CN113385605B - 一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法 - Google Patents
一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法,包括以下步骤制作内蒙皮零件的充液成形模具;制作展开毛坯;首次充液胀形;二次充液胀形;修切外形。本发明构造了过渡成形件,设计了杠铃式内部开孔,躲避了容易扯裂的危险变形区,保证了胀形施压过程中的开孔质量。通过增加高弹级薄橡皮垫创造了密封液室,解决了深筋内蒙皮成形开裂难题。设计两道次充液胀形工艺,提高了常规铝合金薄板的材料变形极限,打破了大弓高加强内蒙皮长期被落压成形垄断局面,降低了对人操作技能的依赖,提高了生产效率和产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及飞机制造领域的钣金零件成形技术,具体是一种用于双曲率、大弓高、多型腔且内部开孔的薄壁钣金零件的充液成形方法及成型模具。
背景技术
飞机发房口盖是一种金属板胶接结构,由内外两层板制蒙皮构成。为了稳固机身壳体的强度,内蒙皮上分布着多道环形加强筋,将内蒙皮构造出多个凹腔,每个凹腔内部都设有一个与之外形对应的开孔。受气动外形影响,口盖曲率大、弓高高,加大了内蒙皮成形难度。
发房口盖为了实现轻量化,板制蒙皮选用硬铝合金且材料厚度不超过1.0mm。内蒙皮零件平均弧长为1800mm,整体型面介于1/3圆弧至1/2半圆之间。内蒙皮弓高较大,通常在350mm~500mm之间,加强筋深度按照20mm~25mm设计,是常规加强筋深度的4~5倍。多道加强筋犹如零件上增加了阻料梗,限制了材料自由流动。每个凹腔形成材料独立拉伸空间,阻隔了外部材料补给。成形中加强筋跟部材料极易变薄超差,甚至出现疲劳开裂。此类内蒙皮具有一个显著的结构特征,就是沿飞机航向,零件具有一定锥度,即两端曲率不一致,锥度越大,两端弧长差距越大,成形中内蒙皮受力不均衡的特性表现得会更加明显。由于内蒙皮结构复杂、成形难度大,飞机钣金工艺将此类零件划入落压成形范畴。落压成形能够加工因外形复杂而其他工艺方法不能或难以成形的飞机钣金零件。传统落压工艺由于产品质量不稳定,成形后表面和内部损伤不易控制,原材料利用率低,工人劳动强度大等诸多缺陷越来越不适应现役飞机的高质量、高可靠性需求,故各大航空企业逐渐在萎缩落压工艺。
弓高大于350mm的外形特征限制了内蒙皮在橡皮囊成形工艺上的拓展应用。国内现有先进橡皮囊液压机工作台的最大加工深度不超过315mm。针对外形曲率要求严格、成形中容易出现失稳起皱、疲劳开裂的大弓高、多型腔、薄壁开孔内蒙皮,急需一种定位准确的机械化精确加工方法实现零件高效成形。
发明内容
为了解决大弓高薄壁铝合金内蒙皮落压成形质量不稳定及成形后废品率高的难题,本发明的目的在于提供一种多型腔薄壁开孔内蒙皮的主动式充液成形方法。
一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1制作内蒙皮零件的充液成形模具,成形模具包括成形上模、成形下模、密封橡皮条;
成形下模是一个与内蒙皮型面相匹配的带边沿的凹型结构,成形下模的上表面为成形工作面,与内蒙皮凸型外表面贴合的成形工作面为成形下模的主体成形区,主体成形区外轮廓大于内蒙皮外形线,两者之间的间距t=15mm~25mm,成形工作面的边沿区为成形下模的辅助成形区,辅助成形区边沿宽度k=100mm~150mm,主体成形区与辅助成形区之间的过渡部分为成形下模的过渡成形区,过渡成形区与主体成形区倾斜一定的角度θ,θ≥150°,辅助成形区与过渡成形区之间以及过渡成形区与主体成形区之间通过转接半径光滑过渡,辅助成形区与过渡成形区之间的转接半径记为R1,15mm≤R1≤20mm,过渡成形区与主体成形区之间的转接半径记为R2,10mm≤R2≤15mm,过渡成形区的最低点与最高点的高度差h的取值范围在10mm~15mm之间,按上述条件设计出成形下模的成形工作面,成形工作面上画有与内蒙皮相匹配的内蒙皮外形线及长条形减轻孔位线,成形上模为一个与成形下模外轮廓一