CN111229914B - 一种异向弯边钣金框零件橡皮成形方法及成形模具 - Google Patents

Abstract

一种异向弯边钣金框零件橡皮成形方法及成形模具，该钣金框零件模型含有等曲率弧形腹板和对称的第一弯边和第二弯边，成形模具含有胎体以及与胎体匹配的盖板，胎体含有两个成形工位，胎体内侧为与第一弯边匹配的第一成形工位，胎体外侧为与第二弯边匹配的第二成形工位，所述盖板的内表面设有弧形的躲避槽，将第一钣金框零件的展开板料放置在胎体的第一成形工位上定位，将第二钣金框零件的展开板料放置在胎体的第二成形工位上定位，进行第一次橡皮成形，再将第一钣金框零件翻转放置在胎体的第二成形工位上，将第二钣金框零件翻转放置在胎体的第一成形工位上，第二次橡皮成形。

Description

一种异向弯边钣金框零件橡皮成形方法及成形模具

技术领域

本申请涉及钣金橡皮成形技术领域，进一步是一种飞机钣金框零件的橡皮成形，具体是一种等曲率异向弯边钣金框零件橡皮成形方法。

背景技术

橡皮成形工艺是用橡皮代替刚性半模的柔性成形方法，其原理是利用高压橡皮迫使板料在模具悬空部位产生变形贴模。缩短材料淬火后成形时间对提高橡皮成形贴模精度、表面质量十分重要，尤其需要换装模具、分步成形的异向弯边钣金框类零件，通常难以满足材料新淬火状态批量快速成形要求。随着更高度强度合金材料大量应用，解决钣金框加工过程定位、成形、卸件效率低问题尤为迫切。

目前公知的异向弯边钣金框需两套模具分两次橡皮成形；一般在展开状态先成形凹弯边，换用另一套模具用盖板保护凹弯边后，再次成形凸弯边。其存在主要缺陷如下：一是每成形一侧弯边均需要一套模具，且成形过程需要换装模具，成本高、效率低；二是该类零件模具较为细长，考虑模具加工变形需加宽或加厚，模具笨重且浪费材料；三是现有定位方式需要多个销钉依次穿过盖板、板料、胎体合模才能成形，定位孔协调精度要求高且定位效率低；四是传统定位销橡皮成形后容易吸附在零件表面，甚至变形卡在模具里面，卸件不便；五是模具表面棱角尖锐，为确保设备安全及寿命，不利于发挥高压成形贴模优势。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决异向弯边钣金框零件橡皮成形、定位、卸件效率低，模具多、成本高等方面的缺陷，本申请的目的在于提供一种异向弯边钣金框零件的橡皮成形方法及成形模具，既可实现快速定位装模，又可实现在一套模具上同时成形相互对称两个钣金框零件的不同异向弯边。

一种异向弯边钣金框零件橡皮成形方法，已知该钣金框零件模型，该钣金框零件模型含有等曲率弧形腹板和对称的第一弯边和第二弯边，第一弯边位于弧形腹板的内侧向下弯折，第二弯边位于弧形腹板的外侧向上弯折，其特征在于包含以下内容，1)根据钣金框零件模型设计工艺模型，该工艺模型在钣金框零件弧形腹板的两端设有凸出的定位耳片，定位耳片上设有定位孔，2)根据钣金框零件的工艺模型制作成形模具，该成形模具含有胎体以及与胎体匹配的盖板，所述的胎体的截面为T形结构，胎体的上表面宽度大于两个钣金框零件弧形腹板的宽度与第一弯边和第二弯边展开之和，胎体含有两个成形工位，胎体内侧为与第一弯边匹配的第一成形工位，胎体内侧与弧形腹板的内侧匹配，胎体外侧为与第二弯边匹配的第二成形工位，胎体外侧与弧形腹板的外侧匹配，所述盖板的内表面设有弧形的躲避槽，该躲避槽的高度大于第一弯边和第二弯边的高度，该躲避槽的宽度大于第一成形工位第二弯边位置与第二成形工位第一弯边位置之间的距离；3)根据钣金框零件的工艺模型，制作两个钣金框零件的展开板料，将第一钣金框零件的展开板料放置在胎体的第一成形工位上定位，将第二钣金框零件的展开板料放置在胎体的第二成形工位上定位；4)将盖板与胎体扣接，进行第一次橡皮成形，使第一钣金框零件的展开板料的内侧贴合在胎体上表面的内侧沿上形成第一钣金框零件的第一弯边，使第二钣金框零件的展开板料的外侧贴合在胎体上表面的外侧沿上形成第二钣金框零件的第二弯边，5)将盖板与胎体分离，将第一钣金框零件与胎体的第一成形工位分离，将第二钣金框零件与胎体的第二成形工位分离，再将第一钣金框零件翻转放置在胎体的第二成形工位上，使第一钣金框零件的第一弯边向上，将第二钣金框零件翻转放置在胎体的第一成形工位上，使第二钣金框零件的第二弯边向上，6)再次将盖板与胎体扣接，进行第二次橡皮成形，使第二钣金框零件展开板料的内侧贴合在胎体上表面的内侧沿上，形成第二钣金框零件的第一弯边，使第一钣金框零件展开板料的外侧贴合在胎体上表面的外侧沿上形成第一钣金框零件的第二弯边。

