一種輕量化壁板超塑成形制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于精密鈑金加工領(lǐng)域，涉及到一種輕量化壁板超塑成形制造方法，該方法如下：①根據(jù)零件尺寸，對零件進(jìn)行平面展開；②計算展開后壁板坯料的尺寸進(jìn)行切割；③對坯料進(jìn)行打磨、酸洗等表面處理；④焊接進(jìn)氣管；⑤將超塑成形坯料放入模腔，保溫進(jìn)行合模，坯料彎曲成預(yù)設(shè)形狀；⑥向密閉空間中通入惰性高壓氣體，進(jìn)行超塑成形；⑦完成超塑成形，獲得帶有彎曲形狀壁板。本發(fā)明的優(yōu)點：采用超塑成形，可以有效避免回彈、起皺和開裂等缺陷的產(chǎn)生，保證了零件尺寸精度要求。
【專利說明】一種輕量化壁板超塑成形制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密鈑金加工領(lǐng)域，涉及到一種輕量化壁板超塑成形制造方法，它適用于成形各種帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金、鈦合金等因具有優(yōu)異的使用性能，在航空航天、軌道交通、武器裝備等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。在航空航天領(lǐng)域，大型壁板類零部件產(chǎn)品的整體化、輕量化程度越來越高，制造精度要求也越來越高。在板料成形領(lǐng)域，目前工業(yè)上多采用冷沖壓成形，與鋼板相t匕，在常溫條件下成形鋁合金、鈦合金等板料有著回彈大和塑性低的缺點，因而在冷沖壓條件下成形帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板較為困難。采用普通機(jī)械加工方式實現(xiàn)帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板，主要是通過材料去除的方式，不僅加工困難、成本高昂，而且得到的零件結(jié)構(gòu)偏離輕量化設(shè)計初衷，減重效果較差，不符合成本工程的要求；采用分體制造后組焊完成，焊接變形難以控制，焊后校形困難，零件精度較差，效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種輕量化壁板超塑成形制造方法，它能克服現(xiàn)有技術(shù)加工的零件整體性差、外形精度控制困難或成本較高的缺點，能有效地保證帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板的精密成形。成形出的雙層中空零件質(zhì)量穩(wěn)定，整體性好，減重效果明顯，尺寸精度及加工合格率高。
[0004]1、本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0005]第一步進(jìn)行平面展開:根據(jù)零件尺寸，將零件展開到同一平面內(nèi)，確定坯料的尺寸及加強(qiáng)筋輪廓的位置和尺寸，進(jìn)而確定組焊位置，適當(dāng)增加工藝余量；
[0006]第二步下料:根據(jù)坯料展開后的尺寸，采用激光切割或數(shù)控沖的方法下坯料兩件；對上述坯料吹渣、去毛刺和酸洗；
[0007]第三步焊接:將兩件坯料對齊，置于焊接卡具上，采用攪拌摩擦焊、激光焊或電子束焊焊接坯料輪廓以及加強(qiáng)筋輪廓，利用手工氬弧焊焊接進(jìn)氣管，兩件坯料便形成了一個密閉空間；
[0008]第四步彎曲:在超塑成形模具加熱到成形溫度后，將超塑成形坯料放入模腔，保溫至坯料達(dá)到超塑成形溫度后進(jìn)行合模，坯料彎曲成預(yù)設(shè)形狀；
[0009]第五步超塑成形:通過進(jìn)氣管，向密閉空間中通入壓縮氣體，按照設(shè)定加壓曲線進(jìn)行超塑成形，保壓設(shè)定時間待超塑成形完全；
[0010]第六步切除工藝余量:超塑成形完畢后，采用激光切割方式去除余量，獲得帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板。
[0011]一種輕量化壁板超塑成形制造方法的超塑成形模具，由下模I和上模2組成，其中下模I上有多個熱電偶測溫孔6、圓柱銷4和四個吊掛螺栓3等功能模塊；上模2有四個吊掛螺栓3。當(dāng)模具達(dá)到零件成形要求的溫度后，打開模具上模2，放入坯料5，通過圓柱銷4定位，保溫至零件達(dá)到成形溫度，上模2下移壓緊坯料5，使坯料5發(fā)生彎曲變形，上下模合模后，即坯料5完成彎曲變形，保持一定合模力，通過進(jìn)氣管向坯料5中引入高壓惰性氣體進(jìn)行超塑成形，氣體壓力使坯料5的下層板發(fā)生塑性變形逐漸與下模I的內(nèi)腔貼合，實現(xiàn)帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板成形。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013]I)所成形的帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板，整體性好，零件尺寸精度和表面質(zhì)量較高。
[0014]2)本發(fā)明只采用一套模具既實現(xiàn)彎曲又實現(xiàn)了超塑成形，模具制造精度易于控制，且降低了模具成本。
[0015]3)對于超塑成形前的焊接尺寸精度要求不高，主要要求保證氣密性和強(qiáng)度，焊接變形控制難度較小。
[0016]4)通過超塑成形可以實現(xiàn)零件的近凈成形，能有效減少工序，提高效率，降低成本；
