CN107872991A - 用于蠕变时效成形的部件的造型的模具机构、装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种模具机构(110、210)，其包括：第一支撑构件(120‑1)和第二支撑构件(120‑2)，第一支撑构件(120‑1)和第二支撑构件(120‑2)在第一方向上延伸；多个销模块(130)，其在第一支撑构件(120‑1)与第二支撑构件(120‑2)之间，其中多个销模块(130)中的每个销模块在与第一方向垂直的第二方向上延伸，并且每个销模块包括多个销；其中在多个销模块(130)中的每个销模块中的多个销的端部的高度一同限定用于在蠕变时效成形期间的部件的造型的形状轮廓；以及其中：多个销模块(130)被构造为能够在第一方向上在第一方向上沿着第一支撑构件(120‑1)和第二支撑构件(120‑2)移动，和/或多个销被构造为能够在第二方向上沿着相应销模块移动。

Description

用于蠕变时效成形的部件的造型的模具机构、装置和方法

技术领域

本发明涉及一种模具机构和装置，其用于蠕变时效成形(creep-age forming，CAF)过程的金属部件的造型、特别但不排他地涉及用于金属部件的造型以使其具有蠕变时效成形所需的形状。本发明还涉及一种调节用于蠕变时效成形过程的模具机构的方法。

背景技术

例如商用飞行器翼面等部件的造型是一种复杂操作，因为机翼的结构、尺寸和形状需要根据多种因素来仔细地设计和确定，这些因素包括有效负载需求和采用机翼的特殊飞行器的用途。蠕变时效成形(CAF)已被作为航空航天工业中的一种金属成型技术，用以形成具有复杂曲率且厚度骤然改变的大型整体加强面板，例如翼面和梁(stringer)。

CAF过程比其它过程更好的一个原因在于，通过CAF制造的部件需要低成形应力并包含低残余应力，这增强了抗疲劳强度且提高了最终产品的强度重量比。CAF过程是一种应力松弛和时效硬化的组合过程，这两种现象的同步出现显著降低了持续制造成本。此外，CAF也是喷丸成形的替代方案，喷丸成形属于劳动密集型且因为产生尘土和噪音而对环境具有不利影响。

众多飞行器制造商已经在制造机翼部件的工业中采用CAF以得到上述优点。但是，存在一些与CAF过程有关的问题。

首先，形成大型翼板的成本很高，因为机翼或不同飞行器具有不同的翼型，每个翼型具有专属于特殊飞行器型号的自身复杂需求。需要为每种新机翼设计开发和构建特定工具。用于每种新机翼设计的新工具的开发通常超过数百万美元。而且，工具的维护费用也将加在飞行器的生产寿命上。

其次，需要补偿蠕变时效成形件的回弹(springback)，这需要传统工具的昂贵且耗时的形状矫正。回弹是蠕变成形部件中的残余弹性应力的结果，其使部件在被成形工具的力释放之后弹回到原始形状。由于回弹产生的延时生产和工具修改费用引起巨大的经济影响，且在转化为CAF时甚至会有更大的问题，因为蠕变时效成形件的回弹可能高达80％。翼板的厚度骤然改变还使得更难以准确预测回弹的程度，导致试验期间工具形状的必要修改。

改变传统实体匹配布局的工具形状不仅需要昂贵的精密装置和长时间的加工，还会产生大量的废料。而且，实体模具的重量很重，使得工具维修和处理变困难。

鉴于上述情况，本发明的目的是提供克服传统系统和设备的缺陷的模具机构和装置。

发明内容

本发明的目的是提供相当多地缓解或克服上述问题的装置和方法。

根据本发明的一个方案，提供了一种用于在蠕变时效成形期间的部件的造型的模具机构，该模具机构包括：第一支撑构件和第二支撑构件，第一支撑构件和第二支撑构件在第一方向上在第一方向上延伸；多个销模块，其在第一支撑构件与第二支撑构件之间，其中多个销模块中的每个销模块在与第一方向垂直的第二方向上延伸，并且每个销模块包括多个销；其中多个销模块中的每个销模块中多个销的端部的高度一同限定用于在蠕变时效成形期间的部件的造型的形状轮廓(shape profile)；且其中，多个销模块被构造为能够在第一方向上沿着第一支撑构件和第二支撑构件移动，和/或多个销被构造为能够在第二方向上沿着各个销模块移动。

本发明的其中一些实施例可以通过允许调节销和/或销模块的位置、和/或调节销模块中的销的高度来提供灵活性(flexibility)。该灵活性可以消除制造每个形状所需的唯一成形工具的需求。因此，可以降低研制周期，并且可以消除与附加工具设计有关的维护和制造费用。

