CN109909421A - 一种用于飞机窗框的组合模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞机窗框的组合模具，包括上模、下模和内模，所述下模上端开设有凹槽，凹槽的上部槽壁设有第一成型面，凹槽底部中心开设有一通孔，内模包括插设在通孔中且可向上顶出的顶杆和位于通孔上方且与凹槽形状匹配的成型端头，成型端头上部侧壁设有第二成型面，合模后，所述第一成型面和第二成型面配合形成飞机窗框锻件的筋部型腔，上模下端面、下模上端面、第一成型面以及第二成型面配合形成飞机窗框锻件的锻造型腔。本发明内模兼具锻件成形及锻后顶出的作用，顶出时避免腹板发生变形，在常规模具筋部型腔处采用分体制造，组合使用，具有脱模顺利、锻件筋部充填饱满、锻件脱模不易变形以及易于制造的优点。

Description

一种用于飞机窗框的组合模具

技术领域

本发明属于飞机窗框制造领域，尤其涉及一种用于飞机窗框的组合模具。

背景技术

飞机窗框，又称旅客观察窗，位于飞机机身两侧，主要作用为：为机舱提供辅助采光，在舱内光线较弱时能利用窗框采光。同时也是紧急情况下的逃生救援观察口，可帮助舱内人员选择合适的逃生路径，以及帮助救援人员了解舱内情况，对旅客的疏散起着重要作用。但飞机客舱外部气压会随着飞机飞行高度升高而降低，温度会随高度增加而降低。使得飞机窗框在服役过程中会不断受到由于舱内外气压差产生的载荷，这要求窗框应具有可靠的疲劳性能、低温力学性能等。

为使飞机窗框满足使用性能和减重性能，通常设计成椭圆形或大圆角矩形的高筋薄壁薄腹板形，参见图4，包括中间空心的腹板6以及设置在腹板6上的筋部7，在锻造成型过程中，腹板中心会生成用于容纳多余金属的连皮，锻造成型后再机械加工将其去掉。其中锻件腹板较薄，厚度约为3.6mm；筋部厚度约为3mm，高度达27mm左右，高宽比较大。由于飞机窗框形状复杂、力学性能要求较高、且锻件型面要求不加工，锻件成形难度较大。目前该类产品完全依赖进口，国内尚不具备该产品生产能力。常规铝合金精锻成形，一般采用上下模通过压机完成，但在采用常规模具而非组合模制造窗框时，由于窗框筋部高度较高、宽度较窄，会出现锻件筋部充填不满和锻后脱模困难，同时常规模具的顶出机构只起顶出作用，其一般是直接上顶腹板中心的连皮，由于腹板较薄，容易导致脱模时锻件腹板及筋部易变形；同时，模具凹槽过窄过深，使得常规整体模具制造十分困难。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种飞机窗框组合模具，其具有脱模顺利、锻件筋部充填饱满、锻件脱模不易变形以及易于制造的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于飞机窗框的组合模具，包括上模、下模和内模，所述下模上端开设有一槽口轮廓与飞机窗框筋部轮廓形状对应的凹槽，所述凹槽的上部槽壁设有与飞机窗框锻件筋部外侧形状对应的第一成型面，凹槽底部中心开设有一通孔，所述内模包括插设在通孔中且可向上顶出的顶杆和位于通孔上方且与凹槽形状匹配的成型端头，所述成型端头连接于顶杆一端，所述成型端头上部侧壁设有与飞机窗框锻件筋部内侧形状对应的第二成型面，合模后，所述第一成型面和第二成型面配合形成飞机窗框锻件的筋部型腔，上模下端面、下模上端面、第一成型面以及第二成型面配合形成飞机窗框锻件的锻造型腔。

本发明基于锻件特点设计一种用于飞机窗框的组合模具，其核心在于内模兼具锻件成形及锻后顶出的作用，内模的成型端头上部侧壁设有第二成型面，其与凹槽上的第一成型面构成筋部型腔以成型锻件筋部，在顶出的时候利用成型端头直接顶出筋部内侧腹板，避免腹板发生变形，在常规模具筋部型腔处采用分体制造，组合使用，避免采用常规整体模具时因模具筋部型腔较深较窄而在锻造过程中产生的憋气及多余润滑剂堆积造成的锻件筋部顶端缺料情况，保证了锻件的精度，在模具制造时可采用分体制造，组合使用，具有易加工的特点，避免了在常规模具整体制造时由于深型腔造成的加工困难，降低了模具制造成本及制造周期，在必要时可通过更换预锻内模而达到增加预锻工序的效果，有效提高锻件研发效率，大大缩短该类产品研发周期。

