CN108817864A - 一种钛合金弧形件成形及定位切割方法 - Google Patents

一种钛合金弧形件成形及定位切割方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钣金冲压成形中滚弯成形领域，特别是涉及一种钛合金弧形件成形及定位切割方法，按零件理论尺寸设计展开料，用激光切割或高压水切割切制毛料坯，并滚弯成形，将毛料装入定位工装并切割，剪切断零件的连接条，锉修去除氧化层，净成形边缘达到周长90％以上；磨修零件边缘，锐边倒圆等细节；交付装配，边缘位置精度达到0.1mm。本发明解决了现有滚弯工艺方法在定位、切割、余量等方面的难点问题，工艺合理，操作简单，定位和切割精度高，尤其在制造舱体口盖、壳体的单曲面零件中，节约制造成本，适于提高效率和生产批量。

Description

一种钛合金弧形件成形及定位切割方法
技术领域
本发明属于钣金冲压成形中滚弯成形领域，特别是涉及一种钛合金弧形件成形及定位切割方法，主要运用滚弯成形技术、精确定位切割加工在常温条件下成形钛合金弧形件。
背景技术
在航空航天领域，钛合金板材的运用不断扩大；且由其制成的舱体蒙皮、发动机口盖、助推器壳体类等零件的使用温度不断提高，常见高塑性的近α相钛合金逐渐被塑性较低但耐高温的近α相、α-β相钛合金取代，并且外形结构多数采取单曲面弧形件相互连接的形式,这种趋势使得钛合金常温滚弯成形及切割加工零件的使用率逐渐增长。虽然热成形、激光打印等新兴技术不断出现，在精度、质量、稳定性等方面不断改进提升，但在效率、能耗、成本等方面还无法和常温滚弯成形及切割加工相比。
目前常温滚弯成形工艺，在钛合金材质滚弯成形对象中仅限于纯钛系列和高塑性的α相钛合金；而塑性较低的近α相、α-β相钛合金由于在滚弯及切割加工中面临回弹大、弧度不稳定、夹持定位难、加工余量大等问题，而影响了常温滚弯技术的推广和应用，由其是余量问题，是企业级项目中决定工艺方案重要因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛合金弧形件成形及定位切割方法，用于钛合金弧形件滚弯成形及精密切割，不需要加热成形、校形，实现成形设计与实施、激光切割工艺的精确定位精密切割。具体技术方案如下：
一种钛合金弧形件成形及定位切割方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤一按零件理论尺寸设计展开料；
步骤二用激光切割或高压水切割切制毛料坯，并滚弯成形；
步骤三将毛料装入定位工装并切割；
步骤四剪切断零件的连接条，锉修去除氧化层，净成形边缘达到周长90％以上；
步骤五磨修零件边缘，锐边倒圆等细节；
步骤六交付装配，边缘位置精度达到0.1mm。
本发明的有益效果
本发明解决了现有滚弯工艺方法在定位、切割、余量等方面的难点问题，工艺合理，操作简单，定位和切割精度高，尤其在制造舱体口盖、壳体的单曲面零件中，节约制造成本，适于提高效率和生产批量。
附图说明
本发明共有9幅附图
图1为本发明一种钛合金弧形件成形及定位切割方法的工艺流程图；
图2为一种钛合金弧形件的最终零件结构示意图；
图3为一种钛合金弧形件技术设计图；
图4为一种钛合金弧形件展开料毛坯结构示意图；
图5为定位工装结构示意图；
图6为实施例1定位切割示意图；
图7为实施例2定位切割示意图；
图8为实施例3结构示意图；
图9为实施例4结构示意图。
图中：1-1左余量区、1-2左连接条、1-4中圆角一、1-5中连接条、1-6右余量区、1-7左连接条、1-8右圆角、1-9中圆角二、1-10左圆角
2-1展左余量区、2-2展左连接条、2-4展中圆角一、2-5展中连接条、2-6展右余量区、2-7展左连接条、2-8展右圆角、2-9展中圆角二、2-10展左圆角
3-1导轨一、3-2下底板、3-3导轨二、3-4上底板、3-5立板、3-6右宽度定位板、3-7滑动槽一、3-8滑动槽二、3-9高固定板、3-10中立板、3-11弧定位块一、3-12弧定位块二、3-13定弧板、3-14左宽度定位板、3-15矮固定板
4-1切割缝隙一、4-2激光头一、4-3右连接条一、4-4左连接条一、
5-1切割缝隙二、5-2激光头二、5-3右连接条二、5-4左连接条二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种钛合金弧形件成形及定位切割方法，用于合金金斜边蒙皮浅滚弯件，包括以下步骤：
步骤一按零件理论尺寸设计展开料；
步骤二用激光切割或高压水切割切制毛料坯，并滚弯成形；
步骤三将毛料坯装入定位工装并切割；
步骤四剪切断零件的连接条，锉修去除氧化层，净成形边缘达到周长90％以上；
步骤五磨修零件边缘，锐边倒圆等细节；
步骤六交付装配，边缘位置精度达到0.1mm。
如图2所示，零件为钛合金弧形件，其结构特点为单曲度弧形曲面、钣金弯曲结构，零件四角倒圆角、且零件内部钻圆孔，周边及孔位尺寸精度要求0.1mm。
如图3所示，技术设计图：按设计弧长、孔位尺寸设计单个零件，母线方向的宽度尺寸比理论尺寸增加0.1；按零件间距离0.3排列，排好多件零件，两端增加左余量区1-1、右余量区1-6；在左圆角1-10和左余量区1-1之间设计左连接条1-2；在右圆角1-8和右余量区1-6之间设计右连接条1-7；在相邻中圆角一1-4和中圆角二1-9之间增加中连接条1-5，中连接条1-5设计2mm×2mm定位方块。
如图4所示，展开料毛坯结构：按设计弧长、孔位尺寸计算展开尺寸，作为单个零件展开毛坯，母线方向的宽度尺寸比理论尺寸增加0.1；按零件间距离0.3排列，排好多件零件，两端增加展左余量区2-1、展右余量区2-6；在展左圆角2-10和展左余量区2-1之间设计展左连接条2-2；在展右圆角2-8和展右余量区2-6之间设计展左连接条2-7；在相邻展中圆角一2-4和展中圆角二2-9之间增加展中连接条2-5，展中连接条2-5设计2mm×2mm展开料定位方块。
如图5所示，定位工装结构：下底板3-2和上底板3-4层叠焊接，在上底板3-4加工滑动槽一3-7和滑动槽二3-8，可供导轨一3-1、导轨二3-3、右宽度定位板3-6在槽内滑动，并靠下底板3-2承载重量；导轨一3-1、导轨二3-3、右宽度定位板3-6采取焊接的连接方式形成可动部分，右宽度定位板3-6上表面设计2mm×2mm凸台弧定位块一3-11、弧定位块二3-12，可用于定位零件在弧长方向的位置；下底板3-2、上底板3-4、立板3-5、右宽度定位板3-6、高固定板3-9、中立板3-10、定弧板3-13、左宽度定位板3-14、矮固定板3-15采取焊接方式形成工装的固定部分，坐落在机床上，定位零件的空间基准。
如图6所示，实例1定位切割宽度较窄零件，采取激光切割的方式，按图中激光头一4-2理论位置切割，形成切割缝隙一4-1，完成一条直线后，零件两边的零件边缘余量在0.1mm至0.15mm；所有零件边缘切割完毕，完成5件零件的精密加工。掰断右连接条一4-3、左连接条一4-4，可完成零件的切分。
如图7所示，实例2定位切割宽度较宽零件，采取激光切割的方式，按图中激光头二5-2理论位置切割，形成切割缝隙二5-1，完成一条直线后，零件两边的零件边缘余量在0.1mm至0.15mm；所有零件边缘切割完毕，完成5件较长零件的精密加工。掰断右连接条二5-3、左连接条二5-4，可完成零件的切分。
完成实例1、实例2成形及定位切割后，将零件边缘进行磨修，精修掰断的部位、激光切割面，并将锐边倒圆去毛刺等细节，可以交付后续装配使用。所加工零件边缘位置精度达到0.1。

