[發明專利]一種帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件氣體成形方法

有效

• 申請號: 202011426801.6
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112692149B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 任丹;林海朋;梁繼業;李振倫;王國峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021;B21D26/027;B21D26/029;B21D26/031;B21D26/055
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

一種帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件氣體成形方法，屬于氣體成形技術領域，本發明為了解決采用傳統熱沖壓工藝對帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件進行成形加工時模具成本高，回彈大形狀誤差很大的問題，本發明主要通過優化上下模具，在原有的模具中增加氣脹進氣口和真空抽氣孔，利用氣脹成形及真空吸塑兩種工藝結合的方法對帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件進行成形加工，本發明主要用于軌道車輛鋁合金蒙皮中帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件的成形加工。

技術領域

本發明屬于氣體成形技術領域，具體涉及一種帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件氣體成形方法。

背景技術

伴隨新時代對軌道交通發展提出的新要求，輕量化、節能減排、綠色環保成為發展的主旋律。一些高性能鋁合金、鈦合金、鎂合金、高溫合金、高強鋼等材料因較理想地滿足要求而被研究應用。鋁合金更是因其耐腐蝕、表面質量好的特點廣受青睞。除了采用輕質材料外，優化車頭蒙皮結構，對于有效減少高鐵在運行時所產生的空氣阻力、氣動聲噪、交匯壓力波也具有明顯作用，故覆蓋件形狀也愈發復雜。我國也正在全力推進全鋁列車的建設工作，在設計上如窗框、門把手等位置均存在著矮階梯圓角的結構特征，其大小一般為壁厚的1～2倍之間，屬于難成形位置，需要新的技術產出解決此類問題。

目前我國針對大型鋁合金常采用方案即是熱沖壓成形，其模具上模與下模均有特定形狀，在加熱至指定溫度時進行合模，當板材與下模貼合后，即可完成生產。采用這種方法相對冷沖壓可以降低設備噸位、且成形速度較快，壁厚分布相對均勻，但存在著法蘭區起皺、回彈大成形精度難以保證等缺陷，同時對于較復雜的形狀成形模具加工成本很高。

但是這種熱沖壓成形方法對于形狀愈加復雜的列車鋁蒙皮來說，難以保證其多曲率的空間結構精確性，針對這一問題，研發一種帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件氣體成形方法是很符合實際需要的。

發明內容

本發明為了解決采用傳統熱沖壓工藝對帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件進行成形加工時模具成本高，回彈大形狀誤差很大的問題，進而提供一種帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件氣體成形方法；

一種帶有矮階梯小圓角鋁合金覆蓋件氣體成形方法，所述方法是通過以下步驟進行的：

步驟一：模具設計：針對軌道列車用含矮階梯圓角特征的大型鋁合金覆蓋件設計上下模形狀和尺寸，在下模設置氣脹進氣孔，上模腔為修正后的零件形狀，在階梯圓角位置開設真空吸氣孔；

步驟二：板料處理：根據鈑金件尺寸切割下料，用空氣壓縮機在板料的上下表面均勻噴涂上石墨液；

步驟三：成形準備：將模具安裝在超塑成形專用壓力機上，并在模具的對應位置焊接好氣脹進氣管以及真空抽氣管，從指定位置分別使氣脹進氣管接氣瓶，真空抽氣管接真空泵，使壓力機升至目標溫度，再打開工作臺平穩放置板料，使板料在壓力機中保溫，按照制定的預成形工藝合模加壓封邊，保證密封槽被板材充分填滿；

步驟四：氣脹成形及真空吸塑：通過氣脹進氣管通入脹性氣體進行氣脹成形，按照模擬工藝參數嚴格控制加壓曲線，待基本貼模后開啟真空泵，成形階梯圓角，再保溫保壓60min，兩種工藝同步進行；

步驟五：零件取出：保持真空泵常開，逐漸卸掉氣體壓力，在較低氣壓下關閉真空泵，開模后取出零件；

步驟六：后期處理：對出爐件粗切與精切，特定的表面處理后，得到工件的高精度尺寸，矮階梯圓角符合技術要求的大型復雜曲面鋁合金列車覆蓋件；

進一步地，所述步驟一中采用目數由低至高的砂紙對鋁合金板材表面存在異物或油污的部位進行機械打磨，保證待成形板坯表面無明顯深劃痕及其他可見缺陷；

進一步地，所述步驟一中涉及的上下模具包括加工密封槽、測溫孔和導向斜臺，且上下模具中至少一側模具開設矩形密封槽，模腔形狀根據零件及模擬計算設計，一側模具在中部開設進氣孔，另一側模具必須在難成形階梯圓角位置開設抽氣孔，且抽氣孔半徑應小于等于零件目標圓角半徑；