[發明專利]一種帶凸孔的鋁合金頂蓋構件的成形裝置

在審

• 申請號: 202110170897.2
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN113000681A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 湛利華;余汶芳;徐永謙;陳凱;陳贊沖;劉聰;徐凌志
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;B21D37/10;B21D37/12;C22F1/04
• 代理公司: 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎;張文君

本發明提供一種帶凸孔的鋁合金頂蓋構件的成形裝置，包括模具主體、鑲嵌環和吊耳螺栓，模具主體包括模具主體成形面、頂板、定位部件A、環形槽以及支撐結構，環形槽自模具主體成形面的上表面向下凹進設置且用于鑲嵌環鑲嵌設置在其中，定位部件A設置為在環形槽的內環或外環上至少某個位置徑向凸出或者凹進的結構以用于對鑲嵌環定位，鑲嵌環包括鑲嵌環成形面、凹孔、與所述定位部件A匹配定位的定位部件B以及第一螺紋孔；至少包括所述模具主體成形面和鑲嵌環成形面共同構成該成形裝置的模具型面。本發明所述成形裝置可實現不同型號頂蓋構件的成形，一套成形裝置可實現不同結構特征的鋁合金頂蓋構件的成形，大幅降低了生產成本。

技術領域

本發明屬于鋁合金頂蓋構件的成形領域，具體涉及一種帶凸孔的鋁合金頂蓋構件的成形裝置。

背景技術

蠕變時效成形技術是一種為解決航空航天大型復雜整體構件的高性能高精度制造難題應運而生的技術。該技術利用材料在應力場和溫度場作用下的蠕變及時效強化特性，通過無凸模的真空加載或有凸模的機械加載方式使工件貼合模具型面，并在一恒定溫度狀態下保持一定時間使材料發生塑性流動，以實現構件成形與成性協同制造。

蠕變時效成形技術不僅能夠實現大型構件的一體化成形，而且可以極大地提升材料的力學性能。該技術與傳統整體壁板構件成形技術相比較，具有成形精度高、尺寸穩定性好以及不易產生加工裂紋等優點。

隨著現代航空事業的飛速發展，對航空航天構件的性能要求不斷趨向于高可靠性、高穩定性、高服役壽命和輕量化，國內外科研機構、加工企業紛紛加大了對大型復雜整體構件蠕變時效成形的研究及構件生產力度。

中部開有大孔、周邊開有小翻邊孔的大型帶凸孔頂蓋是航空航天運載火箭燃料貯箱的主體結構構件，該構件的傳統成形方法為沖壓成形，該方法不僅存在成形精度低、加工周期長等問題，而且因凸孔的翻邊工序位于構件主體沖壓工序之后，凸孔的翻邊成形進一步影響了頂蓋構件的整體形狀精度，且構件在成形之后會因內部有較大殘余應力而影響最終尺寸精度。

蠕變時效成形過程可以分為三個階段：加載階段、蠕變時效階段、卸載階段，其中構件在加載階段的外載荷作用下逐漸發生形變并貼合模具型面的過程中，構件的凸孔位置狀態亦發生改變，在構件成形后較難保證凸孔的位置精度，該問題一直是困擾帶凸孔構件實現一體化成形的難題。

模具是蠕變時效成形所需的工裝，在現有的蠕變時效模具設備技術中，一套模具只能成形某一固定形狀尺寸的構件，而無法實現多種規格構件的生產。而不同規格的帶凸孔構件所涉及的凸孔數目、尺寸以及位置都有所不同，設計一種可成形多種規格構件的蠕變時效成形裝置對降低生產成本具有重要意義。

因此，為解決上述問題，本領域需要一種新的帶凸孔鋁合金頂蓋構件的成形裝置及成形方法。

發明內容

本發明利用材料的蠕變與時效強化特性，使用一套鑲拼式的裝置成形多種不同尺寸規格的大型帶凸孔構件，以實現成形得到的帶凸孔構件形狀尺寸精度高、加工周期短、生產成本低等特點。

本發明首先提供一種帶凸孔的鋁合金頂蓋構件的成形裝置，所述成形裝置包括模具主體、鑲嵌環和吊耳螺栓，所述模具主體包括向下凹進的模具主體成形面、設置在所述模具主體成形面外圍的頂板、定位部件A、環形槽以及用于支撐模具主體成形面和頂板的支撐結構，所述環形槽自模具主體成形面的上表面向下凹進設置，且所述環形槽用于所述鑲嵌環鑲嵌設置在其中，所述定位部件A設置為在環形槽的內環或外環上至少某個位置徑向凸出或者凹進的結構以用于對鑲嵌環定位，所述鑲嵌環包括鑲嵌環成形面、與所述鋁合金頂蓋構件的凸孔匹配的一個或多個凹孔、設置在鑲嵌環的內環或外環上至少某個位置且徑向凹進或者凸出以用于與所述定位部件A匹配定位的定位部件B以及設置在鑲嵌環成形面上且用于擰入吊耳螺栓的第一螺紋孔；至少包括所述模具主體成形面和鑲嵌環成形面共同構成該成形裝置的模具型面。