板在氣體壓力的作用下進行正向拉深成形；當氣體壓力增加至p₂后，保持壓力不變；此時加熱保溫裝置對鋁合金板進行加熱，使鋁合金板的溫度從T₂升高至T₃，T₃為通過材料試驗獲得的該鋁合金性能的超塑性最佳成形溫度，此時氣體壓力從p₂開始緩慢向p₃增加，p₃為超塑性脹形階段保證鋁合金墻板零件成形所需的最小壓力；同時，下模底開始以速度v₁向上運動，v₁為超塑性脹形階段下模底向上移動速度，由鋁合金板性能和超塑性脹形壓力p₃的變化梯度共同決定，且壓力變化的梯度與速度v₁相匹配，鋁合金板進入超塑性脹形階段；當氣體壓力增加至p₃時，下模底正好移動至距下模上表面距離為H₀處；下模底在位置H₀處保持不動，壓力保持一段時間后卸載；撤去所有壓力，打開成形模具，通過下模底頂出成形后的鋁合金板，成形結束；將成形后的鋁合金板零件采用沖壓進行切邊及切除底部工步，最終獲得所要求的鋁合金墻板零件。