CN110788194B - 基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置及其使用方法，其中，带有移动式侧压块的装置用于板料钣金成形零件，包括：底座、模具、盖板及侧压块；模具设置在底座上，模具的有效模面与零件的内表面一致，盖板设置在模具上且与模具盖合，以夹紧板料；侧压块包括：侧压块本体、支撑部和移动部，侧压块本体的上端面用于搭放板料，支撑部与侧压块本体连接，支撑部的有效型面朝底板方向向下倾斜，且有效型面的形状与板料边界区域形状相配合，移动部与侧压块本体下端面相连接，成形过程中使侧压块沿远离模具方向移动，板料边界区域在侧压块移动下易于进入变形状态，使板料更容易进入塑性变形状态，且有利于贴膜，减少起皱，完成成形后，板料完全贴膜。

Description

基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及飞机钣金零件制造领域的一种橡皮囊成形技术，具体涉及一种基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置及其使用方法，特别适用于大曲率凸弯边零件以减少起皱和提高贴膜度。

背景技术

橡皮囊成形技术是利用橡皮囊作为弹性凸模或凹模，液压油作为传压介质，使金属板料沿刚性凹模或凸模成形的一种软膜成形方法,是制造航空钣金零件的重要方法之一。其中，大曲率凸弯边类零件橡皮成形过程中最主要的问题是板料周向因压缩失稳而引起的起皱，现有技术一般采用侧压块方法，通过板料与侧压块的摩擦阻力来增加板料的拉伸作用，从而减小周向的压应力来控制起皱。但目前对于侧压块的设计研究较少，参数控制也相对困难。比如，模具与侧压块之间的距离以及板料在侧压块上搭边量，距离过小会导致板料流入不充分，不能成形；过大则会导致变形区材料悬空部分加大，由于悬空材料抗失稳能力差，更容易发生起皱；同时，搭边量过多会使板料受到的摩擦力加大，从而板料有被拉裂的危险。因此，迫切需要一种侧压块设计方法来完善带侧压块的橡皮囊成形技术，继而提高凸弯边类零件的成形质量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置。

本发明的第二方面提出一种基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置的使用方法。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置，用于板料钣金成形零件，包括：底座、模具、盖板及侧压块；所述模具设置在底座上，模具的有效模面与零件的内表面一致，所述盖板设置在模具上且与模具盖合，以夹紧板料；所述侧压块包括：侧压块本体、支撑部和移动部，所述侧压块本体的上端面用于搭放板料，所述支撑部与侧压块本体连接，所述支撑部的有效型面朝底座方向向下倾斜，且有效型面的形状与板料边界区域形状相配合，所述移动部与侧压块本体下端面相连接，使侧压块沿远离模具方向移动，板料边界区域在侧压块移动下易于进入变形状态。

优选地，还包括：第一销钉，所述盖板形状与模具形状相配合，使盖板盖紧模具以夹紧板料，所述盖板上设置有第一销孔，所述模具上端面设置有第二销孔，将第一销钉插入第一销孔和第二销孔使盖板和模具形成可拆卸连接。

优选地，所述底座上设置有第二销钉，所述模具下端面设置有第三销孔，所述第二销钉插入第三销孔将模具与底座连接。

优选地，所述移动部包括凹槽和滚针，所述凹槽为侧压块本体下端面向侧压块本体上端面凹陷的槽状结构，所述滚针置于凹槽内与凹槽间隙配合，使滚针可在凹槽内滚动。

优选地，所述支撑部与侧压块本体一体成形，所述支撑部朝底座方向向下倾斜的角度为45°～70°，支撑部朝底座方向向下倾斜的高度为成形高度的0.5～1倍，所述成形高度为板料边界区域外沿边至成形弯折边的距离，支撑部的有效型面与侧压块本体连接的边缘为曲面，所述曲面的半径为板料厚度的6～10倍。