本发明的一些实施例可以通过允许添加或移除销模块和/或销被来提供适用性，以便基于某一期待形状来限定控制点而无需对模具机构的其余的结构做出任何改变。

本发明的一些实施例可以通过在模具机构上利用标准可移除部件(例如，销和/或销模块)来提供模块性(modularity)，因此降低制造模具机构的初始费用。此外，在这些实施例的模具机构的个别部件被损坏或被磨损的情况下，更换费用很低，因为可以个别重新生产标准部件而无需更换装置的其余部件。而且，由于模块性，本发明的一些实施例的模具机构可以应用于多种尺寸的部件的生产。

本发明的一些实施例可以允许使用较少的销来限定特定期待的形状轮廓。因此，模具机构比传统工具的重量更轻且可以被容易地运输。

每个销模块中的多个销的高度可以被调节。

多个销模块可以被构造为能够从第一支撑构件和第二支撑构件被移除。

每个销模块的多个销可以被构造为能够从销模块被移除。

每个销模块的多个销的每个销可以被包裹在销壳体中。

每个销模块的多个销壳体可以被构造为能够在第二方向上沿着销模块的长度移动。

多个销模块中的每个销模块可以包括：第一模块架和第二模块架，其定位成彼此相邻且在第二方向上延伸，多个销壳体被接合在第一模块架与第二模块架之间，并且其中第一模块架和第二模块架中的每个模块架可以包括：向内引导构件，其设置成在第二方向上沿着销模块的长度引导多个销壳体的移动。

每个销模块的多个销壳体可以被构造为能够从销模块被移除。

每个销模块可以包括：造型构件，其附接到销模块的销的端部，每个造型构件被设置成呈现由销模块的销的端部的高度限定的形状轮廓。

多个造型构件可以由能够弹性形变的金属材料制成，以呈现由销模块的销的端部的高度限定的形状轮廓。

每个销模块的造型构件可以被磁性地附接到销模块的销的端部。

根据本发明的另一方案，提供了一种用于在蠕变时效成形期间的部件的造型的模具机构，该模具机构包括：第一支撑构件和第二支撑构件，第一支撑构件和第二支撑构件在第一方向上延伸；多个销模块，其在第一支撑构件与第二支撑构件之间，其中多个销模块中的每个销模块在与第一方向垂直的第二方向上延伸，其中每个销模块包括：多个销，其中每个销模块中的多个销的高度是可调节的，以及多个销模块中的每个销模块中的多个销的端部的高度一同限定用于在蠕变时效成形期间的部件的造型的形状轮廓；以及造型构件，其附接到销模块的销的端部，该造型构件设置为呈现所限定的形状轮廓。

多个销模块可以被构造为能够在第一方向上沿着第一支撑构件和第二支撑构件移动。

每个销模块的多个销可以被构造为能够在第二方向上沿着销模块移动。

多个销模块可以被固定到第一支撑构件和第二支撑构件。

每个销模块中的多个销可以被固定到销模块。

根据本发明的另一方案，提供了一种用于在蠕变时效成形期间造型部件的装置，其包括如权利要求17所述的第一模具机构和第二模具机构。

顶部模具和底部模具可以包括相同数量的销，且顶部模具中的每个销的位置与底部模具中的对应销的位置竖直地对准。

根据本发明的另一方案，提供了一种调节如权利要求1至16中任一项所述的用于造型蠕变时效成形的部件的模具机构的方法，该方法包括以下步骤：确定每个所述销模块中的多个销中的每个销的高度和位置以及每个销模块沿第一支撑构件和第二支撑构件的位置，使多个销的位置和高度限定一形状轮廓，该形状轮廓限定对部件进行造型的期待形状；根据该确定，调节以下至少其中一项：每个销模块中的多个销中的每个销的高度、每个销模块中的多个销的位置、以及多个销模块沿着第一支撑构件和第二支撑构件的位置。

参考下述实施例将清楚地显现和阐述本发明的以上和其它方案。

附图说明

下文将仅作为示例参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据第一实施例的本发明；

图2是沿着y方向的图1的装置的剖视图；

图3是示出根据本发明的第一实施例的模具机构的组件的分解图；

图4是示出根据本发明的第一实施例的装置的元件的可能相对移动的示意图；以及

图5是示出使用根据本发明的第一实施例的装置来调节装置和执行蠕变时效成形的方法的流程图。

下文将具体参考本发明的实施例，在附图中示出了本发明的实施例的示例，其中相同附图标记在所有附图中表示的相同元件。

具体实施方式

图1至图4中的附图示出根据本发明的第一实施例的模具机构和装置的结构和组件，其用于蠕变时效成形以便造型飞行器的翼面。

图1是根据第一实施例的本发明。特别地，图1示出包括第一模具机构110和第二模具机构210的装置100，第一模具机构110和第二模具机构210具有相同的整体结构设置。