作为优化，所述成型端头侧壁位于第二成型面下侧设有台阶面，所述台阶面和第一成型面所在的凹槽上部槽壁及第二成型面所在的成型端头上部侧壁在合模后合围形成与飞机窗框锻件筋部形状相匹配的环槽，所述环槽构成所述飞机窗框锻件的筋部型腔。

通过设置台阶面和凹槽上部槽壁及成型端头上部侧壁合围形成环槽，环槽构成筋部型腔，方便对筋部进行成型。

作为优化，所述环槽的深度比飞机窗框锻件筋部高度深1-5mm。

这样设置可以保证模压成型时筋部多余金属能自由流动，减小压机载荷及内模和下模磨损。

作为优化，所述凹槽槽壁与其底面之间以及成型端头侧壁与其底面之间均通过斜面过渡。

采用斜面过渡可以分散下模及成型端头应力，防止应力集中，起到保护下模及成型端头的作用。

作为优化，所述凹槽底面与其斜面以及成型端头与其斜面之间的角度为0°-60°。

这样可以更好分散应力。

作为优化，所述通孔边缘与凹槽斜面底部的距离以及成型端头斜面底部与顶杆之间的距离均不小于50mm。

这样可以使得内模端头底部与凹槽底部形成的承力面足够大以承受模压时的压力。

作为优化，所述成型端头高度与凹槽深度相同，均为120mm-170mm。

作为优化，所述顶杆与成型端头一体成型，两者连接处通过圆角过渡。

这样方便制作和更换内模，减少装配工序，顶杆与成型端头连接处通过圆角过渡，减少应力集中。

作为优化，所述环槽内位于第一成型面及第二成型面下方的两相对槽壁间距为1mm。

这样可以起到消气和便于筋部充填的作用。

附图说明

图1是本发明合模时的剖视图；

图2是本发明开模时的剖视图；

图3是图1中A处的局部放大图；

图4是飞机窗框的结构示意图。

具体实施方式

下面结合例附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：参见图1至图3，一种用于飞机窗框的组合模具，包括上模1、下模2和内模3，所述下模2上端开设有一槽口轮廓与飞机窗框5筋部轮廓形状对应的凹槽4，所述凹槽4的上部槽壁设有与飞机窗框锻件筋部外侧形状对应的第一成型面，凹槽4底部中心开设有一通孔8，所述内模3包括插设在通孔8中且可向上顶出的顶杆9和位于通孔8上方且与凹槽4形状匹配的成型端头10，所述成型端头10连接于顶杆9一端，所述成型端头10上部侧壁设有与飞机窗框5锻件筋部7内侧形状对应的第二成型面，合模后，所述第一成型面和第二成型面配合形成飞机窗框锻件的筋部型腔，上模1下端面、下模2上端面、第一成型面以及第二成型面配合形成飞机窗框锻件的锻造型腔。

本发明基于锻件特点设计一种用于飞机窗框的组合模具，其核心在于内模3兼具锻件成形及锻后顶出的作用，内模3的成型端头10上部侧壁设有第二成型面，其与凹槽4上的第一成型面构成筋部型腔以成型锻件筋部，在顶出的时候利用成型端头10直接顶出筋部7内侧腹板6，避免腹板6发生变形，在常规模具筋部型腔处采用分体制造，组合使用，避免采用常规整体模具时因模具筋部型腔较深较窄而在锻造过程中产生的憋气及多余润滑油堆积情况，从而避免窗框精密模锻过程中锻件型腔充填不满情况，保证了锻件在成形时的精度，在模具制造时可采用分体制造，组合使用，具有易加工的特点，避免了在常规模具整体制造时由于深型腔造成的加工困难，降低了模具制造成本及制造周期，提高模具制造效率，在必要时可通过更换不同内模而达到增加预锻工序的效果，极大地缩短模具制造成本及制造时间，有效提高锻件研发效率，大大缩短该类产品研发周期。