优选地，所述模具的有效模面和盖板外沿均为向侧压块方向凸弯的圆曲面，板料边界区域外沿为向侧压块方向凸弯的圆曲面，所述支撑部的有效型面为朝远离模具方向凹弯的圆曲面，板料边界区域外沿的圆曲面弧度与支撑部的有效型面的圆曲面弧度一致。

优选地，还包括：侧压块罩，所述侧压块罩设置在底座上，侧压块罩为一端具有开口的腔体，使侧压块能容纳于侧压块罩内。

优选地，所述底座上设置有第三销钉，所述侧压块罩下端面设置有第四销孔，所述第三销钉插入第四销孔将侧压块罩与底座连接，所述侧压块的腔体形状与侧压块的形状相配合。

优选地，所述侧压块罩上设置有加强筋。

本发明的第二方面提供了一种如上述任一技术方案所述的带有移动式侧压块的装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：装配装置，将带有移动侧压块的装置进行装配；

步骤2：调节初始距离，调节侧压块与模具之间的初始距离，使其不小于成形高度的0.25倍；

步骤3：固定板料，将板料放置在模具上固定，并用盖板压紧；

步骤4：成形，施加橡皮囊压力，成形零件。

本发明的成形原理是：板料在橡皮囊的压力下沿着模具成形，边界内材料受到压应力容易起皱，侧压块与板料间的摩擦力产生的附加拉应力可以与压应力相抵，从而防止其起皱；同时，侧压块设计为“可移动式”，在受到压力后可沿远离模具方向移动，这种类似于主动“拉扯”的作用使边界内材料更容易进入塑性变形状态，更有利于成形；同时，模具与侧压块间的距离增大，保证了板料充分的流入,侧压块也起到了增压的作用，因此成形效果好。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、板料在橡皮囊的压力及与侧压块的摩擦力的作用下，沿着侧压块下滑并开始向模具和侧压块间移动，同时侧压块沿着远离模具方向移动，板料在侧压块类似主动“拉扯”的作用下更容易进入塑性变形状态，模具与侧压块间的距离增大，有益于板料充分的流入，更有利于零件贴膜，减少起皱。

2、本发明的带有“移动式侧压块”的装置在成形过程中可加大侧压块与模具间的距离，故其初始距离可以设的小一些，进一步，板料的尺寸可不必加大过多甚至无需加大，这就使板料的抗失稳能力增强，提高贴膜精度，在一定程度上也减少了后续加工的工序。

3、本发明采用的带有“移动式侧压块”的装置定位、装配方法简单，易于实现推广。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的板料成形零件的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的展开板料成形零件的结构示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的带有移动式侧压块的装置的结构示意图；

图4示出了根据本发明的又一个实施例的带有移动式侧压块的装置的结构示意图；

图5示出了根据本发明的再一个实施例的带有移动式侧压块的装置的结构示意图；

图6示出了根据本发明的再一个实施例的带有移动式侧压块的装置的结构示意图；

图7示出了根据本发明的再一个实施例的带有移动式侧压块的装置的结构示意图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的带有移动式侧压块的装置使用方法的流程示意图；

其中：1板料；2底座；3模具；31第二销孔；4侧压块；41侧压块本体；42支撑部；431凹槽；432滚针；5盖板；51第一销孔；6、侧压块罩；7第一销钉；8第二销钉；9第三销钉。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图8描述根据本发明一些实施例所述基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置及其使用方法。

在本发明第一方面的实施例中，如图3至图7所示，本发明提供一种基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置，用于板料1钣金成形零件，包括：底座2、模具3、盖板5及侧压块4；模具3设置在底座2上，模具3的有效模面与零件的内表面一致，盖板5设置在模具3上且与模具3盖合，以夹紧板料1；侧压块4包括：侧压块本体41、支撑部42和移动部，侧压块本体41的上端面用于搭放板料1，支撑部42与侧压块本体41连接，支撑部42的有效型面朝底座方向向下倾斜，且有效型面的形状与板料1边界区域形状相配合，移动部与侧压块本体41下端面相连接，使侧压块沿远离模具3方向移动，板料1边界区域在侧压块移动下易于进入变形状态。

