CN102266887A

CN102266887A - 一种形板式机械加载蠕变时效成形装置

Info

Publication number: CN102266887A
Application number: CN2011101941742A
Authority: CN
Inventors: 湛利华; 黄明辉; 李�杰; 李毅波; 谭思格; 李炎光
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: CN102266887B

Abstract

一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，包括底板、上板、加载螺栓、形板、支柱、钉板条，结构紧凑，构思合理，加载时，将目标零件置于若干形板的上端面，通过旋合若干加载螺栓，使待成形件与若干形板的上端面完全贴合。支撑钉柱既用来定位形板垂直方向，又可以调节形板高度，以实现对待成形件因为回弹产生变形的粗略修形。导向槽使得形板安装方便，更换容易，可以满足多种零件的成形要求。本发明既适用于具有复杂曲率曲面的零件，也适用于常规的单曲率零件，结构简单，生产成本低，生产周期短。

Description

一种形板式机械加载蠕变时效成形装置

技术领域

本发明涉及一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，属于航空制造工程领域。

背景技术

蠕变时效成形(creep age-forming，CAF)，国内一般称之为时效应力松弛成形，主要是利用部分金属材料在高温下将发生应力松弛和在一定温度下可时效强化的特点，将热处理与成形合二为一，以实现待成形件的一体化加工。为实现蠕变时效成形，首先须对待成形件施加一定的初始载荷，使其发生一定形状的弹性变形，然后保持这个变形将其在恒温中放置一段时间，使其发生蠕变时效，从而使部分弹性变形转化为塑性变形，同时待成形件通过蠕变时效得到强化，从而达到成形的目的。国家知识产权局在2011年3月16日授权的发明专利CN200810017544中提出了一种纯弯曲时效成形模具，为四点弯曲与框板结构相结合的组合结构，包括底板、框板和形板，底板上表面四周的周边开有通槽，框板安装在底板通槽中；形板分布在型腔内，且间距可调；其特征在于本发明还包括压板、压块、丝杠、涡轮、蜗杆及支撑座，并且在型腔两侧的上框板上固定有丝杠座；涡轮位于丝杠座上方；蜗杆安装在压板两端的支撑座上，压板的两端有丝杠孔，该孔位于压板的中心线上，在丝杠孔内侧、压板的中心线上，有一对对称分布的压块槽；压块固定在位于压板下表面的压块槽内，挡板支杆与压板相连，涡轮挡板与挡板支杆固连。该结构采用了蜗杆传动结构，加工较复杂，成本高，传动效率低，且仅能实现待成形件的单曲率纯弯曲成形，难以实现待成形件的复杂双曲率蠕变时效成形。

国家知识产权局在2010年7月14日公开的发明专利申请200910244631.7中披露了一种基于热压罐的蠕变时效成形柔性工装，该工装包括：一真空袋，此构件用于密封待成形件以及模具；一底板，打有销钉孔和螺纹孔；一高框，为两短高框和两长高框组成的框体，所述的真空袋覆盖于高框及待成形件上；一低框，为两短低框和两长低框组成的框体，所述的高框固定于低框外围，高框和低框均固定于所述的底板上；钉板条，并列排列于底板上，并通过侧向螺钉固定于低框的框体内；四垫片，置于低框内壁与钉板条之间，用于定位钉板条的横向位置；调节钉柱，下方攻螺纹，用于与固定板形成螺纹副；固定板，中心位置攻螺纹孔，与调节钉柱形成螺纹副，将调节钉柱固定于固定板上，之后将二者固定于钉板条上；一抽气软管，连接于一抽气管咀上，抽气管咀穿设并固定于底板相应的孔中，并通过一硅橡胶垫圈密封连接。该工装主要用于基于热压罐的复合材料固化成型或铝合金壁板、蒙皮件的蠕变时效成形，加工中通过调节螺栓达到构造待成形件曲面的过程相当繁琐，操作困难，且难以保证所构造待成形件曲面的精度。同时，由于该工装必须和热压罐配套使用，并不适用于常规的仅需要机械加载就可以达到要求的待成形件蠕变时效成形。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，该装置采用点阵式机械加载实现对具有复杂曲率曲面和纯弯曲常规目标零件的蠕变时效成形，同时还可以根据回弹的情况，对待成形件进行粗略修形，且本装置不需要和热压罐配套，形板更换快速便捷，加工简单，成本低廉。

