CN102218472A - 复杂双曲率蠕变时效成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置采用可调上下对称多点弯曲变形的思路设计能够方便易行实现带筋壁板的复杂单、双曲率蠕变时效成形。本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置主要由上下支架5，12，压板6，导向板7，压杆8，支杆9，双头螺柱1，六角螺母3，平垫圈4，六角螺栓2，下连接板11组成，在试样壁板9处放置不同形状，厚度的壁板，然后旋转四个对称布置的六角螺母3，经过压板6和导向板7，通过安装在导向板上的压杆8施加载荷到壁板9上，由于下方有四根可调对称布置的四根支杆10，从而使壁板得到变形，并且调整压杆8与支杆9的位置，以及六角螺母的不同紧固程度，可以得到壁板9的多种不同的初始曲率形状。本发明采用加载和支撑位置可调的设计，适用于复杂加筋壁板的单、双曲率弯曲变形。较以往装置具有结构简单可靠，操作方便并适应多种加热设备的优点。

Description

复杂双曲率蠕变时效成形装置

技术领域：

本发明涉及一种时效成形装置，特别是针对复杂单，双曲率带筋壁板的成形装置，属于航空制造工程领域。

背景技术：

蠕变时效成形(creep age-forming，CAF)，国内一般称为时效应力松弛成形，主要是利用部分金属材料(如高强铝合金)在高温发生蠕变/应力松弛和在一定温度可时效强化的特点，将热处理与成形工艺合二为一，以实现构件成形成性一体化制造。首先对工件施加初始载荷使其发生一定形状的弹性变形，然后保持这个变形并将其放置于恒温炉中时效一段时间(对于高强铝合金一般为24-48小时)，使其发生蠕变从而使部分弹性变形转化为塑性变形，同时使构件在热处理条件下发生时效析出强化，而达到壁板类构件形性协同制造的目的。蠕变时效成形技术是为适应航空航天用壁板类构件向大型化、整体化、复杂化发展而建立的一种构件成形新技术，如空客A330/340飞机机翼整体壁板的蠕变时效成形，该类壁板往往具有复杂双曲率、变厚度及加筋等特征。

已有的时效成形装置如专利号为200810017544.3的一种纯弯曲时效成形模具，专利号为200820028651.1的弯曲时效成型模具，申请号为200910244631.7的基于热压罐的蠕变时效成型柔性工装等结构较复杂且仅能实现单曲率成形，难以实现构件的复杂双曲率带筋壁板成形。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够方便易行实现复杂加筋壁板的可复杂单，双曲率蠕变时效成形的装置，以解决目前的成形装置结构复杂难以适应普通实验设备(如需要热压罐等专用设备)以及现有装置大都采用上下合模或单侧贴模的方式难以保证壁板与模具精确贴合以及实现复杂单、双曲率时效成形的问题。

本发明要解决的上述技术问题所采用的技术方案是这样实现的：该装置主要由上下支架，压板，导向板，压杆，支杆，双头螺柱，六角螺母，平垫圈，六角螺栓，下连接板组成。上下支架采用方管制造，六角螺母，平垫圈，六角螺栓为标准件。压板与下连接板为方块状，采用304号不锈钢为材料，线切割加工制造。导向板为圆柱形状，上底面有一用于导向和定位的方块体，下底面开螺纹孔，采用304号不锈钢为材料。压杆为圆柱形状，上端面为球状，下部攻有螺纹与导向板的螺纹孔配合，采用304号不锈钢为材料。支杆为圆柱形状，上端为球面下端为圆台，过渡部分攻螺纹以便用螺母与下方管紧固，采用304号不锈钢为材料。双头螺柱为圆柱形状，上下端攻有螺纹，采用304号不锈钢为材料。