在该实施例中，板料1的一端在模具3上固定后由盖板5盖压在模具3上，以夹紧板料1，板料1的另一端搭放在侧压块本体41的上端面，支撑部42的有效型面(即成形时与板料1接触的表面)朝底座方向向下倾斜，且有效型面的形状与板料1边界区域形状相配合，同时侧压块本体41下端面与移动部相连接，随着橡皮囊对板料1施加向下的压力，板料1在橡皮囊的压力和侧压块的摩擦力作用下沿着支撑部42下滑并开始向侧压块4和模具3之间移动，支撑部42对板料1边界区域起支撑作用，同时橡皮囊对侧压块的压力，使侧压块4在移动部的作用下，沿远离模具3的方向移动，对板料1边界区域起到了类似拉扯的作用，同时模具3与侧压块间的距离增大，因此使板料1更容易进入塑性变形状态，且有利于贴膜，减少起皱，完成成形后，板料1完全贴膜。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图3和图4所示，还包括：第一销钉7，盖板5形状与模具3形状相配合，使盖板5盖紧模具3以夹紧板料1，盖板5上设置有第一销孔51，模具3上端面设置有第二销孔31，将第一销钉7插入第一销孔51和第二销孔31使盖板5和模具3形成可拆卸连接。

在该实施例中，板料1的一端放置在模具3上，盖板5与模具3之间通过销钉和销孔的配合实现可拆卸的连接，使板料1的一端盖压在模具3上，以固定板料1，盖板5的形状与模具3形状相配合，使板料1的固定效果更好，同时盖板5和模具3可拆卸连接可便于更换板材。

在实际操作中，盖板5和模具3也可以折叠连接，在固定板料1时，打开盖板5，将板料1放置在模具3上，盖合盖板5即可，上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可以有各种改变和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图4所示，底座2上设置有第二销钉8，模具3下端面设置有第三销孔，第二销钉8插入第三销孔将模具3与底座2连接。

在该实施例中，第二销钉8可以是固定在底座2上，也可以是第二销钉8与底座2可拆卸连接。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图3至图7所示，移动部包括凹槽431和滚针432，凹槽431为侧压块本体41下端面向侧压块本体41上端面凹陷的槽状结构，滚针432置于凹槽431内与凹槽431间隙配合，使滚针432可在凹槽431内滚动。

在该实施例中，移动部为凹槽431和滚针432，滚针432在凹槽431内滚动，实现侧压块向远离模具3的方向移动。在实际操作中，移动部也可以为滚轮，其他使侧压块可以移动方式均可以，上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可以有各种改变和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图3至图7所示，支撑部42与侧压块本体41一体成形，支撑部42朝底座方向向下倾斜的角度为45°～70°，支撑部朝底座方向向下倾斜的高度为成形高度的0.5～1倍，成形高度为板料1边界区域外沿边至成形弯折边的距离，支撑部42的有效型面与侧压块本体41连接的边缘为曲面，曲面的半径为板料1厚度的6～10倍。

在该实施例中，支撑部42与侧压块本体41为一体，当然在实际操作中也可以不为一体，上述仅为本发明的优选的实施例，支撑部42的有效型面与侧压块本体41连接的边缘为曲面，使板料1在随支撑部42下滑得到缓冲，使板料1更容易进入塑性变形状态。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图3至图7所示，模具3的有效模面和盖板5外沿均为向侧压块方向凸弯的圆曲面，板料1边界区域外沿为向侧压块方向凸弯的圆曲面，支撑部42的有效型面为朝远离模具3方向凹弯的圆曲面，板料1边界区域外沿的圆曲面弧度与支撑部42的有效型面的圆曲面弧度一致。