为解决上述技术问题，本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置包括：加载螺栓、底板、上板、形板、支柱、钉板条，所述底板上设有一矩形凸台，在所述矩形凸台相对的一对边上各设置有一钉板条，钉板条与底板之间由螺栓连接；沿所述钉板条的轴向均布有若干支撑钉柱，两钉板条上对称的两支撑钉柱的高度要求一致；在所述钉板条长度方向的两端各设置有一垂直于所述底板的导向板，在所述导向板相对于所述钉板条一侧的平面上设置有垂直于所述底板平面的导向槽，所述导向槽的轴线与所述钉板条上对应的支撑钉柱的轴线在同一个平面内；所述形板的上表面形状为目标构件的曲面形状，多个形板并列，其长度方向与所述钉板条轴线垂直并被支撑在所述钉板条的支撑钉柱上，每一个形板插装在设于所述导向板上的导向槽中；在所述底板的四个角上各设有一根支柱，所述支柱的一端垂直固定于所述底板平面上，另一端安装有平行于所述底板的上板；所述上板上均布有螺纹孔，所述螺纹孔中旋装有加载螺栓。

本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置中，在垂直于所述钉板条轴线方向并与所述矩形凸台的边缘并齐处设置有一挡板，所述挡板下侧与所述矩形凸台的侧缘固定连接，两端分别与所述导向板固定连接。

本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置中，所述形板与导向槽为间隙配合，形板由设置于导向槽一侧的锁紧螺栓锁紧于导向槽的另一侧，形板下方两端各由一支撑钉柱支撑，形板为T字形结构，初始安装时其下部底面与底板凸台接触，这样便于快速定位安装形板。

本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置中，所述导向板或所述挡板的高度比所述形板的上表面低30～50mm。

本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置中，所述导向槽的长度为30～50mm。

本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置中，所述加载螺栓的端部为圆头结构。

本发明为一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，结构紧凑，构思合理，加载时，将待成形件置于若干形板的上端面，通过旋合若干加载螺栓，使待成形件与若干形板的上端面完全贴合。支撑钉柱既用来定位形板垂直方向，又可以调节形板高度，以实现对待成形件因为回弹产生变形的粗略修形。导向槽使得形板安装方便，更换容易，可以满足多种零件的成形要求。

本发明的优点和功效在于：

1、形板更换简单方便，缩短了生产周期，同时有效降低了生产成本，而且形板垂直方向可微调，实现了对待成形件件回弹的粗略修形。

2、机械加载的方式使得工装整体结构简单，不需要和热压罐配套使用，既适合于具有复杂曲率曲面的零件也适合于常规的单曲率零件。

3、上板和底板之间通过支柱连接，且形板上表面高于导向板或挡板上表面，为时效时热量的均匀充分传递提供了足够的空间，使蠕变效果更加明显。

4、与形板上表面对应的加载螺栓的圆头形设计，使得加载时受力稳定，克服了待成形件局部变形的不足。

综上，本装置总体结构简单可靠，可快速更换形板，制造成本低。既适用于具有复杂曲率曲面的零件，也适用于常规的单曲率零件。由于本装置不需要和热压罐配套使用，结构简单，生产成本低，生产周期短。