本申请的有益效果是：1)本申请的方法可以实现同套模具同时成形相互对称两个钣金框零件，减少模具数量，提高成形效率二倍。

2)模具的胎体两端大圆角与盖板上表面棱角圆滑过渡可避免高压橡皮受损，利于实施高压成形，零件贴模精度高。

3)盖板重量低，且利用盖板与胎体设置两端大圆角，盖板喇叭躲避孔与定位销半球定位方式，既利于盖板依靠重力实现自动合模快速装模；又方便成形后定位销与胎体快速分离卸件。

4)圆形定位孔与长圆形定位孔配合定位方式，可以避免板料淬火长度变化引起难定位问题。

5)本申请具有模具数量少、成本低，成形、定位、卸件效率高、操作简便，易于推广显著优势，尤其适用于高度强度合金材料，在新淬火成形性能最佳状态快速精确贴模成形。

为了确保本领技术人员正确实施，以下结合实施例附图对本申请适用的机身中部的等曲率钣金框零件橡皮成形方法及成形模具作进一步详细描述。

附图说明

图1是异向弯边钣金框零件模型示意图。

图2是异向弯边钣金框零件工艺模型示意图。

图3是成形模具的胎体与工艺模型关系示意图。

图4是第一次橡皮成形异向弯边钣金框零件一侧弯边示意图。

图5是第二次橡皮成形异向弯边钣金框零件另一侧弯边示意图。

图中编号说明：1零件模型、2弧形腹板、3第一弯边、4第二弯边、5工艺模型、6定位孔、7胎体、8盖板、9定位销、10第一成形工位、11第二成形工位、12躲避槽、13躲避孔、14第一钣金框零件、15第二钣金框零件、16支撑块、17半球、18台阶。

具体实施方式

参见附图，首先介绍异向弯边钣金框零件模型及工艺模型。

如图1所示，异向弯边钣金框零件的零件模型1含有等曲率弧形腹板2、第一弯边3、第二弯边4，第一弯边3位于弧形腹板2的内侧向下弯折，第二弯边4位于弧形腹板2的外侧向上弯折。为了解决板料淬火长度变化难定位问题，根据零件模型1设计工艺模型5；该工艺模型5在弧形腹板2的中部设有定位孔6，在弧形腹板的两端设有凸出的定位耳片，定位耳片上定位孔为长圆形。实际操作时，依靠中间定位孔6限制零件板料与模具胎体相对位移，依靠两端长圆形定位孔限制零件板料自由旋转及长度方向变化补偿，实现快速自动补偿定位。同时为了达到防差错目的，两端长圆形定位孔6到中间定位孔6间距不等。