致的凸型模块,成形时成形上模的下表面为凸型工作面,凸型工作面由法兰工作面及胀形工作面两部分组成,法兰工作面与成形下模的辅助工作面相匹配,法兰工作面内侧边线与成形下模的辅助成形区内侧边线一致,法兰工作面上设置有一道环形密封槽,密封槽距离法兰工作面内侧边线距离b=15mm~20mm,密封槽槽宽为6mm~8mm,密封槽深度为5mm,密封槽内安装密封橡皮条,用以封闭成形上模及成形下模形成的空腔内液体,利用法兰工作面内侧边线,进行等曲率填充得到成形上模的胀形工作面,胀形工作面与成形工作面不发生干涉,成形上模外部侧壁设置有充液口,成形上模内部设置有相应的充液管路,胀形工作面上设有液体进液孔,三者联通构成了外部液体进入模具内部空腔的通路。
步骤2制作展开毛坯
2-1确定曲率毛坯外廓尺寸;成形上模环形密封槽外轮廓沿着法兰工作面向外周等距偏移40mm~50mm,得到内蒙皮曲率毛坯外轮廓,将其投影至成形下模的辅助工作面上,记作内蒙皮的曲率毛坯外轮廓线;
2-2确定曲率毛坯内部型面结构;基于成形下模的辅助工作面利用曲率毛坯外轮廓线进行等曲率填充,得到曲率毛坯,曲率毛坯的四周弧面与成形下模的辅助工作面相匹配;
2-3确定展开毛坯;利用常用有限元分析软件计算内蒙皮曲率毛坯展开形状,得到一个四角带圆弧的梯形展开毛坯,对四角圆弧尺寸进行修正,以圆弧半径不小于R200mm为原则,展开毛坯正反两面贴敷塑料薄膜,增加材料的延展;
步骤3首次充液胀形
3-1安装充液成形模具;将成形下模平稳放置于充液机床工作平台,成形上模的凸型工作面与成形下模的成形工作面相对应,成形上模通过转接板与充液机床上床面相连接,成形上模密封槽内填充密封橡皮条,成形下模的成形工作面刷涂石墨蓖麻油,成形下模的辅助工作面四个拐角区域粘贴布基胶带增大进料阻力;
3-2展开毛坯定位;将贴膜保护的展开毛坯按照成形下模的成形工作面预成形一定的弧度,得到曲率毛坯,将曲率毛坯按照成形下模的曲率毛坯外轮廓线放置于成形下模上表面,曲率毛坯凹型内表面与成形上模的法兰工作面对应区域刷涂润滑油;
3-3首次充液胀形;成形上模与成形下模夹持曲率毛坯合模,充液加压,首次合模力设置为610T,水压最大加载至3Mpa,成形结束得到初始工序件,此时初始工序件与成形工作面的贴合间隙约为4mm~6mm;
步骤4二次充液胀形
4-1制作过渡工序件;初始工序件为带有多个长条状封闭加强凹腔的工件,初始工序件按照成形工作面上的长条形减轻孔孔位线在其相应的长条状封闭加强凹腔上画出最终成形的内蒙皮的长条形减轻孔,长条形减轻孔两侧孔边线的距离为L,在每个长条状封闭加强凹腔两端头处分别制出1个圆孔,即每个长条状封闭加强凹腔内设置有2个圆孔,每个圆孔孔心位于长条状封闭加强凹腔的纵向对称线上,圆孔孔径记作D,圆孔边缘到长条形减轻孔相应侧孔边线距离记作d,d的取值范围为10mm≤d≤15mm,圆孔孔径D由公式D=L-2*d确定,每个圆孔边缘到长条形减轻孔端部孔边线距离记作f,内蒙皮长条形减轻孔端部形状由两段圆弧和一段直线段构成,分别作出两段圆弧的角平分线s1和角平分线s2,直线段的中点为M,角平分线s1和角平分线s2相交于点N,线段MN的距离记作f0,f的取值范围为f0+5mm≤f≤f0+10mm,综上计算得出圆孔位置,在初始工序件多个长条状封闭加强凹腔内按其进行开孔,得到多组直径为D的圆孔,沿着每个长条状封闭加强凹腔内两圆孔孔心的方向对初始工序件相应封闭加强凹腔内两圆孔中间区域进行开缝,缝的宽度记作K,K≤5mm,即得到了内部设有多组杠铃式开孔的过渡工序件;
4-2淬火;按照图纸要求对过渡成形件进行淬火,淬火绑框时用多根铝丝分别按照从上到下,从左到右的顺序两两交叉将过渡成形件固定于淬火框上,过渡成形件上杠铃式开孔的方向与地面垂直;
4-2二次充液胀形;利用铝合金新淬火状态最佳塑性期完成二次充液胀形,首先按照成形下模上的内蒙皮曲率毛坯外轮廓线均匀余量放置淬火后的过渡工序件,过渡工序件已成形部分与成形下模相匹配,在成形下模与过渡工序件相接触面间刷涂润滑油,在过渡工序件凹型内表面覆盖一层薄橡皮垫用于在过渡工序件上形成一个封闭液室,薄橡皮垫按照展开毛坯周圈增加10mm余量制作,薄橡皮垫按曲率毛坯外轮廓线四周均匀余量放置,橡皮垫厚度约为5mm,具有A6级较高弹性,成形上模向下运动将薄橡皮垫四周压靠在成形下模相应的辅助成形区,合模后,二次成形压力设定为20Mpa,二次胀形结束得到加强凹腔深度符合图纸要求且带有工艺余量的半成品;