在形状，构造以及原理上，本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置与最接近的现有技术的共有的必要技术特征是：采用支撑壁板的两端，靠近中间位置进行加载，功能是实现壁板的弯曲变形。在形状，构造以及原理上，本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置与最接近的现有技术的不同的技术特征是：采用螺栓加载并紧固保持，并通过压板和导向板，经四根对称布置并且可调位置的端面为球状的压杆施加到壁板上，下面也采用四根位置可调，对称布置的支杆支撑。这样实现了该装置能解决目前其他已有装置不能实现复杂带筋壁板单，双曲率成形技术问题的目的。

本发明装置的有益效果是：本发明装置为解决实现复杂单，双曲率时效成形以及改善壁板受力状况的技术问题，所采用的技术发案与现有的其他成形装置相比有以下优点和改进：

第一，由于本发明复杂双曲率时效成型装置的技术方案中设计采用螺栓加载和紧固保持，这样能够简单并可靠施加载荷使壁板变形，并且使整个装置紧凑，使装置在进行时效实验时不易受到实际加热设施尺寸的局限。

第二，与传统上下合模或单侧贴模方式得到壁板初始变形不同的是，采用上下面对称多点位置可调柔性加载与支撑实现壁板弯曲加载变形，配合不同的初始载荷，这样可以方便的获得各种不同初始变形曲率的壁板，并且带筋板的复杂单、双曲率的变形都可以实现；同时避免了现有其他成形装置采用上下合模或单侧贴模的方式难以保证壁板与模具精确贴合的难题。

附图说明：

附图给出本发明复杂双曲率时效成形装置的结构示意图

图1：是本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置的前视结构图

图2：是本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置的左视结构图

图3：是本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置的导向板和压杆结构图。

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置为实现解决实现复杂单，双曲率壁板成形的技术问题所采取的技术方案的优化方式做进一步说明：

静态结构：(请参考附图)本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置主要由上下支架5，12，压板6，导向板7，压杆8，支杆9，双头螺柱1，六角螺母3，平垫圈4，六角螺栓2，下连接板11组成。

下面通过具体使用方法，详细阐述本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置的动态结构关系：在使用中，首先在试样壁板9处放置不同形状，厚度的壁板，然后旋转四个对称布置的六角螺母3，经通过六角螺栓2连接在上支架5上的压板6和导向板7，通过安装在导向板上的压杆8施加载荷到壁板9上，由于下方有四根可调对称布置安放在下支架12上的四根支杆10，从而使壁板得到一定曲率的变形，并且调整压杆8与支杆10的位置，以及六角螺母3的不同紧固程度，可以得到壁板9的多种不同的初始曲率形状，壁板9的受力状态较之已有装置的剪应力及弯矩沿着其长度方向发生变化也得到较大改善，并且形状由六角螺母保持固定，简便可靠。这样就实现本发明复杂双曲率蠕变时效成形装置解决壁板多种单、双曲率成形和改善壁板成形受力的目的。

Claims (5)

1.一种用于实现复杂单，双曲率时效成形装置，其特征在于采用螺母加载紧固的上下多点对称弯曲变形结构，包括支杆(10)，压杆(8)，导向板(7)，压板(6)，上支架(5)，双头螺柱(1)，六角螺母(3)。六角螺栓(2)，其中支杆(10)用螺母紧固在下方管上，位置可调；压杆(8)通过螺纹安装在导向板(7)上；导向板(7)通过导向块与压板(6)上的导向槽相接触；压板(6)通过六角螺栓(1)与上支架(5)相连；上支架(5)通过开孔与双头螺柱(1)并与六角螺母(3)相连。

2.如权力1要求所述的复杂单，双曲率时效成形装置，其特征在于：采用基于螺纹的方式加载并保持载荷。

3.如权力1要求所述的复杂单，双曲率时效成形装置，其特征在于：采用位置可调的上下多点支撑加载弯曲变形。

4.如权力1要求所述的复杂单，双曲率时效成形装置，其特征在于：上加载点安放在导向板(7)内，并且上下加载点间的相对位置度确定。

5.如权力1要求所述的复杂单，双曲率时效成形装置，其特征在于：上下模座之间通过多杆相连，上下模座的各部分之间用框板连接。

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