根据钣金框零件的工艺模型制作成形模具，该成形模具含有胎体7、与胎体匹配的盖板8，以及定位用快卸定位销9，所述的胎体的截面为T形结构，胎体7的弧形表面宽度大于两个钣金框零件弧形腹板2的宽度与第一弯边3和第二弯边4展开之和，胎体含有两个成形工位，胎体内侧为与第一弯边3匹配的第一成形工位10，胎体外侧为与第二弯边4匹配的第二成形工位11，所述盖板8的内表面设有弧形的躲避槽12，该躲避槽12的深度度大于第一弯边3、第二弯边4的高度，该躲避槽12的宽度大于第一成形工位10的第二弯边4位置与第二成形工位11的第一弯边3位置之间的距离；快卸定位销9的销体与胎体7的定位孔匹配，盖板上设有与定位销9的上端为半球匹配的躲避孔13。

为了达到最佳实施效果，为发挥高压橡皮成形贴模精度优势，避免高压环境橡皮损伤，胎体7两端设计成圆滑大圆角，盖板8截面设计为梯形截面结构，盖板8梯形截面上表面棱角光滑过度。为了方便操作，对盖板进行以下减重设计优化：一是盖板8设计为梯形截面结构；二是下表面躲避槽12设计为向下收口倒梯形结构；三是预防盖板8高压变形，在躲避槽12内设有若干高度等于躲避槽12深度与板料厚度之和的支撑块16。为了提高定位效率，对模具进行以下设计优化：一是盖板8与胎体7两端大圆角相互匹配，可快速初步定位；二是盖板8下表面定位销躲避孔13为开口向下的喇叭形状；三是定位销头部形状为半球17。以达到大致确定盖板8与胎体7相对位置后，前后适当移动盖板8，即可依靠盖板8重力自适应合模装夹目的。

成形异向弯边钣金框零件时，其成形过程分两步在同一套模具上实现相互对称两件钣金框零件的四个弯边成形。

根据钣金框零件的工艺模型5，制作两个钣金框零件的展开板料，将第一钣金框零件14的展开板料放置在胎体7的第一成形工位10上，用定位销9压紧定位，将第二钣金框零件15的展开板料放置在胎体的第二成形工位11上，用定位销9压紧定位。将盖板8与胎体7扣接，进行第一次橡皮成形，使第一钣金框零件14的展开板料的内侧贴合在胎体上表面的内侧沿上形成第一钣金框零件14的第一弯边3，使第二钣金框零件15的展开板料的外侧贴合在胎体7上表面的外侧沿上形成第二钣金框零件15的第二弯边4。

完成第一次橡皮成形后，将盖板8与胎体分离，将第一钣金框零件14与胎体7的第一成形工位10分离，将第二钣金框零件15与胎体7的第二成形工位11分离，再将第一钣金框零件14翻转放置在胎体的第二成形工位11上，使第一钣金框零件14的第一弯边3向上定位，将第二钣金框零件15翻转放置在胎体的第一成形工位10上，使第二钣金框零件15的第二弯边4向上定位。

再次将盖板8与胎体7扣接进行第二次橡皮成形，使第二钣金框零件15展开板料的内侧贴合在胎体上表面的内侧沿上，形成第二钣金框零件15的第一弯边3，使第一钣金框零件14展开板料的外侧贴合在胎体上表面的外侧沿上形成第一钣金框零件14的第二弯边4。

第二次橡皮成形完毕后将第一钣金框零件14与第二钣金框零件15与模具分离，切割工艺耳片即可。

需要补充说明的是本申请快卸定位销9设计半球17形状头部与台阶18结构，该结构与盖板8下表面开口向下的喇叭躲避孔13结构配合适用，可以达到两方面效果：一是装模时，大致确定盖板8与胎体7位置，可依靠盖板8重力自适应合模装夹目的；二是卸件时，因快卸定位销9中部台阶18使其不至于紧贴零件，便于人工直接拾捡；即使快卸定位销9卡在胎体上，以便于使用夹钳、螺丝刀等工具达到快卸目的。

Claims (6)

