[發(fā)明專利]一種針對薄壁零件小圓角特征的脹壓復(fù)合成形方法

在審

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• 申請日: 2016-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN107755511A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郎利輝;王耀;孫志瑩;張泉達(dá);巫永坤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B21D26/02
• 分類號(hào): B21D26/02;B21D26/021
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空宇航鈑金成形技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種針對薄壁零件小圓角特征的脹壓復(fù)合成形方法。

背景技術(shù)

隨著國家戰(zhàn)略需求及先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品將會(huì)在極端條件下運(yùn)行，如中國首輛月球車“玉兔號(hào)”，需承受月球表面真空、強(qiáng)輻射、攝氏零下180度到零上150度極限溫度等極端環(huán)境。這種情況下，就要求產(chǎn)品具有很高的制造質(zhì)量，同時(shí)產(chǎn)品的復(fù)雜程度也越來越高，一些異形曲面、具有局部小圓角特征的薄壁零件被廣泛使用。其中小圓角往往僅1-3倍料厚，更小的甚至不足1倍料厚，并且成形零件表面質(zhì)量要求很高，不得有任何劃傷，零件材料廣泛使用輕質(zhì)合金，這些進(jìn)一步增加了制造難度，給成形制造帶來了較大困難。

傳統(tǒng)成形小圓角特征的方法有普通剛性模成形和內(nèi)高壓充填成形(即液壓成形)，剛性模成形極易對零件表面造成劃傷，并且成形中模具在小圓角直壁區(qū)較大的摩擦力會(huì)導(dǎo)致直壁與圓角過渡處坯料壁厚減薄劇烈甚至開裂，為保證試件壁厚減薄率需進(jìn)行多道次的成形及整形工序。內(nèi)高壓圓角充填成形，雖對零件表面起到很好地保護(hù)作用，但小圓角貼模所需的局部液壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他區(qū)域，這將導(dǎo)致整個(gè)液室壓力增加，設(shè)備噸位增大。并且在很大的液室壓力下，圓角兩側(cè)已貼模的直壁部分很難向圓角區(qū)補(bǔ)料，只能靠圓角區(qū)坯料自身的壁厚減薄貼靠模具，極易發(fā)生壁厚過度減薄甚至破裂，很難滿足成形制造要求。因此，如何精準(zhǔn)成形小圓角特征成為復(fù)雜形狀薄壁構(gòu)件成形中一個(gè)關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種針對薄壁零件小圓角特征的脹壓復(fù)合成形方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的針對薄壁零件小圓角特征的脹壓復(fù)合成形方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

1)將預(yù)成形模具安裝在板材充液成形設(shè)備上，調(diào)試完成后，通過預(yù)成形模具液室上的進(jìn)液口向預(yù)成形模具液室內(nèi)快速充液，至液體未從液室圓角邊緣溢流。

2)選擇薄壁板材作為坯料，將坯料放置在預(yù)成形模具液室上，通過定位裝置定位，壓邊圈下行，依靠預(yù)成形模具上的限位塊來保證預(yù)成形壓邊圈與預(yù)成形液室之間的間隙。

3)凸模快速下行至坯料上表面后，按設(shè)定速度繼續(xù)下行，同時(shí)通過液室上的進(jìn)液口向預(yù)成形模具液室內(nèi)加載液壓力，板材在液體壓力作用下進(jìn)行充液拉深，發(fā)生彈塑性變形，貼靠凸模，成形出預(yù)成形形狀。

4)將預(yù)成形零件從預(yù)成形模具中取出，安裝終成形模具并向終成形模具液室內(nèi)快速充液至液體未從液室圓角邊緣溢流。

5)將預(yù)成形零件倒置放入終成形模具中，通過定位裝置定位，零件下面為高壓液體，上面為帶有最終小圓角特征的終成形凸模。密封圈安裝在零件法蘭邊緣外側(cè)，防止液體泄漏，保持液室壓力。壓邊圈下行合模，通過壓邊力控制將預(yù)成形零件法蘭部分壓緊在液室上。

6)終成形凸模快速下行至剛接觸預(yù)成形零件上表面后，以設(shè)定速度繼續(xù)下行至一定位置，同時(shí)通過終成形模具液室上的進(jìn)液口向終成形模具液室內(nèi)加載液壓，零件小圓角在液室脹形壓力及凸模背壓速度的匹配作用下脹壓成形出來。

7)泄壓開模，將最終帶有小圓角特征的零件取出，切除多余工藝補(bǔ)充面，得到完整零件。

所述的預(yù)成形模具由凸模、壓邊圈、液室和限位塊組成。其中預(yù)成形凸模為帶有零件型面，液室在板材下方，成形過程為被動(dòng)式充液拉深。預(yù)成形零件高度略高于最終實(shí)際零件，預(yù)成形圓角也大于所需成形的最終小圓角。

所述的終成形模具由凸模、壓邊圈、液室和密封圈組成。其中，密封圈安裝在預(yù)成形零件法蘭邊緣外側(cè)，防止液體泄漏，保持液室壓力。小圓角特征則通過液室壓力與凸模背壓速度匹配控制進(jìn)行成形。

本發(fā)明提供的一種針對薄壁零件小圓角特征的脹壓復(fù)合成形方法，采用兩道次液壓成形工序，預(yù)成形為被動(dòng)式充液拉深，終成形為主動(dòng)式液壓脹形結(jié)合剛性背壓。該方法可以充分發(fā)揮材料的塑性，使成形的小圓角壁厚分布均勻、表面質(zhì)量好、成形精度高。成形過程工序簡單、效率高、成本低、適合于大批量生產(chǎn)。同時(shí)，該發(fā)明的提出極大地拓寬了液壓成形技術(shù)可成形板材零件圓角的范圍和液壓成形技術(shù)的應(yīng)用范圍，具有廣闊的前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的針對薄壁零件小圓角特征的脹壓復(fù)合成形方法預(yù)成形過程示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的針對薄壁零件小圓角特征的脹壓復(fù)合成形方法終成形初期階段示意圖。

圖3是本發(fā)明提供的針對薄壁零件小圓角特征的脹壓復(fù)合成形方法終成形后期階段示意圖。