在使用时，承受蠕变时效成形的飞行器翼面部件300被放置在第一模具机构110与第二模具机构220之间，如图1所示。在该实施例中，x方向对应展度方向(跨度方向，spandirection)，y方向对应弦方向(chord direction)。如图1所示，x方向和y方向彼此垂直。

第一模具机构110包括第一支撑构件120-1、第二支撑构件120-2以及位于第一支撑构件与第二支撑构件120之间的多个销模块130。在该实施例中，第一支撑构件和第二支撑构件具有在第一方向上(x方向)纵向延伸的轨道形状，并且其并列设置以便容纳多个销模块130。

第二模具机构210包括第三支撑构件220-1、第四支撑构件220-2以及位于第三支撑构件与第四支撑构件220之间的多个销模块230。在该实施例中，第三支撑构件和第四支撑构件还具有在第一方向上(x方向)纵向延伸的轨道形状，其并列设置以便容纳多个销模块230。

在本实施例中，第一支撑构件和第二支撑构件110被刚性地固定到第一基部(附图中未示出)，第三支撑构件和第四支撑构件210被刚性地固定到第二基部(附图中未示出)。在本实施例中，支撑构件110、210通过焊接被分别固定到第一基部和第二基部。支撑构件120、220设置在装置100内，使多个销模块130、230可以以滑动的方式被添加到各个支撑构件之间和从各个支撑构件之间被移除。

每个销模块130、230在第二方向上(y方向)纵向延伸。第一模具机构110的销模块130被构造为能够在x方向上沿着支撑构件120的长度移动。同样，第二模具机构210的销模块230被构造为能够在x方向上沿着支撑构件220的长度移动。特别地，在该实施例中，销模块130、230被构造为能够在x方向上沿着各个支撑构件120、220的长度滑动。

一旦销模块130、230被调节至其各自的期待位置以实现造型部件300的期待轮廓形状，其可以被锁定装置暂时地固定到各个支撑构件120、220上，以此防止其在CAF过程期间从期待位置移开。

在该实施例中，锁定装置是设置在多个销模块130、230的每个端部处的螺母和螺栓(附图中未示出)，用以允许销模块130、230螺栓连接到各个支撑构件120、220上。

如图1和图2所示的本实施例的每个销模块130、230包括5个销140、240，这些销被沿着销模块130、230的长度(即，y方向)设置。在本实施例中，销140、240由工具钢制成。销模块130、230中的销140、240的高度是可调节的。

销140、240沿着销模块130、230的设置及其在销模块130、230中的高度是基于造型部件300的形状轮廓所需的曲率和形状。这在图2中示出，图2是图1的装置100的沿y方向的剖视图。由于销模块130、230中的销140、240的位置和高度可以调节，所以无需为了形成部件300的每个新的期待形状而制造新的成形工具。

在该实施例中，销140、240被设置为能够从销模块130、230被移除。因此，有可能从第一模具机构110的销模块130移除销140，且将该销安装在第二模具机构210的销模块240中。

第一模具机构110的销140设置为使销向下，第二模具机构210的销240设置为使销在使用时向上。另外，第一模具机构110的多个销140的位置和第二模具机构240的多个销240的位置被竖直地对准。这在图2的剖视图中清楚示出。参考图3将更详细地解释销模块130、230中的销140、240的组装的细节。

在该实施例中，一旦销140、240在销模块130、230中被调节至所需位置和高度以实现所需形状轮廓，则其被固定就位。销140、240的端部的高度限定形状轮廓，这通过附接到销140、240的造型构件150、250来呈现，这将在下文中解释。

如图1和图2所示，每个销模块130、230还包括：造型构件150、250，其附接到相同的销模块130、230的销140、150的端部。通过将造型构件150、250附接到销的端部，可以用较少的销维持对部件300进行造型的相同形状轮廓，因此降低了材料成本以及模具机构的重量。

换言之，在模具机构110、210中使用造型构件150、250允许在销模块中相邻销之间的间隔更大。相邻销之间的间隔的最佳量可以基于多种因素来确定(例如，通过分析计算和/或数值计算)，所述因素包括材料的材料性质和/或机械性质、部件300的蠕变时效行为、部件300的期待形成的形状(包括在部件300的所有区域上的期待形状的局部曲率和整体曲率)、期待形状需求的控制点的数量、在某些边界条件下(例如，使用计算)的板弯曲和/或梁弯曲的机械性、以及相邻销之间的高度差。作为示例，如果两个相邻销在销模块中的高度差较小，则可以在两个相邻销之间设置较大的间隔。

