CN103008411B - 一种用于时效成形的柔性四点弯曲预弯夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于制造技术，涉及一种壁板成形中用于时效成形的柔性四点弯曲预弯夹具。预弯夹具包括底板、支撑块龙门形支架、压头、滑板和调节螺杆，底板为矩形，底板的长宽方向各均布两个长槽，底板长度方向的两端各有一个支撑块，每个支撑块固定在底板上，每个支撑块的上表面为圆弧形；龙门形支架固定在底板的中部，滑板通过其上的通孔安装在龙门形支架上，滑板上均布四个长槽，滑板长槽的设置与底板长槽的设置相同，滑板长度方向的两端各有一个压头，每个压头与滑板连接，每个压头的下表面为圆弧形；调节螺杆穿过龙门形支架横梁中心的螺纹孔与滑板固定在一起。本发明采用柔性四点弯曲预弯，使试件预弯量均匀、可调，同时减少试验夹具数量。
Description
技术领域
本发明属于制造技术，涉及一种壁板成形中用于时效成形的柔性四点弯曲预弯夹具。
背景技术
时效成形技术或时效蠕变成形技术是在20世纪50年代初期，为成形整体壁板零件而发展起来的一项技术。该成形方法适于成形可时效强化型合金的整体带筋和变厚度大曲率复杂外形和结构的整体壁板构件，被认为是下一代大型民用飞机特别重要的金属成形工艺之一。
时效成形技术的基本原理是：将人工时效与零件成形相结合，即利用时效处理得到铝合金所需性能，同时利用材料在弹性应力作用下于一定温度(人工时效温度)时发生的蠕变变形，得到带有一定形状的结构件。典型的时效成形工艺过程分为3个阶段。1)加载：在室温下，将金属零件通过一定的加载方式使之产生弹性变形，并固定在具有一定外形型面的工装上；2)人工时效：将零件和工装一起放入加热炉或热压罐内，在零件材料的人工时效温度内保温一段时间，材料在此过程中受到蠕变、应力松弛和时效机制的作用，内部组织和性能均发生较大变化；3)卸载：在保温结束并去掉工装的约束后,所施加到零件上的部分弹性变形在蠕变和应力松弛的作用下，转变为永久塑性变形，从而使零件在完成时效强化的同时，获得所需外形。
时效成形零件外形成形精度与材料性能受时效时间、时效温度、预弯变形量等多因素的影响，因此，需要通过大量的基础试验研究各因素的影响规律。其中，为获得规律性数据，基础试验往往采用单曲率弹性预弯实现。
对试件采用机械加压实现预弯时，目前常用的试验夹具有两种形式：一种为实体弧面夹具(如图1)，即一个预弯量对应一个夹具，每成形一个预弯半径需要更换夹具，该类夹具的优点是预弯变形量均匀、试件无集中力作用，缺点是成本高、效率低。另一种为三点弯曲式柔性预弯夹具(如图2)，该类夹具优点是预弯量可调节、一套模具可成形多个零件、节约成本，缺点是试件受集中力作用、弯曲力矩沿试件长度变化、预变形不均匀。
发明内容
本发明的目的是提出一种预变形均匀、预弯量可调的用于时效成形的柔性四点弯曲预弯夹具。本发明的技术解决方案是，预弯夹具包括底板1、支撑块6、龙门形支架7、压头8、滑板9和调节螺杆12，底板1为矩形，底板1的长宽方向各均布两个长槽3，长槽3的长度方向与底板1的长边线平行，底板1长度方向的两端各有一个支撑块6，支撑块6的宽度方向与底板1的长度方向一致，支撑块6的底面与底板1接触，每个支撑块6与底板1通过两个螺钉2连接，两个螺钉2分别置于底板1宽度方向上的两个长槽3内，每个支撑块6的上表面为圆弧形；龙门形支架7固定在底板1的中部，龙门形支架7横梁中心设有螺纹孔，滑板9的两侧设有与龙门形支架7的支架截面相同的通孔，滑板9通过其上的通孔安装在龙门形支架7上，龙门形支架7的中心、滑板9的中心及底板1的中心重合，滑板9上均布四个长槽11，滑板上长槽11的设置与底板上长槽3的设置相同，滑板9长度方向的两端各有一个压头8，压头8的宽度方向与滑板9的长度方向一致，压头8的顶面与滑板9接触，每个压头8与滑板9通过两个螺钉10连接，两个螺钉10分别置于滑板9宽度方向上的两个长槽11内，每个压头8的下表面为圆弧形；调节螺杆12穿过龙门形支架7横梁中心的螺纹孔与滑板9固定在一起。
