[發(fā)明專利]一種用于鈦合金半球型殼體校形裝置及其校形方法

有效

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• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112246915B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 陳福龍;雷海龍;黃京東;劉勝京;李曉華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空制造技術(shù)研究院
• 主分類號: B21D3/00
• 分類號: B21D3/00;B21D43/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種用于鈦合金半球型殼體的校形裝置，包括型芯工裝、外型約束工裝和鎖緊組件，型芯工裝的工裝底座上設有可嵌入至待校形鈦合金半球型殼體內(nèi)部型面的臺階面，臺階面上沿其周向布置有多個第一通孔，外型約束工裝包括多個弧形工裝件，工裝件包括與臺階面配合將內(nèi)部型面壓緊的工裝外形約束面，工裝件上沿其周向布置有多個第二通孔，工裝件的兩端均設有鎖緊通孔，鎖緊組件包括連接第一通孔與第二通孔的第一鎖緊螺栓，以及連接相鄰的兩個工裝件中的鎖緊通孔的第二鎖緊螺栓，通過鎖緊組件將內(nèi)部型面壓緊在型芯工裝與外型約束工裝內(nèi)，外型約束工裝對內(nèi)部型面在受熱變形過程中始終產(chǎn)生徑向作用力，從而達到校形目的。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及領域鈦合金半球加工技術(shù)領域，特別是涉及一種用于鈦合金半球型殼體校形裝置及其校形方法。

背景技術(shù)

基于鈦合金材料具有超塑性的特點，國內(nèi)外通常將板材和模具加熱至特定的高溫狀態(tài)，采用超塑成形技術(shù)制備鈦合金半球型殼體。該半球型殼體制備的方法具有諸多優(yōu)點，但仍存在零件型面，尤其是赤道區(qū)型面變形的問題。造成零件變形的原因在于以下幾方面：其一、制備工藝的因素，零件超塑成形后必須在高溫狀態(tài)進行取件，否則成形后零件會因冷卻收縮而被卡死在模具中無法取出。同時高溫狀態(tài)下可連續(xù)進行半球型殼體成形制備工序，提高生產(chǎn)效率，不必反復對板材和模具升降溫，節(jié)約工序周期和能源損耗。但高溫狀態(tài)下半球型殼體自身剛性差，在取件過程中存在一定程度的變形；此外，零件由高溫模具中取出，溫度迅速降低，存在冷卻不均的問題，不同區(qū)域冷卻速率存在差異，零件產(chǎn)生內(nèi)應力，造成零件型面變形；其二、超塑成形裝備的因素，隨著半球型殼體成形設備使用年限的增長，加熱系統(tǒng)平臺精度逐漸下降，成形模具使用過程中會發(fā)生蠕變變形，成形后零件勢必存在一定程度的變形。半球型殼體最終零件赤道區(qū)的結(jié)構(gòu)復雜，但該區(qū)域成形后型面變形最嚴重，制約了后續(xù)機械加工的靈活度和加工裕度，加大了后續(xù)的機加工難度。

針對超塑成形制備鈦合金半球型殼體赤道區(qū)型面變形嚴重的問題，目前常規(guī)的解決方法是通過增加板材初始厚度，擴大成形后毛坯包絡范圍，對加工余量進行補償以保證后續(xù)加工的開展。另外，半球型殼體成形過程中，需要對成形模具的變形情況進行監(jiān)測，并通過返修模具型面，將模具的變形控制在一定范圍內(nèi)。

現(xiàn)有技術(shù)通過增加板材初始厚度和返修模具型面，達到滿足半球型殼體后續(xù)加工需求的方法，零件后續(xù)加工余量大，模具型面的反復監(jiān)測和返修無法保證零件的連續(xù)制備，零件加工成本高，且生產(chǎn)效率低。除此外，半球型殼體連續(xù)制備過程中，由于模具型面精度不斷變差，成形后零件的變形存在差異，后續(xù)加工需要根據(jù)零件變形情況反復修整加工工裝，進一步增加了加工難度，降低了后續(xù)加工效率。

因此，發(fā)明人提供了一種用于鈦合金半球型殼體校形裝置及其校形方法。

發(fā)明內(nèi)容

(1)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明實施例提供了一種用于鈦合金半球型殼體校形裝置及其校形方法，通過采用型芯工裝、外型約束工裝以及用于將所述型芯工裝和外型約束工裝相互鎖緊的鎖緊組件構(gòu)成的校形裝置，利用鎖緊組件將待校形的鈦合金半球型殼體的內(nèi)部型面壓緊在型芯工裝與外型約束工裝內(nèi)，外型約束工裝對內(nèi)部型面在受熱變形過程中始終產(chǎn)生徑向作用力，使得該內(nèi)部型面的外型圓度在受熱變形過程中趨于臺階面的圓度，從而達到校形目的。

(2)技術(shù)方案

第一方面，本發(fā)明的實施例提出了一種用于鈦合金半球型殼體的校形裝置，包括型芯工裝、外型約束工裝以及用于將所述型芯工裝和外型約束工裝相互鎖緊的鎖緊組件，所述型芯工裝包括環(huán)形工裝底座，所述工裝底座上設有可嵌入至待校形鈦合金半球型殼體的內(nèi)部型面的臺階面，所述臺階面上沿其周向布置有多個第一通孔；所述外型約束工裝包括沿所述臺階面的周向首尾依次連接的多個弧形工裝件，所述工裝件包括與所述臺階面配合將所述內(nèi)部型面壓緊的工裝外形約束面，所述工裝件上沿其周向布置有多個第二通孔，所述工裝件的兩端面上均設有鎖緊通孔；所述鎖緊組件包括連接所述第一通孔與所述第二通孔的第一鎖緊螺栓，以及連接相鄰的兩個所述工裝件中的其中一個工裝件上的鎖緊通孔與另一個工裝件上的鎖緊通孔的第二鎖緊螺栓。