CN104475510B - 一种y形截面型材二次拉弯成形方法及其拉弯模具 - Google Patents

Abstract

一种Y形截面型材的二次拉弯成形方法，基于型材拉弯设备，有一个拉弯模具，和一个蛇形填充体，该填充体的截面与Y形截面型材上端的V形空腔吻合；将一次拉弯成形后的Y形截面型材从拉弯设备上卸载后进行热处理至新淬火状态进行第二次拉弯，第一次拉弯开始到卸载后热处理，再到完成第二次拉弯的时间总计不超过150分钟。

Description

一种Y形截面型材二次拉弯成形方法及其拉弯模具

技术领域

本发明涉及飞机异型截面型材拉弯成形技术领域，尤其是一种Y形截面型材的二次拉弯成形方法及其拉弯模具。

背景技术

型材拉弯常用于成形各种大型、复杂截面、非对称、变曲率三维型材零件，因而，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、桥梁、电梯和火车等制造业。飞机上的缘条、机身前后段和发动机短舱的长桁等尺寸大、相对弯曲半径大的挤压型材、板弯型材弯曲件，这类零件组成飞机骨架的受力零件，直接影响到飞机的气动力外形，因而形状精度要求很高，生产中普遍采用拉弯成形的方法制造这类零件。汽车车身外金属饰条以及门窗框、流水檐和保险杠及中高档轿车的车身外金属饰条等均采用拉弯工艺成形。

Y形截面型材拉弯成形，由于受截面形状、弯曲半径、材料性能等的影响，拉弯成形过程中型材截面畸变，导致角度和主框缘条面的平度达不到要求；腹板面起皱，需要较大的拉伸量，导致型材截面变窄加剧；淬火后型材严重扭曲变形，需要反复手工校形，冷作硬化现象严重，导致回弹较大。

中国专利CN2206167Y(异形型材拉弯成形模具)介绍了一种工字型整体蛇形填充体作填充料的、使异形型材拉弯成形的模具。包括模体、挡板、整体蛇形填充体和钢丝绳，模体的曲线部分形状和异形型材需要拉弯成形的形状相适应，模体的凹槽的横截面和异形型材的剖面相适应，整体蛇形填充体截面为工字型，由钢丝绳串接，其长度应大于需要拉弯变形的异形型材的长度；工字型的下面部分套入异形型材的内腔，上面部分放在挡板上由挡板支承。这种拉弯成形模具有以下缺点：工字型蛇形填充体大部分结构不参与成形、制造成本高；挡板结构过多，在模具较大时不方便拆卸、存放；适用范围较窄，飞机球面框重要承力零件Y形截面型材等异形型材的拉弯成形中这种工字型整体蛇形填充体不能起到成形效果。

在《大型客机铝锂合金型材拉弯成形关键技术》一文中提出了一种一次拉弯成形的方案，直接对T8状态的铝锂合金进行拉弯成形，即“预拉弯曲，补拉，缷载”,该方法从铝锂合金型材冷拉弯成形的工艺及试验结果回弹比较分析了一次拉弯成形对铝锂合金拉弯成形工艺的适用性，但是这种成形工艺回弹大，成形材料的残余应力大，需消耗较多人工时效校形。文中还提出了一种二次拉弯成形的设想，但由于铝锂合金热处理工艺规范的缺乏，其成型工艺的成熟还面临着困难与挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种Y形截面型材的拉弯成形方法和拉弯模具。这种拉弯方法和拉弯模具能较好地解决异型型材拉弯成形技术中截面畸变、截面变窄、起皱缺陷和回弹问题，并且制造工艺简单，成本低廉，节省大量劳动力，具有较高的经济价值。

一种Y形截面型材的二次拉弯成形方法，基于型材拉弯设备，其特征在于含有以下内容：1)有一个拉弯模具，含有上挡板、靠模、下挡板和紧固螺栓，靠模位于上挡板和下挡板之间，上挡板和下挡板的外轮廓尺寸大于靠模的外轮廓尺寸，靠模的上下表面分别与上挡板的底面和下挡板的表面贴合，靠模的圆弧形外型面与要成型的零件的型面吻合，靠模型面的截面与Y形截面型材的内侧面吻合，还有一个蛇形填充体，该填充体由多块三角形块柔性串接组成，三角形块的截面与Y形截面型材上端的V形空腔吻合；2)在型材拉弯设备平台上安装拉弯模具，将Y形截面型材的端头内侧面贴在靠模的型面上，将蛇形填充体置于Y形截面型材的上端V形空腔内，用上挡板和下挡板以及紧固螺栓将靠模及Y形截面型材的端头固定，并用型材拉弯设备的拉弯夹头夹紧；3)设定拉弯机参数对Y形截面型材进行第一次拉弯；4)将一次拉弯成形后的Y形截面型材从拉弯设备上卸载后进行热处理至新淬火状态；5)将经过步骤4)热处理后的Y形截面型材再次重复步骤2)装夹后保持步骤3)的拉弯参数进行第二次拉弯；6)对Y形截面型材的第一次拉弯开始到卸载后热处理，再到完成第二次拉弯的时间总计不超过150分钟。

