CN106311851B - 一种大长宽比半扁管零件拉深缺陷克服方法 - Google Patents

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Abstract

一种大长宽比半扁管零件拉深缺陷克服方法，根据零件的理论模型设计零件拉深成形的工艺模型，根据工艺模型优化设计展开毛料，先使其板料的纤维方向与零件的长度方向保持平行，根据理论模型的长度和宽度方向弧长成形前后相等的原则制作与法兰边形状相似的初步轮廓，再将初步轮廓的长度方向两端中部区域分别外延凸出为补偿余料，再在展开毛料两端的补偿余料的上下表面增加摩擦层；最后将展开毛料放置到按上述工艺模型制造的模具上拉深成形即可。

Description

一种大长宽比半扁管零件拉深缺陷克服方法
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，具体是一种克服拉深缺陷的方法，尤其适用于克服大长宽比板制半扁管模具制造误差、板料厚度公差产生的配合间隙不均引起的成形缺陷。
背景技术
在板材拉深成形领域，克服拉深成形缺陷一直是生产中的重大难题，往往因法兰边压料区配合间隙不均，导致同时产生破裂与起皱缺陷。申请人的在先专利，申请号2014105644483，公开了一种半扁管胀形拉深成形方法及成形模具；通过使板料产生吹气球方式的胀形拉深方法，在减少半扁管受力不均产生的起皱方面起到一定效果。但是针对长宽比大于3：1且长度大于1.5米的带曲率半扁管仍然存在一定的生产缺陷。产生缺陷的原因主要有三个方面，一是大型模具热处理或加工变形量大；二是大尺寸板料容易厚度不均；三是零件长宽比严重失调。导致凹模与压边圈的压料区配合间隙不均，长度方向与宽度方向压边摩擦阻力分布不合理，实际拉深容易同时出现起皱与断裂相互矛盾的问题。传统克服缺陷的主要有两个方面，一是通过试压根据板料边缘流动情况，打磨模具边缘材料流动量少的局部区域，二是在边缘流动量少的局部区域垫厚度稍大于板料的垫片。但由于板料的厚度不稳定性以及模具高压受力变形，导致垫片放置位置、垫片厚度、模具打磨量难以把握，以上原因导致模具打磨返修工作量大，试模周期长，甚至经过反复修模、试模产品拉深质量更加不稳定。
发明内容
为了解决现有技术无法克服的大长宽比半扁管模具及板料配合精度误差产生的缺陷，本申请的目的在于提供一种大长宽比半扁管零件拉深缺陷克服方法，其采取的技术方案如下：
一种大长宽比半扁管零件拉深缺陷克服方法，已知零件的理论模型，其特征在于：1)根据零件的理论模型设计零件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边界延长并进行工艺补偿，使其成为带圆角工艺补充端的型腔，型腔的底面为环形的曲面法兰边，该法兰边与理论模型的弯边线保持平行；2)根据工艺模型优化设计展开毛料，先使其板料的纤维方向与零件的长度方向保持平行，根据理论模型的长度和宽度方向弧长成形前后相等的原则制作与法兰边形状相似的初步轮廓，再将初步轮廓的长度方向两端中部区域分别外延凸出为补偿余料；3)再在展开毛料两端的补偿余料的上下表面增加摩擦层；4)最后将步骤3)所述的展开毛料放置到按上述工艺模型制造的模具上拉深成形即可。
本申请的有益效果在于：
1)通过展开毛料两端外凸出的补偿余料以及补偿余料区域的摩擦层，增加了零件成形时长度方向法兰边摩擦力，克服模具及板料公差引起横向摩擦力过大，使零件产生橡皮拉伸长度缩短效应导致的起皱缺陷，同时避免转角法兰边增厚摩擦力剧增导致的开裂缺陷。
