CN104438537A - 一种变曲率半扁管零件的胀形拉深成形方法 - Google Patents

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Abstract

一种变曲率半扁管零件的胀形拉深成形方法，根据零件的理论模型建立零件胀形拉深成形的工艺模型，该工艺模型将零件的理论模型进行工艺补偿，使其成为带圆角工艺端的型腔，型腔的底面为环形的法兰边，按照工艺模型制作零件加工的展开毛料和胀形拉深成形模具，在外力的作用下将待成形的板材毛料压拉深成形。

Description

一种变曲率半扁管零件的胀形拉深成形方法
技术领域
本申请涉及飞机制造领域，钣金类零件拉深成形技术，具体是一种变曲率半扁管零件的拉深成形方法，尤其适用于带大弯曲半径板制变曲率半扁管胀形拉深成形。
背景技术
在飞机零件制造领域，大弯曲半径板制零件成形回弹一直是生产中的重大难题；特别是变曲率有对缝焊接要求的半扁管零件制造难度很大。原因是由于弯曲半径大，材料所产生变形几乎处于弹性变形阶段而产生卸载后回弹不贴模现象，加之间凸或凹弯边变形造成的材料的厚度方向失稳，增加控制回弹的难度。
目前该类零件传统成形方法及缺点如下：①闸压成形后收边或放边方法，该工艺方法先将零件成形为槽形截面，然后用雅高机使弯边边缘区材料产生收缩效应使零件产生长度方向弯曲。主要缺点是闸压时弯曲半径不易控制，收边、放边时的变形程度也会影响弯曲半径，该工艺方法仅适用于小弦高或近视直形状的半扁管。②橡皮垫或橡皮囊成形方法，该工艺方法将展开毛料置于凸型模具上，通过高压橡皮囊产生力使悬空部位材料产生变形，该工艺方法适合曲率相对较大零件。主要缺点是随着弯曲半径、弯边高度、长度方向曲率等因数变化，成形后不贴模程度成非线性变化。③拉深成形方法，传统拉深方法一般采用平面压边圈结构，其成形主要缺点是，存在严重的成形高度差，容易出现高处已经拉裂而低处还未开始变形或严重起皱问题。
发明内容
为了解决传统方法制造大弯曲半径板制变曲率半扁管成形方面的缺陷，本申请的目的在于提供一种胀形拉深成形方法及成形模具。
一种变曲率半扁管零件的胀形拉深成形方法，已知零件的理论模型，其特征在于，1)根据零件的理论模型建立零件胀形拉深成形的工艺模型，该工艺模型将零件的理论模型的两侧弯边线及两端的端头线外延进行工艺补偿，使其成为带圆角工艺补偿端的型腔，型腔的底面为曲面的环形法兰边，该法兰边与理论模型的弯边线保持平行；2)按照工艺模型制作零件加工的展开毛料；3)按照工艺模型制造胀形拉深成形模具，该模具由凸模、凹模和压边圈组成，压边圈是一个中空的环形结构，压边圈的上表面与凹模的周边下表面以及工艺模型的法兰边的曲率匹配，压边圈的下表面与凸模的周边台匹配，压边圈的两侧分别设有垂直方向的第一定位槽，凹模的工作腔与工艺模型的外表面匹配，凹模两端分别设有垂直的第二定位槽，凸模的工作型面与工艺模型的内表面匹配，凸模的工作型面高度包含了工艺模型的高度和压边圈的高度，凸模的两侧分别设有垂直向上的定位板，该定位板与第一定位槽和第二定位槽匹配；4)将所述展开毛料放置到曲面压边圈与凹模之间，在外力的作用下将待成形的板材毛料压拉深进入凹模工作腔内成形；5)按照理论模型切割零件即可。
本申请的有益效果在于：1)通过建立工艺模型，实现了毛料四周同时被压紧在凸型面实现胀形拉深方法；成形过程毛料受胀形、拉弯共同作用产生较大塑性变形，能有效解决回弹及起皱问题。
2)通过在模具两侧增加导向机构，达到防止模具各部件间合模过程发生刚性部件碰撞，提高曲面压边结构模具合模精度及可靠性。
3)采用与产品弯边边缘平行的曲面压边圈结构模具，优化毛料成形时受力方式，避免平面压边圈结构因成形深度差产生开裂、起皱等成形缺陷。
以下结合实施例附图对本申请作进一步详细描述。
附图说明
图1是变曲率半扁管零件的理论模型
图2是图1零件的工艺模型
图3是依据工艺模型制作的胀形拉深成形模具
图4是下模结构示意
图5压边圈结构示意
图6是变曲率半扁管零件的成形原理示意
图中编号说明：1零件的理论模型、2弯边线、3端头线、4工艺补偿端、5法兰边、6凹模、7压边圈、8凸模、9第二定位槽、10第一定位槽、11定位板、12凸模工作型面、13通孔、14压边圈上表面、15凹模工作腔、16展开毛料、17顶杆
具体实施方式
参见附图，图1展现的是已知的变曲率半扁管零件的理论模型1。首先，根据零件的理论模型建立零件胀形拉深成形的工艺模型，如图2所示，该工艺模型将零件的理论模型1两侧的弯边线2及两端的端头线3延长并进行工艺补偿，使其成为带圆角工艺补偿端4的型腔，型腔的底面为环形的法兰边5，该法兰边5与理论模型1的弯边线2保持平行；再按照工艺模型制作零件加工的展开毛料；以成形前后毛料与零件表面积相等原则估算展开毛料，展开毛料与法兰边外轮廓及尺寸相近；按照图2所示的工艺模型制造胀形拉深成形模具，该模具由凹模6、压边圈7和凸模8组成，压边圈7是一个中空的环形结构，压边圈的上表面14与凹模6的周边下表面以及工艺模型的法兰边5的曲率匹配，压边圈的下表面与凸模8的周边台匹配，压边圈的两侧分别设有垂直方向的第一定位槽10，凹模6的工作腔15与工艺模型匹配，凹模6的两端分别设有垂直的第二定位槽9，凸模的工作型面12与工艺模型匹配，凸模的工作型面12高度包含了工艺模型的高度和压边圈的高度，凸模的两侧分别设有垂直向上的定位板11，该定位板11与第一定位槽10和第二定位槽9匹配，凸模的周边设有多个通孔13，零件成型时，将所述展开毛料放置到压边圈7与凹模6之间，机床顶杆17通过凸模的周边的通孔13顶压在压边圈的下表面，在冲压力的作用下，使展开毛料四周始终处于凹模与压边圈的压紧状态、且与凹模同步向下运动、机床顶杆逐步下降，定位板11依次插入第一定位槽10和第二定位槽9自动合模，将待成形的板材毛料压拉深进入凹模的工作腔内，板料四周法兰边5始终产生向外的摩擦阻力，在凸模的工作型面12作用下实现产生类似吹气球的胀形拉深变形，成形后半成品与工艺模型一致，最后按照零件的理论模型两侧的弯边线2和两端的端头线3切割即可。