在该实施例中，模具3的有效模面和盖板5外沿均为向侧压块方向凸弯的圆曲面，板料1边界区域外沿为向侧压块方向凸弯的圆曲面，支撑部42的有效型面为朝远离模具3方向凹弯的圆曲面，板料1边界区域外沿的圆曲面弧度与支撑部42的有效型面的圆曲面弧度一致这仅为根据待成形零件的形状而进行的一个具体实施例，在实际操作中，模具3的有效模面、盖板5以及支撑部42的有效型面均可根据待成形零件形状的不同设计出不同的形状，上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可以有各种改变和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图3至图7所示，还包括：侧压块罩6，侧压块罩6设置在底座2上，侧压块罩6为一端具有开口的腔体，使侧压块4能容纳于侧压块罩6内。

在该实施例中，侧压块罩6在橡皮囊对侧压块实施向下压力时，起到防止橡皮囊阻挡侧压块移动，并对侧压块移动的距离进行限制的作用。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图3所示，底座2上设置有第三销钉9，侧压块罩6下端面设置有第四销孔，第三销钉9插入第四销孔将侧压块罩6与底座2连接，侧压块的腔体形状与侧压块的形状相配合。

在该实施例中，第三销钉可以是固定在底座2上，也可以与底座2可拆卸连接，侧压块罩6通过销钉和销孔配合设置在底座2上，侧压块罩6的腔体形状与侧压块的形状相配合，使侧压块更易于容纳于侧压块罩6中。

在本发明的一个实施例中，优选地，侧压块罩6上设置有加强筋。

在该实施例中，侧压块罩6上设置有加强筋，防止侧压块罩6在橡皮囊的压力下，中间部分形成塌陷，加强筋可设置在侧压块罩6上端面上，但形状尽量平滑，以防磨损橡皮囊，加强筋也可以设置在侧压块罩6上端面内侧，但不能影响侧压块容纳于侧压块罩6,在实际设计中要校核其刚度，根据实际情况可设置加强筋。

在本发明第二方面实施例中，如图8所示，本发明提供了基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：装配装置，将带有移动侧压块的装置进行装配；

步骤2：调节初始距离，调节侧压块与模具3之间的初始距离，使其不小于成形高度的0.25倍；

步骤3：固定板料1，将板料1放置在模具3上固定，并用盖板5压紧；

步骤4：成形，施加橡皮囊压力，成形零件。

本发明提供了基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置的使用方法，首先，将带有移动侧压块的装置进行装配，然后调节侧压块与模具3之间的初始距离A，该初始距离A不应小于成形高度H的0.25倍，从而保证在成形过程中，零件与侧压块能完全脱离，支撑部42朝底座方向向下倾斜的角度α为45°～70°，支撑部朝底座方向向下倾斜的高度D为成形高度H的0.5～1倍，成形高度H为板料1边界区域外沿边至成形弯折边的距离，支撑部42的有效型面与侧压块本体41连接的边缘为曲面，曲面的半径R为板料1厚度的6～10倍，侧压块远离模具3的一端距侧压块罩6内后壁的初始距离为C。再然后，将板料1放置在模具3上固定，盖上盖板5，将第一销钉插入第一销孔和第二销孔中，使板料1用盖板5压紧，最后，施加橡皮囊压力，成形零件，侧压块与模具3之间的距离在成形结束时，达到最大，而侧压块远离模具3的一端距侧压块罩6内后壁的距离在初始位置时最大，成形结束后为最小。在成形的过程中，在橡皮囊的压力下，板料1沿模具3成形，同时侧压块在橡皮囊压力和板料1的摩擦力下沿着远离模具3方向移动，使橡皮更好的流入，有利于贴膜，在这个过程中，侧压块对板料1类似主动拉扯的作用，使板料1更容易进入塑性变形状态，减少起皱，完成成形后，板料1完全贴膜。

