[發明專利]鈦合金板材錐形孔的翻邊方法及裝置

有效

• 申請號: 201610529128.6
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN105945108B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 陳修琳;袁秦峰;陳巖
• 申請（專利權）人: 浙江申吉鈦業股份有限公司
• 主分類號: B21D19/00
• 分類號: B21D19/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種金屬成形領域的技術，具體是一種鈦合金板材錐形孔的翻邊方法及裝置。

背景技術

翻邊成形是凸凹模利用拉伸力和壓縮力形成凸臺或在預制孔周邊形成豎立凸臺的成形工藝，其中圓孔翻邊工藝廣泛用于汽車、航天和航空工業的板料成形中。近年來，在飛機制造業，無論是民用飛機還是軍用飛機，鈦材由于其突出的優點，使用量在成倍增長。如在民用航空領域，美國由50年代波音707的鈦合金用量3％到2010年波音787的15％增加了4倍，俄羅斯正在研制的客機MS-21鈦合金用量高達25％，我國由ARJ21的鈦合金用量4.8％到C919的9.3％增加了1倍。在軍用航空領域，美國由c-17的鈦合金用量10.3％到F-22的41％增加了3倍，我國由殲11B的鈦合金用量15％到殲31與F-35戰斗機的用量相當。

目前的圓孔翻邊工藝存在較多缺陷，如：工藝過程接近臨界變形會限制翻邊高度，板材在凸臺周邊會極大變薄，凸臺易產生裂紋導致產品報廢等。而且翻邊后凸臺需要通過錐形管焊接至導管零件的錐形凸臺上，增加了工藝難度。因此，需要在傳統翻邊工藝基礎上，擬定新的工藝、模具及設備用于翻邊生產。

經過對現有技術的檢索發現，2013年南昌大學的劉志云等人在《金屬成形工藝》第21卷6期發表的論文“錐狀凸模與柱形凸模圓孔翻邊的比較分析”說明了用錐狀凸模代替柱形凸模進行圓孔翻邊，可使危險點由雙向應力狀態變為單向應力狀態，等效應力和引起制件開裂的最大周向應力均有下降，材料變薄不少，能提高極限翻邊變形程度。該技術只是把錐形凸模與平底凸模作為普通翻邊凸模進行翻邊操作，未能驗證金屬材質對加工工藝的影響，對于塑性較差的鈦及鈦合金材料，僅改進翻邊凸模的外形難以達到加工的目的。

發明內容

本發明針對現有技術中翻邊區域金屬缺少背壓應力，無法解決翻邊時材料容易開裂的問題，提出了一種鈦合金板材錐形孔的翻邊方法及裝置，能夠增加錐形翻邊區域板材的背壓應力，解決了翻邊時材料容易開裂的問題，同時使兩個零件焊接處精確對接，保證了焊縫質量。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種鈦合金板材錐形孔的翻邊方法，包括以下步驟：

S₁，預制孔加工：對鈦或鈦合金板材進行退火處理，再經酸堿清洗，然后晾干、裁剪、預沖孔，得到預制孔；

S₂，預彎加工：得到預制孔后，將鈦合金板材安裝在通用液壓機上第一工位，頂管安裝在第一工位上模，第一錐形凸模安裝在第一工位下模，預制孔與頂管、第一錐形凸模對應設置；啟動通用液壓機，滑塊下降，帶動頂管下壓對預制孔邊緣進行預彎形成預翻孔；預翻后，通用液壓機的滑塊升起，帶動頂管回程；

S₃，錐形孔冷態翻邊及凸臺加工：將預翻后的鈦或鈦合金板材移動至通用液壓機上第二工位，第二工位上模安裝導管零件、下模安裝第二錐形凸模，預翻孔與導管零件、第二錐形凸模對應設置；啟動通用液壓機，滑塊下降，帶動導管零件下壓，導管零件下壓端部逐步形成錐形孔，鈦或鈦合金板材預翻孔底部直徑擴大，預翻孔凸臺相對于鈦或鈦合金板材的水平面高度增加至與導管零件下壓端部邊緣精確接合，形成錐形孔。

所述的頂管內徑等于預制孔直徑+板厚×2+0.10mm。

本發明涉及一種實現上述翻邊方法的裝置，包括：滑塊、第一工位和第二工位，其中：第一工位上模設有頂管，第一工位下模設有第一錐形凸模，第二工位上模設有導管零件，第二工位下模設有第二錐形凸模；

所述的頂管內徑等于預制孔直徑+板厚×2+0.10mm，所述的第一錐形凸模和第二錐形凸模結構、尺寸相同。

所述的頂管內側管壁倒圓角。

所述的通用液壓機最大公稱力為630kN。

技術效果

與現有技術相比，本發明將傳統的下壓錐形凸模旋轉180°作為下模固定，從而對翻邊區域金屬增加了背壓應力，改善了翻邊區域金屬應力狀態，可以得到較高的翻邊比。對向凸模在變形區域內施加了額外壓應力，有利于成形。甚至對未去除毛刺的預沖孔采用對向凸模翻邊時，也能獲得與鉆孔或已去除毛刺的預制孔相近的翻邊比。改用管件作為上模下壓，解決了翻邊時材料容易開裂的問題，提高了翻邊質量，減少了材翻邊區域金屬料損耗；翻邊的可行性在冷態下增加到1.5～2倍，而在熱態下更高；翻邊后零件錐形孔壁厚均勻，導管零件錐形孔與板材錐形孔同步成形，提高了焊接件精度，焊縫更好貼合，保證了焊縫質量。

附圖說明

圖1為本發明中鈦合金板材的預制孔示意圖。