Claims (1)

1.一种变曲率半扁管零件的胀形拉深成形方法，已知零件的理论模型，其特征在于，1)根据零件的理论模型建立零件胀形拉深成形的工艺模型，该工艺模型将零件的理论模型的两侧弯边线及两端的端头线外延进行工艺补偿，使其成为带圆角工艺补偿端的型腔，型腔的底面为曲面的环形法兰边，该法兰边与理论模型的弯边线保持平行；2)按照工艺模型制作零件加工的展开毛料；3)按照工艺模型制造胀形拉深成形模具，该模具由凸模、凹模和压边圈组成，压边圈是一个中空的环形结构，压边圈的上表面与凹模的周边下表面以及工艺模型的法兰边的曲率匹配，压边圈的下表面与凸模的周边台匹配，压边圈的两侧分别设有垂直方向的第一定位槽，凹模的工作腔与工艺模型的外表面匹配，凹模两端分别设有垂直的第二定位槽，凸模的工作型面与工艺模型的内表面匹配，凸模的工作型面高度包含了工艺模型的高度和压边圈的高度，凸模的两侧分别设有垂直向上的定位板，该定位板与第一定位槽和第二定位槽匹配；4)将所述展开毛料放置到曲面压边圈与凹模之间，在外力的作用下将待成形的板材毛料压拉深进入凹模工作腔内成形；5)按照理论模型切割零件即可。
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