[發明專利]用于蠕變時效成形的部件的造型的模具機構、裝置和方法

有效

• 申請號: 201680022608.1
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN107872991B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 林峻朗;石朱生;黃遐;曾元松;李志強;林建國
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B21D37/02
• 分類號: B21D37/02;B21D37/10;B21D22/02
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭特強;謝強

一種模具機構(110、210)，其包括：第一支撐構件(120?1)和第二支撐構件(120?2)，第一支撐構件(120?1)和第二支撐構件(120?2)在第一方向上延伸；多個銷模塊(130)，其在第一支撐構件(120?1)與第二支撐構件(120?2)之間，其中多個銷模塊(130)中的每個銷模塊在與第一方向垂直的第二方向上延伸，并且每個銷模塊包括多個銷；其中在多個銷模塊(130)中的每個銷模塊中的多個銷的端部的高度一同限定用于在蠕變時效成形期間的部件的造型的形狀輪廓；以及其中：多個銷模塊(130)被構造為能夠在第一方向上在第一方向上沿著第一支撐構件(120?1)和第二支撐構件(120?2)移動，和/或多個銷被構造為能夠在第二方向上沿著相應銷模塊移動。

技術領域

本發明涉及一種模具機構和裝置，其用于蠕變時效成形(creep-age forming，CAF)過程的金屬部件的造型、特別但不排他地涉及用于金屬部件的造型以使其具有蠕變時效成形所需的形狀。本發明還涉及一種調節用于蠕變時效成形過程的模具機構的方法。

背景技術

例如商用飛行器翼面等部件的造型是一種復雜操作，因為機翼的結構、尺寸和形狀需要根據多種因素來仔細地設計和確定，這些因素包括有效負載需求和采用機翼的特殊飛行器的用途。蠕變時效成形(CAF)已被作為航空航天工業中的一種金屬成型技術，用以形成具有復雜曲率且厚度驟然改變的大型整體加強面板，例如翼面和梁(stringer)。

CAF過程比其它過程更好的一個原因在于，通過CAF制造的部件需要低成形應力并包含低殘余應力，這增強了抗疲勞強度且提高了最終產品的強度重量比。CAF過程是一種應力松弛和時效硬化的組合過程，這兩種現象的同步出現顯著降低了持續制造成本。此外，CAF也是噴丸成形的替代方案，噴丸成形屬于勞動密集型且因為產生塵土和噪音而對環境具有不利影響。

眾多飛行器制造商已經在制造機翼部件的工業中采用CAF以得到上述優點。但是，存在一些與CAF過程有關的問題。

首先，形成大型翼板的成本很高，因為機翼或不同飛行器具有不同的翼型，每個翼型具有專屬于特殊飛行器型號的自身復雜需求。需要為每種新機翼設計開發和構建特定工具。用于每種新機翼設計的新工具的開發通常超過數百萬美元。而且，工具的維護費用也將加在飛行器的生產壽命上。

其次，需要補償蠕變時效成形件的回彈(springback)，這需要傳統工具的昂貴且耗時的形狀矯正?；貜検侨渥兂尚尾考械臍堄鄰椥詰Φ慕Y果，其使部件在被成形工具的力釋放之后彈回到原始形狀。由于回彈產生的延時生產和工具修改費用引起巨大的經濟影響，且在轉化為CAF時甚至會有更大的問題，因為蠕變時效成形件的回彈可能高達80％。翼板的厚度驟然改變還使得更難以準確預測回彈的程度，導致試驗期間工具形狀的必要修改。

改變傳統實體匹配布局的工具形狀不僅需要昂貴的精密裝置和長時間的加工，還會產生大量的廢料。而且，實體模具的重量很重，使得工具維修和處理變困難。

鑒于上述情況，本發明的目的是提供克服傳統系統和設備的缺陷的模具機構和裝置。

發明內容

本發明的目的是提供相當多地緩解或克服上述問題的裝置和方法。

根據本發明的一個方案，提供了一種用于在蠕變時效成形期間的部件的造型的模具機構，該模具機構包括：第一支撐構件和第二支撐構件，第一支撐構件和第二支撐構件在第一方向上在第一方向上延伸；多個銷模塊，其在第一支撐構件與第二支撐構件之間，其中多個銷模塊中的每個銷模塊在與第一方向垂直的第二方向上延伸，并且每個銷模塊包括多個銷；其中多個銷模塊中的每個銷模塊中多個銷的端部的高度一同限定用于在蠕變時效成形期間的部件的造型的形狀輪廓(shape profile)；且其中，多個銷模塊被構造為能夠在第一方向上沿著第一支撐構件和第二支撐構件移動，和/或多個銷被構造為能夠在第二方向上沿著各個銷模塊移動。