支撑块6通过支撑调节螺钉2固定在底板1上，支撑调节螺钉2穿过底板长槽3，松开调节螺钉2时支撑块6可沿底板长槽3滑动，控制两端支撑块6的距离，用以调节试件的预弯弦长；底板1中部开孔，便于使用工具测量弧高；压头8通过压头调节螺钉10固定在滑板9上，压头调节螺钉10穿过滑板长槽11，松开压头调节螺钉10时，压头8可沿滑板长槽11滑动，控制两个压头8的距离，用以调节试件的预弯半径；龙门形支架7通过支架固定螺钉5与底板1固定在一起，滑板9的两侧设有与龙门形支架7的支架截面相同的通孔，龙门形支架7穿过通孔与滑板9间隙配合，当旋转调节螺杆12时，滑板9及压头8可沿龙门形支架7上下滑动，用以调节试件的预弯半径；支撑块6和压头8与试件接触部位设计为圆弧面，以保证试件与夹具为线接触形式。
所述的压头8的宽度方向的中心位置根据试件的结构开有与之相匹配的通槽。
所述的底板1的中间部位开有矩形通孔4，矩形通孔4外边界与底板1上的四个长槽3的边界距离不小于15mm。
所述的支撑块6宽度方向的中心位置根据试件的结构开有与之相匹配的通槽。
本发明具有的优点和有益效果
本发明采用柔性四点弯曲预弯，其力矩分布较柔性三点弯曲预弯力矩分布(如图4所示)更加均匀(如图5所示)，无集中力现象；且压头相对距离b可调节，对于较长的时效成形试件，可增大b的尺寸，进一步改善试件受力情况，使试件的弯曲成形过渡均匀。本发明可通过三种方式调节预弯量：1)旋转调节螺杆12，带动滑板9及压头8上下移动，调节试件的弧高以达到设计预弯量；2)移动两个支撑块6的位置，改变相对距离a，调节预弯弦长以达到设计预弯量；3)移动两个压头8的位置，改变相对距离b，调节预弯弦高以达到要求的预弯量。以上三种方式可单独使用，也可任意组合使用，均可调节试件的预弯量，较柔性三点弯曲预弯形式适用范围更大，可大幅减少试验夹具数量，降低成本，提高效率。
附图说明
图1是现有实体弧面夹具结构示意图；
图2是三点弯曲式柔性预弯夹具结构示意图；
图3是本发明结构示意图,其中(a)主视图，(b)俯视图，(c)左视图；
图4是三点弯曲式柔性预弯夹具力矩分布示意图；
图5是本发明力矩分布示意图；
图6是本发明实施例，其中(a)主视图，(b)俯视图，(c)左视图，(d)单蒙皮时效试件结构示意图，(e)单筋时效试件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图3所示，夹具包括底板1、支撑块6、龙门形支架7、压头8、滑板9和调节螺杆12，底板1为矩形，底板1的长宽方向各均布两个长槽3，长槽3的长度方向与底板1的长边线平行，底板1长度方向的两端各有一个支撑块6，支撑块6的宽度方向与底板1的长度方向一致，支撑块6的底面与底板1接触，每个支撑块6与底板1通过两个螺钉2连接，两个螺钉2分别置于底板1宽度方向上的两个长槽3内，每个支撑块6的上表面为圆弧形；龙门形支架7固定在底板1的中部，龙门形支架7横梁中心设有螺纹孔，滑板9的两侧设有与龙门形支架7的支架截面相同的通孔，滑板9通过其上的通孔安装在龙门形支架7上，龙门形支架7的中心、滑板9的中心及底板1的中心重合，滑板9上均布四个长槽11，滑板上长槽11的设置与底板上长槽3的设置相同，滑板9长度方向的两端各有一个压头8，压头8的宽度方向与滑板9的长度方向一致，压头8的顶面与滑板9接触，每个压头8与滑板9通过两个螺钉10连接，两个螺钉10分别置于滑板9宽度方向上的两个长槽11内，每个压头8的下表面为圆弧形；调节螺杆12穿过龙门形支架7横梁中心的螺纹孔与滑板9固定在一起。