在本发明的一个实施例中，如图1、图2、图5和图8所示，根据零件的参数对带有移动侧压块的装置进行设计和装配。如图1中零件的水平部分宽度W＝200mm、零件的弯折部分为扇形曲面，曲面半径R₀＝200mm、板料1零件的水平部分与板料1零件的弯折部分的连接处为曲面，曲面半径r＝5mm、成形高度H＝46.5mm、零件厚度为1.5mm，依据上述图1中零件数模，设计模具3，其高度为70mm；移动式侧压块装置主要参数：α＝55°；A＝15mm；D＝30mm；R＝10mm；C＝20mm。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中。

Claims (10)

1.一种基于橡皮囊成形带有移动式侧压块的装置，用于板料钣金成形零件，其特征在于，包括：底座、模具、盖板及侧压块；所述模具设置在底座上，模具的有效模面与零件的内表面一致，所述盖板设置在模具上且与模具盖合，以夹紧板料；所述侧压块包括：侧压块本体、支撑部和移动部，所述侧压块本体的上端面用于搭放板料，所述支撑部与侧压块本体连接，所述支撑部的有效型面朝底座方向向下倾斜，且有效型面的形状与板料边界区域形状相配合，所述移动部与侧压块本体下端面相连接，使侧压块沿远离模具方向移动，板料边界区域在侧压块移动下易于进入变形状态。

2.根据权利要求1所述的带有移动式侧压块的装置，其特征在于，还包括：第一销钉，所述盖板形状与模具形状相配合，使盖板盖紧模具以夹紧板料，所述盖板上设置有第一销孔，所述模具上端面设置有第二销孔，将第一销钉插入第一销孔和第二销孔使盖板和模具形成可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的带有移动式侧压块的装置，其特征在于，所述底座上设置有第二销钉，所述模具下端面设置有第三销孔，所述第二销钉插入第三销孔将模具与底座连接。

4.根据权利要求1所述的带有移动式侧压块的装置，其特征在于，所述移动部包括凹槽和滚针，所述凹槽为侧压块本体下端面向侧压块本体上端面凹陷的槽状结构，所述滚针置于凹槽内与凹槽间隙配合，使滚针可在凹槽内滚动。

5.根据权利要求4所述的带有移动式侧压块的装置，其特征在于，所述支撑部与侧压块本体一体成形，所述支撑部朝底座方向向下倾斜的角度为45°～70°，支撑部朝底座方向向下倾斜的高度为成形高度的0.5～1倍，所述成形高度为板料边界区域外沿边至成形弯折边的距离，支撑部的有效型面与侧压块本体连接的边缘为曲面，所述曲面的半径为板料厚度的6～10倍。

6.根据权利要求5所述的带有移动式侧压块的装置，其特征在于，所述模具的有效模面和盖板外沿均为向侧压块方向凸弯的圆曲面，板料边界区域外沿为向侧压块方向凸弯的圆曲面，所述支撑部的有效型面为朝远离模具方向凹弯的圆曲面，板料边界区域外沿的圆曲面弧度与支撑部的有效型面的圆曲面弧度一致。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的带有移动式侧压块的装置，其特征在于，还包括：侧压块罩，所述侧压块罩设置在底座上，侧压块罩为一端具有开口的腔体，使侧压块能容纳于侧压块罩内。

8.根据权利要求7所述的带有移动式侧压块的装置，其特征在于，所述底座上设置有第三销钉，所述侧压块罩下端面设置有第四销孔，所述第三销钉插入第四销孔将侧压块罩与底座连接，所述侧压块的腔体形状与侧压块的形状相配合。

9.根据权利要求8所述的带有移动式侧压块的装置，其特征在于，所述侧压块罩上设置有加强筋。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的带有移动式侧压块的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：装配装置，将带有移动侧压块的装置进行装配；

步骤2：调节初始距离，调节侧压块与模具之间的初始距离，使其不小于成形高度的0.25倍；

步骤3：固定板料，将板料放置在模具上固定，并用盖板压紧；

步骤4：成形，施加橡皮囊压力，成形零件。

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