如图2所示，在本实施例中，第一模具机构110的销140的位置和高度设置为使其对应第二模具机构210的销240的位置和高度。换言之，由第一模具机构110的销140的端部限定的形状轮廓大体上与由第二模具机构210的销240的端部限定的形状轮廓相同。换言之，第一模具机构110的销140的高度与第二模具机构210的对应销240的高度相反。

在本实施例中，多个销140、240的端部由磁性材料制成，且每个销模块130、230的造型构件150、250在销模块130、230中的多个销140、240的端部处被磁性地附接到销140、240。该附接方法允许造型构件150、250沿y方向在销140、240的端部上滑动，但不会沿其它方向分离。该附接方法还允许造型构件150、250在需要的时候能够从多个销140、240被移除。

在该实施例中，造型构件150、250由高强度钢支撑，且其能够弹性形变以便呈现由各个销模块的销的端部限定的形状轮廓。通过沿y方向调节销140、240在各个销模块130、230中的高度来控制每个造型构件150、250的形状和曲率。根据形成部件300的特定形状控制需求来确定每个造型构件150、250的期待形状和曲率。

在该实施例中，一旦销140、240和销模块130、230被调节至其所需的位置，则只有第二模具机构210的销240的高度被刚性地固定到销模块230。一旦第一模具机构110中销140的高度被调节至其所需的位置，其被较低刚性地固定，使得一旦造型构件150、250和部件300接触则销140允许少量的高度再调整。这确保造型构件150、250与部件300之间的最大接触，因此降低了CAF过程中的误差。

在本实施例中，当在CAF过程开始之前第一模具机构110朝向第二模具机构210下降时，安置在第一模具机构110的造型构件150与第二模具机构210的造型构件250之间的部件300将受到来自第一模具机构110的加载。造型构件150、250会形变，其形变方式能够通过部件300的材料行为以及梁弯曲、板弯曲和金属板材成形相结合的知识来预测。

在本发明中，支撑构件120、220、销模块130、230、销140、240以及第一基部和第二基部(附图中未示出)由工具钢制成，并且其一同形成刚性支撑结构。装置100的这些单元由大致刚性的一种材料或多种材料制成且在CAF过程期间经历可忽略的形变。

图3是示出根据本发明的第一实施例的模具机构的组件的分解图。具体地，图3示出第二模具机构210中的销240、销壳体260与销模块230之间的结构关系。

在本实施例中，每个销模块230包括：两个模块架234，其沿y方向并列地纵向延伸。图3中示出单一模块架234，以便示出销240、销壳体260和一个模块架234之间的结构关系。虽然在附图中并未示出，但当模具机构210被完全组装时，销240和销壳体260具有与同一销模块230中的其它模块架相同的结构关系。

如图3所示，模块架234的端部处设有槽232，这允许模块架234沿着第三支撑构件220-1移动，以使销模块230作为整体能够在x方向上以滑动的方式沿着第三支撑构件220-1移动。同样，模块架234的另一端部处(附图中未示出)也设有槽，这允许模块架沿着第四支撑构件220-2移动，以使销模块230作为整体能够在x方向上以滑动的方式沿第四支撑构件220-2移动。

模块架234的侧面上设有呈凸缘形式的引导构件236，以便接合设置在销壳体260的侧面处的槽。销壳体的相反侧上设有另一槽，以便接合设置在另一模块架(附图中未示出)上的引导构件(也呈凸缘的形式)。当完全组装时，销壳体260能够在y方向上以滑动的方式沿着模块架234的长度移动。

一旦销壳体260被调节至其各自的期待位置，可以通过缩小两个模块架234之间的空间(例如，通过一起推动模块架)来将销壳体260暂时地刚性固定到销模块的模块架。

销壳体260处设有通孔262，销240可以通过通孔262被插入并被固定在期待高度处。在该实施例中，通孔262的内表面和销240的本体具有互补的螺纹设置。该设置允许销240被固定地紧固到销壳体260。另外，该设置允许通过旋转来调节销240相对于销壳体260的高度。

图4是示出根据本发明的第一实施例的装置的元件的可能相对移动的示意图。在组装构型中示出了第一支撑构件120-1、模块架134以及保持第一模具机构110的销140的销壳体160。同样，在组装构型中示出了第三支撑构件220-1、模块架234以及保持第二模具机构210的销240的销壳体260。