本发明的有益效果在于：本发明利用Y形截面型材拉弯模具型材二次拉弯工艺，解决了Y形截面型材零件成形难题，有效抑制了Y形截面型材拉弯过程中的起皱和截面畸变，消除了零件成形隔痕，保证了零件的外形平度和V口角度，保证了零件成形精度和变窄量要求，保证了零件强度要求和外形一致性，利用材料在新淬火状态下的特殊性，极大的减少了型材拉弯后的回弹和残余应力，大幅减少手工修校量，提高了零件成形质量，减少手工修校量，缩短了产品制造周期。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是拉弯模具结构示意图。

图2是拉弯模具结构主视图。

图3是拉弯模具结构俯视图。

图4是带零件的拉弯模具结构剖视图。

图中编号说明：1上挡板、2吊挂、3靠模、4下挡板、5零件、6蛇形填充体

具体实施方式

参见附图，本实施例是用于截面为Y型的型材零件拉弯成形，包括拉弯成形模具和蛇形填充体，拉弯成形模具由上挡板1、吊挂2、靠模3、下挡板4和紧固螺栓组成，靠模3位于下挡板4的上方，靠模3的下表面与下挡板4的上表面贴合，上挡板1位于靠模3的上方，上挡板1的下表面与靠模3的上表面贴合，上挡板1、靠模3和下挡板4通过紧固螺栓进行紧固，在所述上挡板1、靠模3和下挡板4的表面分别均布有多个同心的紧固螺栓安装通孔和两个同心的模具安装通孔，吊挂2位于上挡板1的上方，零件5位于靠模3的外凸型面一侧，靠模的型面与Y形截面型材的内侧面吻合，蛇形填充体6位于零件5上端的V形空腔内，在上挡板1的端面和下挡板4的端面与各紧固螺栓之间有垫圈。

所述上挡板1和下挡板4为呈半圆形，材料为Q235，上挡板1和下挡板4的外轮廓尺寸相同，上挡板1和下挡板4的外轮廓尺寸大于靠模3的外轮廓尺寸。如图3所示，沿着上挡板1的直外轮廓向内偏移60mm，均布八个圆孔，安装紧固螺栓，沿着上挡板1的圆弧形外轮廓向内偏移150mm，均布11个圆孔，安装紧固螺栓。下挡板4具有与上述上挡板1的圆孔所对应的的阶梯孔，并且阶梯孔与上述圆孔同轴。上挡板1上有六个吊挂2的安装孔，下挡板4具有与上述上挡板1的安装孔所对应的阶梯孔，吊挂2的安装孔呈等腰三角形布局。上挡板1上有2个直径132mm的大圆孔，为整个模具的安装定位孔，下挡板4具有与上述上挡板1的定位孔所对应的相同尺寸的圆孔，两个定位孔关于模具中心对称。上挡板1上有三个直径60mm的圆形检测孔，三个圆孔呈直角三角形布局。

所述靠模3呈半圆形，靠模3的材料为Q235，靠模3的圆弧形外形面尺寸由所要成形的零件型面尺寸决定，厚度大于零件5和蛇形填充体6的组合体高度，靠模3的圆弧形外型面与要成型的零件5的型面吻合，靠模3的圆弧形外型面的截面与Y形截面型材的内侧面吻合。靠模3具有十九个与上述上挡板1的紧固螺栓安装孔所对应的相同尺寸的圆孔，并且保持同轴。靠模3具有六个与上述上挡板1的吊挂2安装孔所对应的相同尺寸的圆孔，并且保持同轴。靠模3具有2个与上述上挡板1的定位孔所对应的相同尺寸的圆孔，并且保持同轴。靠模3上具有三个与上述上挡板1的圆形检测孔所对应的圆孔，并且保持同轴，直径为10mm。

所述吊挂2安装在上挡板1的上表面，数量为三个，用于模具整体的搬运，吊挂2的底座为长方形平板，上面有两个安装孔，吊挂2的吊环截面尺寸由整个模具的质量决定。

所述蛇形填充体6呈三角形，蛇形填充体的外形尺寸由Y型材零件上端的V形空腔尺寸决定，蛇形填充体6由180块角度不同的三角块和两根钢丝组成。三角块的端面与Y形截面型材上端的V形空腔配合。在所述三角块的端面上分布有两个连接钢丝的通孔；并且各三角块通孔的中心线保持平行。钢丝通过通孔将180块角度不同的三角块连接合并为一体。