Claims (4)

1.一种钛合金弧形件成形及定位切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按零件理论尺寸设计展开料；
步骤二、用激光切割或高压水切割切制毛料坯，并滚弯成形；
步骤三、将毛料装入定位工装并切割；
步骤四、剪切断零件的连接条，锉修去除氧化层，净成形边缘达到周长90％以上；
步骤五、磨修零件边缘，锐边倒圆等细节；
步骤六、交付装配，边缘位置精度达到0.1mm。
2.根据权利要求1所述的钛合金弧形件成形及定位切割方法，其特征在于，所述的钛合金弧形件为单曲度弧形曲面、钣金弯曲结构，零件四角倒圆角、且零件内部钻圆孔，周边及孔位尺寸精度要求0.1mm。
3.根据权利要求1所述的钛合金弧形件成形及定位切割方法，其特征在于,所述步骤一中，按弧形零件理论外形尺寸、孔位尺寸设计单个零件展开尺寸，要求母线方向的宽度尺寸比理论尺寸增加0.1mm，按零件间距离0.3mm排列；排好多件零件时，两端增加左余量区(1-1)、右余量区(1-6)；在左圆角(1-10)和左余量区(1-1)之间设计左连接条(1-2)；在右圆角(1-8)和右余量区(1-6)之间设计右连接条(1-7)；在相邻中圆角一(1-4)和中圆角二(1-9)之间增加中连接条(1-5)，中连接条(1-5)设计2mm×2mm定位方块。
4.根据权利要求1所述的钛合金弧形件成形及定位切割方法，其特征在于,
所述步骤三，定位工装的下底板(3-2)和上底板(3-4)层叠焊接，在上底板(3-4)上加工滑动槽一(3-7)和滑动槽二(3-8)，可供导轨一(3-1)、导轨二(3-3)、右宽度定位板(3-6)在槽内滑动，并靠下底板(3-2)承载重量；导轨一(3-1)、导轨二(3-3)、右宽度定位板(3-6)采取焊接的连接方式形成可动部分，右宽度定位板(3-6)上表面设计2mm×2mm凸台弧定位块一(3-11)、弧定位块二(3-12)，可用于定位零件在弧长方向的位置；下底板(3-2)、上底板(3-4)、立板(3-5)、右宽度定位板(3-6)、高固定板(3-9)、中立板(3-10)、定弧板(3-13)、左宽度定位板(3-14)、矮固定板(3-15)采取焊接方式形成工装的固定部分，坐落在机床上，定位零件的空间基准。
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