第三支撑构件220-1、模块架234、销壳体260以及销240之间的可能的相对移动与上述第一模具机构110的对应元件的相对移动相同。为了简要，下文将仅详细描述第一模具机构110中的元件的相对移动。

如图4所示，当组装在第一模具机构110中时，模块架134可以沿着第一支撑构件120-1的长度移动，在附图中由第一双端箭头示出，即在x方向上移动。销壳体160的侧面处的凹槽与模块架134的引导构件136接合，以使销壳体160可以沿着模块架134的长度移动，由第二双端箭头示出，即在y方向上移动。销140通过设置在销壳体160处的通孔插入，且其可以上下(即，正交于x方向和y方向)移动，在附图中由第三双端箭头示出。

虽然参考图1和图2描述了装置100包括第一模具机构110和第二模具机构210，但在替代性实施例中，装置100可以仅包括第一模具机构和第二模具机构的其中仅一个。在装置中仅使用单一模具机构的替代性实施例中，可以在CAF过程中使用其它技术，例如真空袋装，其中部件300的上表面受到均匀分布的压力加载。

在替代性实施例中，代替工具钢，支撑构件120、220、销模块130、230、销140、240以及第一基部和第二基部可以由一种或多种其它适当的材料制成以形成刚性支撑结构。

在替代性实施例中，支撑构件110、210可以通过其它装置(例如机械固定装置，如夹具)分别被刚性地固定到第一基部和第二基部。

在替代性实施例中，根据多种因素(例如，被造型的部件300的所需形状轮廓和材料)，第一模具机构110和第二模具机构210的销140、240可以设置成其它构型。

在替代性实施例中，根据在CAF过程中造型部件的需求，销140、240可以由一种或多种其它适当的材料制成。

在替代性实施例中，代替使用螺母和螺栓，销模块130、230可以由其它锁定装置(如夹具)暂时固定到各个支撑构件120、220。

在替代性实施例中，销模块130、230中的至少一些可以设置为通过固定装置永久地固定到各个支撑构件220、230，使其不可在模具机构110、210中移动且不可从模具机构110、210移除。在这些替代性实施例中，销模块130、230可以与支撑构件120、220一体成型。

在替代性实施例中，销140、240中的至少一些可以设置为通过固定装置永久固定到各个销模块130、230，使其不可在销模块130、230中移动且不可从销模块130、230移除。在这些替代性实施例中，销140、240可以与销模块130、230一体成型。在多个销140、240被固定到销模块130、230的替代性实施例中，销之间的间隔可以均匀和/或根据期待形状轮廓来预先确定。

在替代性实施例中，销壳体160、260中的至少一些可以设置成通过固定装置永久固定到各个销模块130、230，使其不可在销模块130、230中移动且不可从销模块130、230移除。在这些替代性实施例中，销壳体160、260可以与销模块130、230一体成型。

在替代性实施例中，其它适当装置和/或构型可以被用于销240与销壳体260之间、销壳体260与模块架234之间以及模块架234与第三支撑构件220-1之间的接合。例如，销壳体260上可设有凸缘以便与设置在模块架234处的引导构件(例如，呈凹槽的形式)接合，使销壳体260能够沿着模块架234的长度移动。本领域技术人员应该清楚，多种其它接合构件可用于相同的目的。

在替代性实施例中，可以设置其它适当的锁定机构以便将销壳体160、260刚性固定在各个销模块130、230中的适当位置。

在替代性实施例中，根据造型部件的期待形状轮廓，每个销模块130、230可以包括不同数量的销140、240。例如，在这些替代性实施例中，模具机构中的第一销模块可以包括6个销，模具机构中的第二销模块可以包括3个销，而模具机构中的第三销模块可以包括5个销。

在替代性实施例中，销模块130、230的多个销140、240可能不是可调节高度的。替代地，销模块中可安装有不同高度的可移除销，以便限定期待的形状轮廓。

在替代性实施例中，代替高强度钢，造型构件150、250可以由任何适当的弹性金属材料制成，该弹性金属材料的屈服强度足以始终防止其发生塑性形变。在造型构件150、250的材料不是磁性材料的替代性实施例中，造型构件150、250可以通过其它适当的技术被附接到销140、240。

此外，在本发明的其它替代性实施例中，有可能使用装置100组件而没有任何造型构件150、250。在这些实施例中，代替造型构件，设置在装置处的销140、240的端部用于在CAF过程的热处理周期期间使部件300形变且将其保持就位。

虽然被描述为每个销模块130、230包括两个模块架134、234，但在替代性实施例中，销模块130、230可以包括单一元件，例如集成模块架，该模块架能够容纳多个销140、240以及可以沿着支撑构件120、220移动。

