CN109226509B - 一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法及其模具 - Google Patents

一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法及其模具 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法及其模具。所述方法包括：将大深度异型曲面铝合金盒形件模具放置于上平台及下平台上；根据待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸，计算坯料的设定展开尺寸及体积；将大深度异型曲面铝合金盒形件模具加热温度至设定温度；将坯料放置于型腔，采用定位销进行定位；将坯料在型腔内持续保温一段时间后，上平台带动凸模移动压合坯料；在坯料热压成形后，上平台带动凸模移动对大深度异型曲面铝合金盒形件开模；凸模带动顶料板移动将大深度异型曲面铝合金盒形件顶出；对大深度异型曲面铝合金盒形件的四个立边开口焊接。本发明解决了大深度无拔模异型曲面铝合金盒形件无法脱模或脱模困难的问题。

Description

一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法及其模具
技术领域
本发明涉及精密钣金加工领域，特别是涉及一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法及其模具。
背景技术
铝合金因具有优异的使用性能，在航空航天、轨道交通、武器装备等领域的应用十分广泛。在轨道交通领域，大尺寸铝合金零件正向着整体化，近净成形方向发展。
对于大深度无拔模异型曲面铝合金盒形件，常规制造方法有两种：一种方法是直接拉伸成形，此种方法由于存在难变形区，造成成形后零件减薄严重，容易出现开裂和起皱等缺陷，且壁厚分布不均匀，此外成形后零件难以脱模；另一种方法是先部分钣金成形，再进行拼焊组装，此种方法成形的零件回弹大，焊接变形难以控制，对零件的精度和质量有很大影响。
发明内容
本发明实施例提供了一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法及其模具，以解决常规制造方法存在难变形区，造成成形后零件减薄严重，容易出现开裂和起皱等缺陷，且壁厚分布不均匀，此外成形后零件难以脱模，且成形的零件回弹大，焊接变形难以控制，对零件的精度和质量有很大影响的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种大深度异型曲面铝合金盒形件模具，包括凸模、凹模、两根拉杆、两个限位螺母、定位销和底座；所述凹模的一端与底座固定连接，另一端设置有容纳坯料的两端开口的型腔；所述凹模靠近所述底座的两端设置容置于所述型腔内的顶料板，所述顶料板的两端外伸于所述凹模；在所述顶料板外伸于所述凹模的两端处设置有对应的第一螺旋通孔，所述第一螺旋通孔呈两端开口结构；所述凸模远离所述凹模的一端设置有外伸于所述凸模的外凸结构，所述外凸结构外伸于所述凸模的两端设置有对应于所述第一螺旋通孔的第二螺旋通孔，所述第二螺旋通孔呈正对于所述凹模的一端开口结构；各所述拉杆的两端形成有分别对应于所述第一螺旋通孔和所述第二螺旋通孔的螺纹，且各所述拉杆贯穿于所述第一螺旋通孔的一侧分别与对应的所述限位螺母固定连接，各所述限位螺母用以对所述拉杆进行限位；所述定位销设置于所述型腔的两端，用以对容纳于所述型腔内的坯料进行定位。
优选地，所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具采用45#钢制成。
优选地，所述型腔的尺寸大小与待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸大小的比例为：1.003～1.007：1。
第二方面，本发明实施例提供了一种，包括上述任一项所述的大深度异型曲面铝合金盒形件模具、坯料、热成形机的上平台和下平台，所述制备方法包括：将所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具放置于所述上平台及所述下平台之上；根据待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸，计算所述坯料的设定展开尺寸及体积；对所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具进行加热，直至加热温度达到设定温度；将设定展开尺寸及体积的所述坯料放置于所述型腔内，并采用所述定位销对所述坯料进行定位；将所述坯料在所述型腔内持续保温一段时间后，所述上平台带动所述凸模向靠近所述凹模的一侧移动，以压合所述坯料，形成所述大深度异型曲面铝合金盒形件；在所述坯料热压成形后，所述上平台带动所述凸模向远离所述凹模的一侧移动，以对所述大深度异型曲面铝合金盒形件开模；所述凸模在向远离所述凹模的一侧移动过程中，带动所述顶料板移动，以将所述大深度异型曲面铝合金盒形件从所述凹模中顶出；对所述大深度异型曲面铝合金盒形件的四个立边开口进行焊接。
