[發明專利]一種小口徑、深型腔帽型零件的沖壓成形方法

有效

• 申請號: 202011286312.5
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112547890B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 白穎;鐘李欣;李世峰;吳繼文;張立;顏博
• 申請（專利權）人: 西安飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B21D22/02
• 分類號: B21D22/02;B21D37/10;B21D37/18;B21D43/00;B21D53/92;G06F30/17;G06F30/15
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明提供了一種小口徑、深型腔帽型支座的沖壓成形方法，步驟為構造一個過渡沖壓件、確定首次沖壓成形過渡模具結構、確定二次沖壓成形模具結構、首次沖壓成形、二次沖壓成形、修整及切割。該方法提供了一種過渡沖壓件外形結構的確定辦法，計算簡單，降低了小徑深腔件的加工難度，實現了極限毛坯的機械化成形，具有重要的實用價值。

技術領域

本發明涉及飛機制造領域的一種鈑金零件成形技術，具體是一種用于口徑小、型腔深且法蘭長寬懸殊的帽型支座沖壓成形方法，尤其適用于材料延伸率小于15％的鋁合金板制零件的沖壓成形。

背景技術

現代飛機設計理念以輕量化、整體化、精密化、高可靠性為目標，減少了大量復雜焊接結構及其焊接修配、對縫以及焊后打磨工作量。

在國產飛機上選用輕質鋁合金擬實現小尺寸、大拉深比整體件的設計結構，該類零件外形尺寸小，形如帶沿草帽，帽口直徑35-45mm，帽沿法蘭長寬比例接近3:2，帽深20-25mm，帽底直徑與帽沿最大長度比例接近1:3，以往類似結構多采用帶翻邊法蘭與圓形桶底焊接而成。按現有技術對該類帽型零件可成形性進行工藝分析，零件一次拉深系數在0.38～0.42范圍內，而通常鋁合金材料一次極限拉深系數為0.52～0.55，兩者相差懸殊，對現有鈑金加工技術提出較大挑戰。

目前國內技術資料顯示，該類帽型零件在充液成形方面有所研究，充液成形工藝受限于充液成形設備，且需要昂貴的充液模具，不易推廣應用。現急需一種穩定的、可實施應用的加工工藝解決帽型零件在拉深過程中由于材料受力分布不均勻、變形分布不均勻以及變形速度不均勻，而導致零件出現失穩起皺、材料破裂以及變薄超差等多種缺陷。

發明內容

為了解決小口徑、深型腔帽型支座拉深成形時法蘭起皺、帽底開裂、零件壁厚嚴重超差，而充液成形工藝受限、充液模具結構復雜等技術瓶頸，本發明的目的在于提供一種小口徑、深型腔帽型支座的沖壓成形方法。

一種小口徑、深型腔帽型支座的沖壓成形方法，步驟如下：

步驟1:構造一個過渡沖壓件

步驟1-1:按照帽型支座型腔深度H的三分之二確定過渡沖壓件的高度h，即過渡沖壓件高度

步驟1-2:按照帽型支座高度處相對應的底面外形線L，以及帽型支座型腔深度H與過渡沖壓件高度h的高度差來確定過渡沖壓件帽底直徑d，提取帽型支座高度處的底面外形線L，測量底面外形線L的直徑記作過渡直徑D，即過渡沖壓件帽底直徑

步驟1-3:按照拉深零件的結構工藝性要求確定過渡沖壓件法蘭與側壁間圓角半徑r_f以及底部與側壁間圓角半徑r_t的大小，帽型支座材料厚度記作δ，過渡沖壓件法蘭與側壁間圓角半徑r_f的取值范圍為r_f＝(4～8)×δ，底部與側壁間圓角半徑r_t的取值范圍為r_t＝(3～5)×δ；

步驟1-4:依據過渡沖壓件高度h、過渡沖壓件帽底直徑d、過渡沖壓件法蘭與側壁間圓角半徑r_f、底部與側壁間圓角半徑r_t的尺寸，當h≤(r_f+r_t)時，通過CATIA作圖可以獲得過渡沖壓件帽口直徑D₀，當h(r_f+r_t)時，增加一段與帽底呈120°～150°傾斜角、且與r_f和r_t都相切的直線段連接，再通過CATIA作圖可以獲得過渡沖壓件帽口直徑D₀；

步驟1-5:利用有限元仿真軟件坯料反算功能計算出帽型支座理論展開毛坯形狀，考慮到成形中毛坯擺放或竄動偏差，在理論展開毛坯外側等寬增加1～2mm工藝余量得到優化毛坯形狀，按照過渡沖壓件初始結構完成有限元沖壓仿真，這樣就得到了帶有修邊余量的過渡沖壓件最終結構，過渡沖壓件底部相應于帽型支座底部開孔位置處設置有定位孔。