虽然描述了装置100和模具机构110、210在CAF过程用于对金属飞行器机翼面板进行造型，但在替代性实施例中，其可以在CAF过程用于任何这样的部件：其最终设计性能需要具有人工时效韧性(artificially aged temper)(高拉伸强度)的材料。其示例包括用于空间运载载具的飞行器机身壁板和等网格构造(isogrid constructions)。而且，在替代性实施例中，装置100和模具机构110、210还可以用于蠕变成形过程中以便对片材进行造型。

图5是示出使用根据本发明的第一实施例的装置调节装置和执行蠕变时效成形的方法的流程图。

该过程开始于步骤S510，其中确定或提供对飞行器翼面部件300进行造型的期待形状。在该实施例中，飞行器翼面部件300由铝合金制成。基于多种因素确定期待形状，这些因素包括最终蠕变时效成形部件300的期待翼型和尺寸。然后，使用蠕变时效成形的特定形状控制需求来确定装置100中用于实现该特定期待形状的多个销140、240的所需位置和高度，其中考虑到部件300的材料特性。

在步骤S520中，根据步骤S510中确定的结果，第一模具机构110和第二模具机构210的销140、240被移动至其各自的期待位置，并被调节至期待高度。

在这之后，在步骤S530中，具有选定厚度的造型构件150、250被附接到第一模具机构110和第二模具机构210中的各个销140、240的端部。正如上述关于图1和图2的描述，造型构件150、250由允许它们能够弹性形变的适当金属材料制成。

如图4所示，销140可以在y方向上沿着销模块的长度、沿着设置在模块架134处的凸缘移动。此外，可以通过如图4所示的方式来调节销140相对于销模块的高度，如果需要，还可以通过使销模块在x方向上沿着模具机构的支撑构件120、220移动来调节销140和240的位置。

在本实施例中，一旦销140、240和销模块130、230被调节至其所需位置，则仅第二模具机构210中的销240的高度被相对于销模块230刚性固定。第一模具机构110中的销140的高度被较低刚性地固定，使得一旦造型构件和部件300接触，则销140允许允许少量的高度再调整。这将确保CAF过程中的造型构件150、250与部件300之间的最大接触。

正如所讨论的，销140、240的端部的不同高度限定一形状轮廓，该形状轮廓对应于对部件300进行造型所期待的形状。一旦造型构件150、250被附接到模具机构中的销，则呈现由每个销模块130、230的销140、240的端部的高度限定的形状轮廓。

在下一步骤S540中，待形成的部件300被置于第二模具机构210的造型构件250的上表面上，其现在呈现期待形状轮廓以便在CAF过程期间对部件进行造型。

在步骤S550中，通过使用起重机降下第一模具机构110来将负载施加到部件300，起重机不是装置100的一部分。在本实施例中，使用阻挡器(不属于装置100的一部分)以使第一模具机构110与第二模具机构210对准。在施加该负载时，造型构件150、250以这样的方式形变：该形变方式能够通过部件300的材料行为以及梁弯曲、板弯曲和金属板材成形相结合的知识来预测。

当部件300完全形变时，即，当部件300达到期待形变形状时，模具机构110、210被锁定就位，使得被形变的部件300和造型构件150、250在后续步骤S560中被固定就位。

在后续步骤S570中，装置100(包括被形变的部件300)然后被传递到且被置于炉(oven)中，炉在一段预定时间中以高温为装置100和被形变的部件300提供热处理周期。在该热处理周期过程期间，随着部件300的材料成分沉淀，部件300经历蠕变形变，这会改变部件300中的合金的微观机构，从而使其强化。

根据部件300的材料来确定热处理周期的参数(例如，温度和持续时间)，且这些参数被设定为使得蠕变时效成形部件300将具有满足期待强度规格的最终金属性能。

在步骤S570中的热处理过程之后，炉在后续步骤S580中被冷却，从而允许装置100和部件300回到室温。

然后从炉中移除被冷却的装置100和部件300，并且将装置100的第一模具机构110升高到足够高的位置(相对于装置100的其余部分)以允许部件300回弹。回弹是弹性应力恢复的结果，其中部件300回弹到其原始形状与由造型构件150、250限定的形状之间的某一形状。

应该理解，在本发明的替代性实施例中，方法步骤可以以与上述不同的顺序执行。例如，步骤S520和S530可以被颠倒顺序地执行，以在将销140、240调节并移动到期待位置和高度之前，使造型构件150、250附接到销140、240。