1.一种异向弯边钣金框零件橡皮成形方法，已知该钣金框零件模型，该钣金框零件模型含有等曲率弧形腹板和对称的第一弯边和第二弯边，第一弯边位于弧形腹板的内侧向下弯折，第二弯边位于弧形腹板的外侧向上弯折，其特征在于包含以下内容，1)根据钣金框零件模型设计工艺模型，该工艺模型在钣金框零件弧形腹板的两端设有凸出的定位耳片，定位耳片上设有定位孔，定位孔位于弧形腹板的中心线上，2)根据钣金框零件的工艺模型制作成形模具，该成形模具含有胎体以及与胎体匹配的盖板，所述的胎体的截面为T形结构，胎体的上表面宽度大于两个钣金框零件弧形腹板的宽度与第一弯边和第二弯边展开之和，胎体含有两个成形工位，胎体内侧为与第一弯边匹配的第一成形工位，胎体内侧与弧形腹板的内侧匹配，胎体外侧为与第二弯边匹配的第二成形工位，胎体外侧与弧形腹板的外侧匹配，所述盖板的内表面设有弧形的躲避槽，该躲避槽的高度大于第一弯边和第二弯边的高度，该躲避槽的宽度大于第一成形工位第二弯边位置与第二成形工位第一弯边位置之间的距离；3)根据钣金框零件的工艺模型，制作两个钣金框零件的展开板料，将第一钣金框零件的展开板料放置在胎体的第一成形工位上定位，将第二钣金框零件的展开板料放置在胎体的第二成形工位上定位，4)将盖板与胎体扣接，进行第一次橡皮成形，使第一钣金框零件的展开板料的内侧贴合在胎体上表面的内侧沿上形成第一钣金框零件的第一弯边，使第二钣金框零件的展开板料的外侧贴合在胎体上表面的外侧沿上形成第二钣金框零件的第二弯边，5)将盖板与胎体分离，将第一钣金框零件与胎体的第一成形工位分离，将第二钣金框零件与胎体的第二成形工位分离，再将第一钣金框零件翻转放置在胎体的第二成形工位上，使第一钣金框零件的第一弯边向上，将第二钣金框零件翻转放置在胎体的第一成形工位上，使第二钣金框零件的第二弯边向上，6)再次将盖板与胎体扣接进行第二次橡皮成形，使第二钣金框零件展开板料的内侧贴合在胎体上表面的内侧沿上，形成第二钣金框零件的第一弯边，使第一钣金框零件展开板料的外侧贴合在胎体上表面的外侧沿上形成第一钣金框零件的第二弯边。

2.一种异向弯边钣金框零件橡皮成形模具，已知该钣金框零件模型，该钣金框零件模型含有等曲率弧形腹板和对称的第一弯边和第二弯边，第一弯边位于弧形腹板的内侧向下弯折，第二弯边位于弧形腹板的外侧向上弯折，其特征在于，该成形模具含有胎体以及与胎体匹配的盖板，所述的胎体的截面为T形结构，胎体的上表面宽度大于两个钣金框零件弧形腹板的宽度与第一弯边和第二弯边展开之和，胎体含有两个成形工位，胎体内侧为与第一弯边匹配的第一成形工位，胎体内侧与弧形腹板的内侧匹配，胎体外侧为与第二弯边匹配的第二成形工位，胎体外侧与弧形腹板的外侧匹配，所述盖板的内表面设有弧形的躲避槽，该躲避槽的高度大于第一弯边和第二弯边的高度，该躲避槽的宽度大于第一成形工位第二弯边位置与第二成形工位第一弯边位置之间的距离。

3.如权利要求2所述的异向弯边钣金框零件橡皮成形模具，其特征在于，在胎体的第一成形工位和第二成形工位上分别设有钣金框零件的定位孔，在盖板上设有与该定位孔对应的定位销躲避孔。

4.如权利要求3所述的异向弯边钣金框零件橡皮成形模具，其特征在于，盖板上的定位销躲避孔为开口向下的喇叭状盲孔。

5.如权利要求2所述的异向弯边钣金框零件橡皮成形模具，其特征在于，在橡皮成形时，在盖板的躲避槽与胎体上表面之间设置有多个支撑块，所述支撑块高度等于躲避槽深度与钣金框零件板料厚度之和。

6.如权利要求3所述的异向弯边钣金框零件橡皮成形模具，其特征在于，与定位孔匹配的定位销的头部为半球形状，定位销头部与定位销销体之间设有躲避台阶。

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