实施时，所述成型端头10侧壁位于第二成型面下侧设有台阶面11，所述台阶面11和第一成型面所在的凹槽4上部槽壁及第二成型面所在的成型端头10上部侧壁在合模后合围形成与飞机窗框锻件筋部形状相匹配的环槽12，所述环槽12构成所述飞机窗框锻件的筋部型腔。

通过设置台阶面和凹槽上部槽壁及成型端头上部侧壁合围形成环槽，环槽构成筋部型腔，方便对筋部进行成型。

实施时，所述环槽12的深度比飞机窗框锻件筋部高度深1-5mm。

这样设置可以保证模压成型时筋部多余金属能自由流动，减小压机载荷及内模和下模磨损。

实施时，所述凹槽4槽壁与其底面之间以及成型端头10侧壁与其底面之间均通过斜面13过渡。

采用斜面过渡可以分散下模及成型端头应力，防止应力集中，起到保护下模及成型端头的作用。

实施时，所述凹槽4底面与其斜面以及成型端头10与其斜面之间的角度为0°-60°。

这样可以更好的分散应力。

实施时，所述通孔8边缘与凹槽4斜面底部的距离以及成型端头10斜面底部与顶杆9之间的距离均不小于50mm。

这样可以使得内模端头底部与凹槽底部形成的承力面足够大以承受模压时的压力。

实施时，所述成型端头10高度与凹槽4深度相同，均为120mm-170mm。

实施时，所述顶杆9与成型端头10一体成型，两者连接处通过圆角过渡。

这样方便制作和更换内模，减少装配工序，顶杆与成型端头连接处通过圆角过渡，减少应力集中。

实施时，顶杆直径比通孔孔径略小，其直径为150mm-160mm，通孔中心与压机顶出器中心一致，顶杆的长度略小于通孔的深度。

实施时，所述环槽内位于第一成型面及第二成型面下方的两相对槽壁间距为1mm。

这样可以起到消气和便于筋部充填的作用。

Claims (9)

1.一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：包括上模、下模和内模，所述下模上端开设有一槽口轮廓与飞机窗框筋部轮廓形状对应的凹槽，所述凹槽的上部槽壁设有与飞机窗框锻件筋部外侧形状对应的第一成型面，凹槽底部中心开设有一通孔，所述内模包括插设在通孔中且可向上顶出的顶杆和位于通孔上方且与凹槽形状匹配的成型端头，所述成型端头连接于顶杆一端，所述成型端头上部侧壁设有与飞机窗框锻件筋部内侧形状对应的第二成型面，合模后，所述第一成型面和第二成型面配合形成飞机窗框锻件的筋部型腔，上模下端面、下模上端面、第一成型面以及第二成型面配合形成飞机窗框锻件的锻造型腔。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：所述成型端头侧壁位于第二成型面下侧设有台阶面，所述台阶面和第一成型面所在的凹槽上部槽壁及第二成型面所在的成型端头上部侧壁在合模后合围形成与飞机窗框锻件筋部形状相匹配的环槽，所述环槽构成所述飞机窗框锻件的筋部型腔。

3.根据权利要求2所述的一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：所述环槽的深度比飞机窗框锻件筋部高度深1-5mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：所述凹槽槽壁与其底面之间以及成型端头侧壁与其底面之间均通过斜面过渡。

5.根据权利要求4所述的一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：所述凹槽底面与其斜面以及成型端头与其斜面之间的角度为0°-60°。

6.根据权利要求4所述的一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：所述通孔边缘与凹槽斜面底部的距离以及成型端头斜面底部与顶杆之间的距离均不小于50mm。

7.根据权利要求1所述的一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：所述成型端头高度与凹槽深度相同，均为120mm-170mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：所述顶杆与成型端头一体成型，两者连接处通过圆角过渡。

9.根据权利要求3所述的一种用于飞机窗框的组合模具，其特征在于：所述环槽内位于第一成型面及第二成型面下方的两相对槽壁间距为1mm。