在替代性实施例中，其它技术可以用于相对于第二模具机构升高或降低第一模具机构。此外，在替代性实施例中，可以在不使用阻挡器的情况下，使用该装置来对准第一模具机构和第二模具机构。

此外，应该理解，在替代性实施例中，一旦销和销模块被调节到所需位置，则可以通过仅使第一模具机构110的销140的高度关于销模块130刚性固定来实现相同的有利效果。同时，第二模具机构210的销240和销模块230的位置被较低刚性地固定，使得一旦造型构件150、250和部件300接触，则第二模具机构210的销240和销模块230的位置允许少量的高度再调整。如上所述，这将实现部件与造型构件之间的接触最大化的相同优点。

根据本发明的实施例，提供了一种在蠕变时效成形期间对部件进行造型的模具机构，该模具机构包括：第一支撑构件和第二支撑构件，第一支撑构件和第二支撑构件在第一方向上延伸；多个销模块，其在第一支撑构件与第二支撑构件之间，其中多个销模块中的每个销模块在与第一方向垂直的第二方向上延伸，并且每个销模块包括多个销；其中在多个销模块的每个销模块中，多个销的端部的高度一同限定在蠕变时效成形期间对部件进行造型的形状轮廓；以及其中多个销模块被构造为能够在第一方向上沿着第一支撑构件和第二支撑构件移动，和/或多个销被构造为能够在第二方向上沿着各个销移动。

本发明的一些实施例允许通过调节销和/或销模块的位置、和/或调节销模块中的销的高度来提供灵活性。附接到销的端部的造型构件呈现由销的端部的高度限定的形状轮廓。该灵活性不需要为了制造每个形状所需的唯一成形工具。因此，降低了研制周期，并且消除与附加工具设计有关的维护和制造费用。

由于本发明的一些实施例具有在整个工具结构中利用标准部件的模块化设计，因此减少了制造装置的初始成本。此外，在模具机构或装置的个别部件被损坏或磨损的情况下，更换费用很低，因为可以个别重新生产标准部件而无需更换装置的其余部件。而且，由于模块化，本发明的一些实施例的模具机构可以应用于可变尺寸的部件的生产。

对于本发明的其中一些实施例，根据本发明的一些实施例，在某一期待形状需要附加控制点的情况下，可以制造附加销模块和/或销并将其添加到模具机构的结构，且不需要对模具机构的其余部分的构件做出改变。同样地，在某一期待形状需要较少的控制点的情况下，可以从模具机构移除现有销模块和/或销，从而降低用于定位和调节销模块的位置以及销的位置和高度的设定时间以及相关人力和/或计算费用。因此，在本发明的这些实施例中，模具机构可以被容易地调节以补偿某一期待形状，而不需要重新加工。

此外，如上所述，在造型构件被附接到模具机构中的多个销的一些实施例中，可使用较少的销来限定所需的特殊形状轮廓。因此，模具机构比传统工具的重量更轻且可以被容易地运输。

应该理解的是，术语“包括”不排除其它元件或步骤且定冠词“一”或“一个”不排除多数。单个过程可以满足权利要求书中所述的多个项目的功能。相互不同的独立权利要求中描述某些手段并不表示不能有利地使用这些手段的组合。权利要求中的任何附图标记不应该被解释为限制权利要求书的范围。

虽然本申请中的权利要求已经被阐述为特征的特殊组合，但应该理解，本发明的公开的范围还包括本文明确或隐含地公开、或以任何概括方式公开的任何新特征或任何特征的新组合，无论是否涉及目前任何权利要求中所要求保护的相同发明，或者是否解决与本发明所述相同的任一或所有技术问题。因而申请人声明，在本申请或源于本申请的任何继续申请的程序期间，可以对这些特征和/或这些特征的组合制定新的权利要求。

虽然已经示出和描述本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不背离本发明的原理、权利要求书所限定的范围的情况下可以在这些实施例中做出修改。

Claims (19)

1.一种用于蠕变时效成形期间的部件的造型的模具机构(110、210)，所述模具机构包括：

第一支撑构件(120-1、220-1)和第二支撑构件(120-2、220-2)，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件在第一方向上延伸；

多个销模块(130、230)，其在所述第一支撑构件与所述第二支撑构件之间，其中所述多个销模块中的每个销模块在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸，并且每个销模块包括多个销；

其中在所述多个销模块中的每个销模块中的所述多个销的端部的高度一同限定一形状轮廓，该形状轮廓用于在蠕变时效成形期间的所述部件的造型；以及

其中：

所述多个销模块被构造为能够在所述第一方向上沿着所述第一支撑构件和所述第二支撑构件移动，和/或

所述多个销被构造为能够在所述第二方向上沿着相应销模块移动。

2.根据权利要求1所述的模具机构(110、210)，其中，所述每个销模块中的所述多个销的高度能被调节。

3.根据权利要求1或2所述的模具机构(110、210)，其中，所述多个销模块(130、230)被构造为能够从所述第一支撑构件和所述第二支撑构件(120、220)被移除。