优选地，所述根据待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸，计算所述坯料的设定展开尺寸的步骤，包括：根据待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸，采用FormingSuit展开的方式计算所述坯料的设定展开尺寸。
优选地，所述坯料的材质为5083铝合金。
优选地，所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具的开模行程为260mm。
优选地，所述设定温度为350℃。
优选地，所述上平台带动所述凸模向远离所述凹模的一侧移动的移动速度为1mm/min。
优选地，采用手工氩弧焊的焊接方式对所述大深度异型曲面铝合金盒形件的四个立边开口进行焊接。
在本发明实施例中，采用热压蠕变成形方法成形大深度异型曲面铝合金盒形件，可有效避免板材减薄、回弹、开裂和起皱等缺陷，实现零件壁厚均匀；热压蠕变成形得到的大深度无拔模异型曲面铝合金盒形件无需去余量，提高了零件的尺寸精度和型面精度；本方法解决了大深度异型曲面铝合金盒形件无法脱模或脱模困难的问题，对成形设备要求低，无需具有顶出机构。采用热压蠕变成形方法成形大深度无拔模异型曲面铝合金盒形件在尺寸精度、型面精度、表面质量以及壁厚均匀性等方面有显著优势。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种大深度异型曲面铝合金盒形件模具的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法的步骤流程图；
图3是本发明实施例提供的一种大深度异型曲面铝合金盒形件的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种大深度异型曲面铝合金盒形件展开料的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
参照图1，示出了本发明实施例提供的一种大深度异型曲面铝合金盒形件模具的结构示意图，大深度异型曲面铝合金盒形件模具包括凸模1、凹模2、两根拉杆3、两个限位螺母4、定位销6和底座8。
其中，凹模2的一端与底座8固定连接，另一端设置有容纳坯料的两端开口的型腔9，凹模2靠近底座8的两端设置容置于型腔9内的顶料板5，顶料板5的两端外伸于凹模2，在顶料板5外伸于凹模的两端处设置有对应的第一螺旋通孔(图中未示出)，第一螺旋通孔呈两端开口结构。
凸模1远离凹模2的一端设置有外伸于凸模1的外凸结构11，外凸结构11外伸于凸模1的两端设置有对应于第一螺旋通孔的第二螺旋通孔(图中未示出)，第二螺旋通孔呈正对于凹模2的一端开口结构。
各拉杆3的两端形成有分别对应于第一螺旋通孔和第二螺旋通孔的螺纹(图中未示出)，且各拉杆3贯穿于第一螺旋通孔的一侧分别与对应的限位螺母4固定连接，各限位螺母4用以对拉杆3进行限位。
定位销6设置于型腔9的两端，用以对容纳于型腔9内的坯料进行定位。
在本发明地一种优选实施例中，大深度异型曲面铝合金盒形件模具采用45#钢制成，当然，在制作其它铝合金形件时，也可以采用其它材质制作模具，本发明实施例对此不加以限制。
在本发明的另一种实施例中，型腔9的尺寸大小与待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件10的尺寸大小的比例为：1.003～1.007：1，也即大深度异型曲面铝合金盒形件模具的型腔的放大量相较于大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸为3‰～7‰。
本发明实施例提供的大深度异型曲面铝合金盒形件模具，可以采用热压蠕变成形方法成形大深度异型曲面铝合金盒形件，可有效避免板材减薄、回弹、开裂和起皱等缺陷，实现零件壁厚均匀；热压蠕变成形得到的大深度无拔模异型曲面铝合金盒形件无需去余量，提高了零件的尺寸精度和型面精度；本方法解决了大深度异型曲面铝合金盒形件无法脱模或脱模困难的问题，对成形设备要求低，无需具有顶出机构。采用热压蠕变成形方法成形大深度无拔模异型曲面铝合金盒形件在尺寸精度、型面精度、表面质量以及壁厚均匀性等方面有显著优势。