进行拉弯成形前的准备时，将蛇形填充体6置于零件5的V形空腔内,蛇形填充体6的存在，有效抑制了Y形截面型材拉弯过程中的起皱和截面畸变，消除了零件成形隔痕，保证了零件的外形平度和V形空腔的角度,提高了零件成形表面质量。进行拉弯成形时，零件5的两端用拉弯设备夹钳夹紧，接着进行预拉、加压、弯曲及补拉操作。蛇形填充体6位于零件5的V形空腔内，有效克服移动靠模过程中蛇形填充体的脱落问题，方便操作员的拉弯作业，提高产品的合格率的同时减少了操作时间，提高了工作效率。

本发明利用所述拉弯成形模具进行Y形截面型材拉弯成形的具体过程是：

首先在型材拉弯设备平台上安装拉弯模具，将Y形截面型材的端头内侧面贴在靠模的型面上，将蛇形填充体置于Y形截面型材的上端V形空腔内，用上挡板和下挡板以及紧固螺栓将靠模及Y形截面型材的端头固定，并用型材拉弯设备的拉弯夹头夹紧；

其次，设定拉弯机参数，所述的拉弯机参数为：摆臂速度为1.3度/秒，拉伸缸速度为0.4inch/s；紧贴力为3吨，预拉伸量为9mm，补拉伸量为60mm，始终保持所设定的拉弯机参数，对Y形截面型材进行第一次拉弯；

接下来，将一次拉弯成形后的Y形截面型材从拉弯设备上卸载后按材料热处理规范进行热处理至新淬火状态；

再将经过上述热处理后的Y形截面型材再次重复装夹后，保持原有的拉弯参数进行第二次拉弯；

值得强调的是对Y形截面型材的第一次拉弯开始到卸载后热处理，再到完成第二次拉弯的时间总计不超过150分钟。

最后对拉弯后的零件进行精度测量。

以上实施例仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，本发明的拉弯模具结构形式和二次拉弯成形工艺适用于不同尺寸的“Y”字型型材的拉弯成形。本发明模具结构简单易于制造，取材使用方便，制造成本低，经济效益好，具有较高的实际应用价值。

Claims (2)

1.一种Y形截面型材的二次拉弯成形方法，基于型材拉弯设备，其特征在于含有以下步骤：1)有一个拉弯模具，含有上挡板、靠模、下挡板和紧固螺栓，靠模位于上挡板和下挡板之间，上挡板和下挡板的外轮廓尺寸大于靠模的外轮廓尺寸，靠模的上下表面分别与上挡板的底面和下挡板的表面贴合，靠模的圆弧形外型面与要成型的零件的型面吻合，靠模型面的截面与Y形截面型材的内侧面吻合，还有一个蛇形填充体，该填充体由多块三角形块柔性串接组成，三角形块的截面与Y形截面型材上端的V形空腔吻合；2)在型材拉弯设备平台上安装拉弯模具，将Y形截面型材的端头内侧面贴在靠模的型面上，将蛇形填充体置于Y形截面型材的上端V形空腔内，用上挡板和下挡板以及紧固螺栓将靠模及Y形截面型材的端头固定，并用型材拉弯设备的拉弯夹头夹紧；3)设定拉弯设备参数对Y形截面型材进行第一次拉弯；4)将一次拉弯成形后的Y形截面型材从拉弯设备上卸载后进行热处理至新淬火状态；5)将经过步骤4)热处理后的Y形截面型材再次重复步骤2)装夹后保持步骤3)的拉弯设备参数进行第二次拉弯；6)对Y形截面型材的第一次拉弯开始到卸载后热处理，再到完成第二次拉弯的时间总计不超过150分钟。

2.一种实施权利要求1所述的Y形截面型材的二次拉弯成形方法的拉弯设备，含有一个拉弯模具和一个蛇形填充体，其特征在于，所述的拉弯模具含有上挡板、靠模、下挡板和紧固螺栓，靠模位于上挡板和下挡板之间，上挡板和下挡板的外轮廓尺寸大于靠模的外轮廓尺寸，靠模的上下表面分别与上挡板的底面和下挡板的表面贴合，靠模的圆弧形外型面与Y形截面型材零件的型面吻合，靠模的型面与Y形截面型材的内侧面吻合，所述的蛇形填充体，由多块三角形块柔性串接组成，三角形块的截面与Y形截面型材上端的V形空腔吻合。