支撑块6通过支撑调节螺钉2固定在底板1上，支撑调节螺钉2穿过底板长槽3，松开调节螺钉2时支撑块6可沿底板长槽3滑动，控制两端支撑块6的距离，用以调节试件的预弯弦长；底板1中部开孔，便于使用工具测量弧高；压头8通过压头调节螺钉10固定在滑板9上，压头调节螺钉10穿过滑板长槽11，松开压头调节螺钉10时，压头8可沿滑板长槽11滑动，控制两个压头8的距离，用以调节试件的预弯半径；龙门形支架7通过支架固定螺钉5与底板1固定在一起，滑板9的两侧设有与龙门形支架7的支架截面相同的通孔，龙门形支架7穿过通孔与滑板9间隙配合，当旋转调节螺杆12时，滑板9及压头8可沿龙门形支架7上下滑动，用以调节试件的预弯半径；支撑块6和压头8与试件接触部位设计为圆弧面，以保证试件与夹具为线接触形式。
实施例
采用45号钢，按照图6(a)柔性四点弯曲预弯夹具示意图所示进行零件加工及装配，压头(8)的宽度方向的中心位置根据试件的结构开有与之相匹配的通槽14，使用尺寸为370×70×2mm的单蒙皮时效试件(如图6(d)所示)，筋高为20mm的单筋时效试件(如图6(e)所示)。调节支撑调节螺钉2使两个支撑块6对称，中线相对距离为220mm，调节压头调节螺钉10使两个压头8对称，压头8中线相对距离为80mm。将时效试件从夹具一侧插入，居中放置在下部两端支撑块6上，旋转上部的调节螺杆12使压头8压紧试件并产生预弯，同时使用弧高仪从底板1中部矩形通孔4内穿过，测量试件弧高，弧高测量与旋转调节螺杆12相配合，达到要求的预弯量即可。本发明对单蒙皮试件实现了预弯半径为170～230mm的时效成形预弯，对单筋试件实现了预弯半径为9200～134000mm的时效成形预弯。
Claims (4)
1.一种用于时效成形的柔性四点弯曲预弯夹具，其特征是，预弯夹具包括底板(1)、支撑块(6)、龙门形支架(7)、压头(8)、滑板(9)和调节螺杆(12)，底板(1)为矩形，底板(1)的长宽方向各均布两个长槽(3)，长槽(3)的长度方向与底板(1)的长边线平行，底板(1)长度方向的两端各有一个支撑块(6)，支撑块(6)的宽度方向与底板(1)的长度方向一致，支撑块(6)的底面与底板(1)接触，每个支撑块(6)与底板(1)通过两个螺钉(2)连接，两个螺钉(2)分别置于底板(1)宽度方向上的两个长槽(3)内，每个支撑块(6)的上表面为圆弧形；龙门形支架(7)固定在底板(1)的中部，龙门形支架(7)横梁中心设有螺纹孔，滑板(9)的两侧设有与龙门形支架(7)的支架截面相同的通孔，滑板(9)通过其上的通孔安装在龙门形支架(7)上，龙门形支架(7)的中心、滑板(9)的中心及底板(1)的中心重合，滑板(9)上均布四个长槽(11)，滑板上长槽(11)的设置与底板上长槽(3)的设置相同，滑板(9)长度方向的两端各有一个压头(8)，压头(8)的宽度方向与滑板(9)的长度方向一致，压头(8)的顶面与滑板(9)接触，每个压头(8)与滑板(9)通过两个螺钉(10)连接，两个螺钉(10)分别置于滑板(9)宽度方向上的两个长槽(11)内，每个压头(8)的下表面为圆弧形；调节螺杆(12)穿过龙门形支架(7)横梁中心的螺纹孔与滑板(9)固定在一起。
2.根据权利要求1所述的一种用于时效成形的柔性四点弯曲预弯夹具，其特征是，所述的压头(8)的宽度方向的中心位置根据试件的结构开有与之相匹配的通槽。
3.根据权利要求1所述的一种用于时效成形的柔性四点弯曲预弯夹具，其特征是，所述的底板(1)的中间部位开有矩形通孔(3)，矩形通孔(3)外边界与底板(1)上的四个长槽(3)的边界距离不小于15mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于时效成形的柔性四点弯曲预弯夹具，其特征是，所述的支撑块(6)宽度方向的中心位置根据试件的结构开有与之相匹配的通槽。
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