实施例二
参照图2，示出了本发明实施例提供的一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法，包括上述实施例一种的大深度异型曲面铝合金盒形件模具、坯料、热成形机的上平台和下平台，所述制备方法具体可以包括如下步骤：
步骤S1：将所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具放置于所述上平台及所述下平台之上。
在本发明实施例中，大深度异型曲面铝合金盒形件模具可以是采用45#钢制成的，在制备大深度异型曲面铝合金盒形件时，可以将大深度异型曲面铝合金盒形件模具放置于热成形机的上下平台上，上平台从靠近下平台的位置处向上的行程应满足大深度异型曲面铝合金盒形件模具的开模行程足够，本发明实施例中，优选开模行程为260mm。
在具体实现中，对于不同的异型曲面铝合金盒形件的制备，可以采用不同的开模行程，本发明实施例对此不加以限制。
在将大深度异型曲面铝合金盒形件模具放置于上下平台之后，执行步骤S2。
步骤S2：根据待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸，计算所述坯料的设定展开尺寸及体积。
参照图3，示出了本发明实施例提供的一种大深度异型曲面铝合金盒形件的示意图，如图3所示，待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的长宽高分别为1360mm、50mm、150mm，可以根据待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸，计算得到需要添加至型腔内的坯料的尺寸及体积。
在本发明实施例的一种优选实施例中，可以采用FormingSuit展开的方式进行计算，例如，在将上述图3中的待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸展开计算之后，可以得到如图4所示的大深度异型曲面铝合金盒形件展开料尺寸，参照图4，示出了本发明实施例提供的一种大深度异型曲面铝合金盒形件展开料的示意图，如图4所示，大深度异型曲面铝合金盒形件展开料的长度为1570mm，宽度为340mm等。
FormingSuit展开的方式为现有技术中常用的一种展示计算方案，而对于具体的计算过程，本发明实施例在此不再加以详细描述。
在本发明的另一优选实施例中，坯料的材质优选为5083铝合金。
在计算得到坯料的设定展开尺寸及体积之后，执行步骤S3。
步骤S3：对所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具进行加热，直至加热温度达到设定温度。
首先需要对大深度异型曲面铝合金盒形件模具进行加热，以将大深度异型曲面铝合金盒形件模具的加热温度达到设定温度，在本发明的一种优选实施例中，设定温度可以为350℃。
在将大深度异型曲面铝合金盒形件模具加热到设定温度之后，执行步骤S4。
步骤S4：将设定展开尺寸及体积的所述坯料放置于所述型腔内，并采用所述定位销对所述坯料进行定位。
在将大深度异型曲面铝合金盒形件模具加热到设定温度之后，可以将上述计算得到的设定展开尺寸和体积的坯料放置于型腔内，并采用定位销对坯料进行定位，进而执行步骤S5。
步骤S5：将所述坯料在所述型腔内持续保温一段时间后，所述上平台带动所述凸模向靠近所述凹模的一侧移动，以压合所述坯料，形成所述大深度异型曲面铝合金盒形件。
将坯料在型腔内持续保温一段时间之后，可以通过热成形机的上平台带动在将大深度异型曲面铝合金盒形件模具的凸模向靠近凹模的一侧移动，以压合坯料，形成大深度异型曲面铝合金盒形件。
在形成大深度异型曲面铝合金盒形件之后，执行步骤S6。
步骤S6：在所述坯料热压成形后，所述上平台带动所述凸模向远离所述凹模的一侧移动，以对所述大深度异型曲面铝合金盒形件开模。
在坯料热压成形之后，可以控制上平台带动凸模向远离凹模的一侧移动，以实现对大深度异性曲面铝合金盒形件的开模。
在本发明的一种优选实施例中，上平台带动凸模向远离凹模的一侧移动的移动速度为1mm/min，以实现对大深度异性曲面铝合金盒形件的缓慢开模过程。
在对大深度异型曲面铝合金盒形件开模之后，执行步骤S7。