4.根据前述权利要求中任一项所述的模具机构(110、210)，其中，每个销模块的所述多个销(140、240)被构造为能够从所述销模块被移除。

5.根据前述权利要求中任一项所述的模具机构(110、210)，其中，每个销模块的所述多个销中的每个销被容置在销壳体(132、260)中。

6.根据权利要求5所述的模具机构(110、210)，其中，所述每个销模块的多个销壳体(132、260)被构造为能够在所述第二方向上沿着所述销模块的长度移动。

7.根据权利要求5或6所述的模具机构(110、210)，其中，所述多个销模块(130、230)中的每个销模块包括定位成彼此相邻且在所述第二方向上延伸的第一模块架和第二模块架，所述多个销壳体被接合在所述第一模块架与所述第二模块架之间，

以及其中，所述第一模块架和所述第二模块架中的每个模块架包括向内引导构件，所述向内引导构件设置成在所述第二方向上沿着所述销模块的长度引导所述多个销壳体的移动。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的模具机构(110、210)，其中，所述每个销模块中的多个销壳体(132、260)被构造为能够从所述销模块被移除。

9.根据前述权利要求中任一项所述的模具机构(110、210)，其中，每个销模块包括附接到所述销模块的销的端部的造型构件(150、250)，每个造型构件设置成呈现由所述销模块的销的端部的高度限定的形状轮廓。

10.根据权利要求9所述的模具机构(110、210)，其中，所述多个造型构件(150、250)由能够弹性形变的金属材料制成，以呈现由所述销模块的销的端部的高度限定的所述形状轮廓。

11.根据权利要求9或10所述的模具机构，其中，所述每个销模块的造型构件被磁性地附接到所述销模块的销的端部。

12.一种用于蠕变时效成形期间的部件的造型的模具机构(110、210)，所述模具机构包括：

第一支撑构件(120-1、220-1)和第二支撑构件(120-2、220-2)，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件在第一方向上延伸；

多个销模块(130、230)，其在所述第一支撑构件与所述第二支撑构件之间，其中所述多个销模块中的每个销模块在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸，

其中，所述每个销模块包括：

多个销，其中每个销模块中的所述多个销的高度能被调节，且所述多个销模块中的每个销模块中的所述多个销的端部的高度一同限定一形状轮廓，该形状轮廓用于在蠕变时效成形期间的部件的造型；以及

造型构件，其附接到所述销模块的销的端部，所述造型构件设置为呈现被限定的形状轮廓。

13.根据权利要求11所述的模具机构，其中，所述多个销模块被构造为能够在所述第一方向上沿着所述第一支撑构件和所述第二支撑构件移动。

14.根据权利要求12或13所述的模具机构，其中，每个销模块的所述多个销被构造为能够在所述第二方向上沿着所述销模块移动。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的模具机构，其中，所述多个销模块被固定到所述第一支撑构件和所述第二支撑构件。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的模具机构，其中，每个销模块的所述多个销被固定到所述销模块。

17.一种用于蠕变时效成形期间的部件的造型的装置，包括：第一模具机构和第二模具机构，所述第一模具机构是根据权利要求1至16中任一项所述的模具机构，所述第二模具机构是根据权利要求1至16中任一项所述的模具机构，

其中所述第一模具机构形成所述装置的顶部模具，所述第二模具机构形成所述装置的底部模具，由所述第一模具机构的多个销的端部的高度限定的形状轮廓对应由所述第二模具机构的多个销的端部的高度限定的形状轮廓。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述顶部模具和所述底部模具包括相同数量的销，且所述顶部模具中的每个销的位置与所述底部模具中的对应销的位置竖直地对准。

19.一种调节如权利要求1至16中任一项所述的用于蠕变时效成形的部件的造型的模具机构的方法，所述方法包括以下步骤：

确定每个所述销模块中的多个销中的每个销的高度和位置以及所述每个销模块沿着所述第一支撑构件和所述第二支撑构件的位置，使得所述多个销的位置和高度限定一形状轮廓，所述形状轮廓限定用于部件的造型的期待形状；

根据所述确定，调节以下至少一项：每个销模块中的所述多个销中的每个销的高度、每个销模块中的所述多个销的位置、以及多个所述销模块沿着所述第一支撑构件和所述第二支撑构件的位置。