2)通过将板料纤维方向与零件长度方向保持一致，确保了零件长度方向拉深成形工艺性优于宽度方向拉深成形工艺性；避免摩擦层厚度过大导致长度方向R区的断裂，提高拉深安全系数，使拉深参数更易于控制，降低操作难度，进一部提高了拉深胀形防皱效果。
3)在展开毛料两端的补偿余料上增加摩擦层，不仅提高零件长度方向成形所需摩擦力，同时降低了模具配合间隙的要求，降低模具制造精度要求，可以极大减少修模及试模工作量。
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是展开毛料示意
图4是补偿余料增加摩擦层示意
图中编号说明：1理论模型、2弯边线、3边界、4工艺模型、5补充端、6法兰边、7转角增厚区、8宽度方向弧长、9长度方向弧长、10展开毛料、11初步轮廓、12补偿余料、13摩擦层
具体实施方式
参见附图，图1展现的是一个待加工半扁管零件的理论模型，该零件理论模型的长宽比约3.2：1，且长度尺寸约1.5米。按照该理论模型1设计的模具长比宽达到4：1，此类大型模具压边区域配合精度难免出现误差，导致板料拉深成形时出现各种断裂及起皱缺陷。根据本发明的方案，可以有效克服拉深成形缺陷。具体实施方法如下：
首先根据理论模型1设计的工艺模型4，如图2所示。该工艺模型4将理论模型1两侧的弯边线2及两端的边界3延长并进行工艺补偿，使其成为带圆角工艺补充端5的型腔，型腔的底面为宽度20-30mm的环形法兰边6，该法兰边6与理论模型1的弯边线2保持平行。其次根据工艺模型4优化设计展开毛料10，如图2所示，先使其板料的纤维方向与零件的长度方向保持平行，使展开毛料长度方向与板料的纤维方向一致，以此缓解零件长度方向摩擦力过大引起开裂的缺陷，提高可实施性。根据理论模型1的长度和宽度方向弧长成形前后相等的原则制作与法兰边6形状相似的初步轮廓11，展开毛料的长度与工艺模型的长度方向弧长9相等，展开毛料的宽度与工艺模型的宽度方向弧长8相等，再将初步轮廓11的长度方向两端中部区域分别外延凸出为补偿余料12；在拉深成形前要在补偿余料12的上下表面涂敷一定厚度的摩擦层13，该摩擦层可以是850胶，或者清漆，或者铺设塑料薄膜等措施实施，目的是加大法兰边6其余区域与模具的配合间隙，即达到减少零件宽度方向与转角增厚区7与模具之间的摩擦力，又达到增加了零件长度方向与模具的摩擦力目的，如图4所示。最后将所述展开毛料10放置到按上述工艺模型4制造的凹模与压边圈之间拉深成形，摩擦层13高压下受力压缩，压边力集中于两端外凸出补偿余料12区域，其余区域处于半压紧状态；改善零件长度方向摩擦阻力与零件宽度方向的摩擦阻力分布，使展开毛料10持续产生以长度方向延伸为主变形的胀形拉深成形。

Claims (2)

1.一种大长宽比半扁管零件拉深缺陷克服方法，已知零件的理论模型，其特征在于：1)根据零件的理论模型设计零件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边界延长并进行工艺补偿，使其成为带圆角工艺补充端的型腔，型腔的底面为环形的曲面法兰边，该法兰边与理论模型的弯边线保持平行；2)根据工艺模型优化设计展开毛料，先使其板料的纤维方向与零件的长度方向保持平行，根据理论模型的长度和宽度方向弧长成形前后相等的原则制作与法兰边形状相似的初步轮廓，再将初步轮廓的长度方向两端中部区域分别外延凸出为补偿余料；3)再在展开毛料两端的补偿余料上增加摩擦层；4)最后将步骤3)所述的展开毛料放置到按上述工艺模型制造的模具上拉深成形即可。
2.如权利要求1所述的大长宽比半扁管零件拉深缺陷克服方法，其特征在于在展开毛料两端的补偿余料的上下表面涂抹一层摩擦层，该摩擦层是胶或清漆。
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