步骤S7：所述凸模在向远离所述凹模的一侧移动过程中，带动所述顶料板移动，以将所述大深度异型曲面铝合金盒形件从所述凹模中顶出。
在对大深度异型曲面铝合金盒形件开模之后，可以在上平台带动凸模向远离凹模的一侧移动的过程中，带动顶料板向远离凹模的一侧移动，从而通过顶料板可以将大深度异型曲面铝合金盒形件从凹模中顶出，进而执行步骤S8。
步骤S8：对所述大深度异型曲面铝合金盒形件的四个立边开口进行焊接。
在大深度异型曲面铝合金盒形件热压蠕变成形并脱模完成后，将大深度异型曲面铝合金盒形件的四个立边的开口处用氩弧焊的方式进行焊接，得到无余量的大深度异型曲面铝合金盒形件。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明的标签绑定设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种大深度异型曲面铝合金盒形件的制备方法，其特征在于，包括大深度异型曲面铝合金盒形件模具、坯料、热成形机的上平台和下平台；
所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具，包括凸模、凹模、两根拉杆、两个限位螺母、定位销和底座；
所述凹模的一端与底座固定连接，另一端设置有容纳坯料的两端开口的型腔；所述凹模靠近所述底座的两端设置容置于所述型腔内的顶料板，所述顶料板的两端外伸于所述凹模；在所述顶料板外伸于所述凹模的两端处设置有对应的第一螺旋通孔，所述第一螺旋通孔呈两端开口结构；
所述凸模远离所述凹模的一端设置有外伸于所述凸模的外凸结构，所述外凸结构外伸于所述凸模的两端设置有对应于所述第一螺旋通孔的第二螺旋通孔，所述第二螺旋通孔呈正对于所述凹模的一端开口结构；
各所述拉杆的两端形成有分别对应于所述第一螺旋通孔和所述第二螺旋通孔的螺纹，且各所述拉杆贯穿于所述第一螺旋通孔的一侧分别与对应的所述限位螺母固定连接，各所述限位螺母用以对所述拉杆进行限位；
所述定位销设置于所述型腔的两端，用以对容纳于所述型腔内的坯料进行定位；
所述制备方法包括：
将所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具放置于所述上平台及所述下平台之上；
根据待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸，采用FormingSuite展开的方式将待形成的大深度异型曲面铝合金盒型件的尺寸展开计算之后，得到大深度异型曲面铝合金盒型件展开料尺寸；
对所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具进行加热，直至加热温度达到设定温度；
将设定展开尺寸及体积的所述坯料放置于所述型腔内，并采用所述定位销对所述坯料进行定位；
将所述坯料在所述型腔内持续保温一段时间后，所述上平台带动所述凸模向靠近所述凹模的一侧移动，以压合所述坯料，形成所述大深度异型曲面铝合金盒形件；
在所述坯料热压成形后，所述上平台带动所述凸模向远离所述凹模的一侧移动，以对所述大深度异型曲面铝合金盒形件开模；
所述凸模在向远离所述凹模的一侧移动过程中，带动所述顶料板移动，以将所述大深度异型曲面铝合金盒形件从所述凹模中顶出；
在大深度异型曲面铝合金盒型件热压蠕变成形并脱模完成后，将大深度异型曲面铝合金盒型件的四个立边的开口处用氩弧焊的方式进行焊接，得到无余量的大深度异型曲面铝合金盒型件。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述坯料的材质为5083铝合金。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具的开模行程为260mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述设定温度为350℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述上平台带动所述凸模向远离所述凹模的一侧移动的移动速度为1mm/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大深度异型曲面铝合金盒形件模具采用45#钢制成。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述型腔的尺寸大小与待形成的大深度异型曲面铝合金盒形件的尺寸大小的比例为：1.003～1.007：1。
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