[0017]5)零件超塑成形可有效避免回彈、起皺和開裂等缺陷的產(chǎn)生，可以消除焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，避免出現(xiàn)分體制造后組焊的變形控制難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本發(fā)明共有4幅附圖，其中圖4為本發(fā)明的最佳實施例，亦可作說明書摘要的附圖。
[0019]圖1、帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板；
[0020]圖2、帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板的A-A剖面圖；
[0021]圖3、帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板的坯料展開圖；
[0022]圖4、超塑成形模具及坯料裝配圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]以某帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板為例，其形狀尺寸見圖1，壁板是厚度5mm的5A06招合金,壁板長度為789mm,寬度為630mm,壁板兩邊有一定彎曲形狀。壁板平面展開料形狀為矩形，長度展開為855mm,寬度展開為689mm.[0025]【具體實施方式】按如下工藝步驟進(jìn)行:第一步進(jìn)行平面展開:根據(jù)零件尺寸，將零件展開到同一平面內(nèi)，確定坯料的尺寸及加強(qiáng)筋輪廓的位置和尺寸，進(jìn)而確定組焊位置，適當(dāng)增加工藝余量；第二步下料:根據(jù)坯料展開后的尺寸，適當(dāng)增加工藝余量，長度方向上增加66mm，寬度方向上增加59mm，見圖2，采用激光切割或數(shù)控沖的方法得到厚度分別為3mm和2mm的坯料兩件；對上述坯料吹渣并去毛刺；第三步焊接:焊前對待焊部位進(jìn)行酸洗，并置于烘干爐中90°C?100°C下烘干20min?30min。用旋轉(zhuǎn)鋼絲刷及刮刀對焊接區(qū)打磨，并用丙酮擦洗干凈，焊前保持焊接區(qū)清潔。將兩件坯料對齊，置于焊接卡具上，采用攪拌摩擦焊、激光焊或電子束焊焊接坯料輪廓以及加強(qiáng)筋輪廓，利用手工氬弧焊焊接進(jìn)氣管，兩件坯料便形成了一個密閉空間；第四步彎曲:見圖3，當(dāng)模具達(dá)到零件成形要求的溫度后，打開模具上模2，放入坯料5，通過圓柱銷4定位，保溫至零件達(dá)到成形溫度，上模2下移壓緊坯料5，使坯料5發(fā)生彎曲變形，上下模合模后，即坯料5完成彎曲變形。第五步超塑成形:保持一定合模力，通過進(jìn)氣管向坯料5中引入高壓惰性氣體進(jìn)行超塑成形，氣體壓力使坯料5的下層板發(fā)生塑性變形逐漸與下模I的內(nèi)腔貼合，實現(xiàn)帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板成形。第六步切除工藝余量:超塑成形完畢后，采用激光切割方式去除余量，獲得帶有一定彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板。
【權(quán)利要求】
1.一種輕量化壁板超塑成形制造方法，其具體步驟為: 第一步進(jìn)行平面展開:根據(jù)零件尺寸，將零件展開到同一平面內(nèi)，確定坯料的尺寸及加強(qiáng)筋輪廓的位置和尺寸，進(jìn)而確定組焊位置，適當(dāng)增加工藝余量； 第二步下料:根據(jù)坯料展開后的尺寸，采用激光切割或數(shù)控沖的方法下坯料兩件；對上述坯料吹渣、去毛刺和酸洗； 第三步焊接:將兩件坯料對齊，置于焊接卡具上，采用攪拌摩擦焊、激光焊或電子束焊焊接坯料輪廓以及加強(qiáng)筋輪廓，利用手工氬弧焊焊接進(jìn)氣管，兩件坯料便形成了一個密閉空間； 第四步彎曲:在超塑成形模具加熱到成形溫度后，將超塑成形坯料放入模腔，保溫至坯料達(dá)到超塑成形溫度后進(jìn)行合模，坯料彎曲成預(yù)設(shè)形狀； 第五步超塑成形:通過進(jìn)氣管，向密閉空間中通入壓縮氣體，按照設(shè)定加壓曲線進(jìn)行超塑成形，保壓設(shè)定時間待超塑成形完全； 第六步切除工藝余量:超塑成形完畢后，采用激光切割方式去除余量，獲得帶有彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板。
2.一種輕量化壁板超塑成形制造方法的模具，特征在于:超塑成形模具由下模(I)和上模⑵組成，其中下模⑴上有多個熱電偶測溫孔(6)、圓柱銷⑷和四個吊掛螺栓(3)等功能模塊；上模(2)有四個吊掛螺栓(3)，當(dāng)模具達(dá)到零件成形要求的溫度后，打開模具上模(2)，放入坯料(5)，通過圓柱銷(4)定位，保溫至零件達(dá)到成形溫度，上模(2)下移壓緊坯料(5)，使坯料(5)發(fā)生彎曲變形，上下模合模后，即坯料(5)完成彎曲變形，保持一定合模力，通過進(jìn)氣管向坯料(5)中引入高壓惰性氣體進(jìn)行超塑成形，氣體壓力使坯料(5)的下層板發(fā)生塑性變形逐漸與下模(I)的內(nèi)腔貼合，實現(xiàn)帶有彎曲形狀和較復(fù)雜加強(qiáng)筋的壁板成形。
【文檔編號】B23P15/00GK103753119SQ201310655107
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】李保永, 秦中環(huán), 張珊珊, 孫燚, 韓維群, 趙剛, 劉洋 申請人:北京航星機(jī)器制造有限公司