附图说明

图1为本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置的主视图。

图2为本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置的左视图。

图3为本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置的俯视图。

图4为本发明一种形板式机械加载蠕变时效成形装置的透视图。

图5为带导向槽的导向板侧视图。

图6为带凸台的底板侧视图

1--加载螺栓 2-待成形件 3-形板 4-锁紧螺栓 5-钉板条 6-支柱 7-上板 8-支撑钉柱 9-挡板 10-导向板11-导向槽 12-底板

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的说明：

本实施例是用于飞机机翼外蒙皮的形板式机械加载蠕变时效成形装置，参见图1-5，一种形板式机械加载蠕变时效成形装置包括：底板12、上板7、形板3、支柱6、钉板条5，所述底板12上设有一矩形凸台，在所述矩形凸台相对的一对边上各设置有一钉板条5，钉板条5与底板12之间由螺栓连接；沿所述钉板条5的轴向均布有若干支撑钉柱8，两钉板条上对称的两支撑钉柱8的高度要求一致；在所述钉板条5长度方向的两端各设置有一垂直于所述底板12的导向板10，在所述导向板10相对于所述钉板条5一侧的平面上设置有垂直于所述底板12平面的导向槽11，所述导向槽11的轴线与所述钉板条5上对应的支撑钉柱8的轴线在同一个平面内；所述形板3的上表面形状为目标构件的曲面形状，多个形板并列，其长度方向与所述钉板条5轴线垂直并被支撑在所述钉板条5的支撑钉柱8上，每一个形板3插装在设于所述导向板10上的导向槽11中；在所述底板10的四个角上各设有一根支柱6，所述支柱6的一端垂直固定于所述底板12平面上，另一端安装有平行于所述底板12的上板7；所述上板7上均布有螺纹孔，所述螺纹孔中旋装有加载螺栓1；在垂直于所述钉板条5轴线方向并与所述矩形凸台的边缘并齐处设置有一挡板9，所述挡板9下侧与所述矩形凸台的侧缘固定连接，两端分别与所述导向板10固定连接；所述形板3与导向槽11为间隙配合，形板3由设置于导向槽11一侧的锁紧螺栓锁紧于导向槽11的另一侧，形板3下方两端各由一支撑钉柱8支撑，形板3为T字形结构，初始安装时其下部底面与底板12矩形凸台接触，这样便于快速定位安装形板3；所述导向板10或所述挡板9的高度比所述形板3的上表面低30～50mm；所述导向槽11的长度为30～50mm；所述加载螺栓1的端部为圆头结构。

本实施例中，凸台两侧的两钉板条上设置有6个支撑钉柱，与支撑钉柱相对应的形板数量也为6个，对应每个形板上端面的加载螺栓共12个，6块形板上端面的曲率按照目标机翼外蒙皮的曲率确定，一般为复杂的双曲率。对于成形同一目标零件的几块形板要求在同一机床上同时加工，以保证形板上端面曲面的连续和光滑性。

Claims

1.一种形板式机械加载蠕变时效成形装置包括：加载螺栓、底板、上板、形板、支柱、钉板条，其特征在于：所述底板上设有一矩形凸台，在所述矩形凸台相对的一对边上各设置有一钉板条，钉板条与底板之间由螺栓连接；沿所述钉板条的轴向均布有若干支撑钉柱，两钉板条上对称的两支撑钉柱的高度要求一致；在所述钉板条长度方向的两端各设置有一垂直于所述底板的导向板，在所述导向板相对于所述钉板条一侧的平面上设置有垂直于所述底板平面的导向槽，所述导向槽的轴线与所述钉板条上对应的支撑钉柱的轴线在同一个平面内；所述形板的上表面形状为目标构件的曲面形状，多个形板并列，其长度方向与所述钉板条轴线垂直并被支撑在所述钉板条的支撑钉柱上，每一个形板插装在设于所述导向板上的导向槽中；在所述底板的四个角上各设有一根支柱，所述支柱的一端垂直固定于所述底板平面上，另一端安装有平行于所述底板的上板；所述上板上均布有螺纹孔，所述螺纹孔中旋装有加载螺栓。

2.根据权利要求1所述的一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，其特征在于：在垂直于所述钉板条轴线方向并与所述矩形凸台的边缘并齐处设置有一挡板，所述挡板下侧与所述矩形凸台的侧缘固定连接，两端分别与所述导向板固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，其特征在于：所述形板与导向槽为间隙配合，形板由设置于导向槽一侧的锁紧螺栓锁紧于导向槽的另一侧，形板下方两端各由一支撑钉柱支撑，形板为T字形结构，初始安装时其下部底面与底板凸台接触，这样便于快速定位安装形板。

4.根据权利要求1所述的一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，其特征在于：所述导向板或所述挡板的高度比所述形板的上表面低30～50mm。

5.根据权利要求1所述的一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，其特征在于：所述导向槽的长度为30～50mm。

6.根据权利要求1所述的一种形板式机械加载蠕变时效成形装置，其特征在于：所述加载螺栓的端部为圆头结构。