步骤6修切外形;按照成形下模上的内蒙皮外形线及长条形减轻孔外形线完成半成品四周及内部余量的切割,得到符合图纸要求的内蒙皮零件。
本发明的有益效果在于:1)本发明通过公式和制图构造了过渡成形件,合理的设计了杠铃式内部开孔,躲避了容易扯裂的危险变形区,保证了胀形施压过程中的开孔质量。2)通过增加高弹级薄橡皮垫创造了密封液室,实现了过渡成形件内部材料向外进行有益补充,改善了凹腔内材料原本单向拉伸变形缺陷,解决了深筋内蒙皮成形开裂难题。3)通过合理的构造带边沿的凹腔型初始工序件,使充液胀形成形方法得以实现,解决了落压成形过程材料变形不易控制难题,提高了零件成形准确度。4)通过合理的设计两道次充液胀形工艺,提高了常规铝合金薄板的材料变形极限,打破了大弓高加强内蒙皮长期被落压成形垄断局面,降低了对人操作技能的依赖,提高了生产效率和产品质量。
以下结合实施例附图对本申请作进一步详细描述。
附图说明
图1是大弓高多型腔开孔内蒙皮整体结构及截面示意
图2是成形下模与内蒙皮装配位置及截面示意
图3是成形下模浅盆形工作型面结构设计方法示意
图4是成形上模与内蒙皮装配位置及截面示意
图5是曲率毛坯轮廓在模具上确定方法示意
图6是曲率毛坯与成形下模装配位置示意
图7是展开毛坯结构示意
图8是初始工序件结构示意
图9是初始工序件底部开孔设计方法示意
图10是二次充液胀形成形各部件装配位置示意
图11是带有工艺余量的半成品结构示意
图中编号说明:1内蒙皮、2加强凹腔、3长条形减轻孔、4凸型外表面、5凹型内表面、6内蒙皮外形线、7成形下模、8辅助成形区、9过渡成形区、10主体成形区、11主体成形区外轮廓、12成形上模、13法兰工作面、14胀形工作面、15密封槽、16充液口、17充液管路、18进液孔、19辅助成形区内侧边线、20法兰工作面内侧边线、21展开毛坯、22曲率毛坯、23曲率毛坯外轮廓线、24初始工序件、25过渡工序件、26侧孔边线、27端部孔边线、28半成品、29封闭加强凹腔
具体实施方式
参见附图,实施例提供的飞机钣金零件如图1所示,该内蒙皮1设置有多个长条状加强凹腔2,每个加强凹腔2内部都设有一个与之外形对应的长条形减轻孔3。铝合金内蒙皮1壁薄,多个加强凹腔2排列密集、深度大。采用传统落压成形的弊病是加工周期长、手工修正量大、成形后表面质量和内部质量不易控制,装配质量难以保证。
如图2~图11所示,一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法,包括以下步骤:
步骤1制作内蒙皮1的充液成形模具,成形模具包括成形上模12、成形下模7和密封橡皮条;
成形下模7是一个与内蒙皮1型面相匹配的带边沿的凹型结构,成形下模7的上表面为成形工作面,与内蒙皮1凸型外表面4贴合的成形工作面为成形下模7的主体成形区10,主体成形区外轮廓11大于内蒙皮外形线6,两者之间的间距t=15mm~25mmt,t的取值不易过大,以减小材料成形拉伸量,成形工作面的边沿区为成形下模7辅助成形区8,辅助成形区边沿宽度k=100mm~150mm,主体成形区10与辅助成形区8之间的过渡部分为成形下模7的过渡成形区9,过渡成形区9与主体成形区10倾斜一定的角度θ,θ≥150°,以便于成形材料光顺流动,辅助成形区8与过渡成形区9之间以及过渡成形区9与主体成形区10之间通过转接半径光滑过渡,辅助成形区8与过渡成形区9之间的转接半径记为R1,15mm≤R1≤20mm,过渡成形区9与主体成形区10之间的转接半径记为R2,10mm≤R2≤15mm,过渡成形区9的最低点与最高点的高度差h的取值范围在10mm~15mm之间,按上述条件设计出成形下模7的成形工作面,成形工作面上画有与内蒙皮1相匹配的内蒙皮外形线6及长条形减轻孔3孔位线,成形上模12为一个与成形下模7外轮廓一致的凸型模块,成形时成形上模12的下表面为凸型工作面,凸型工作面由法兰工作面13及胀形工作面14两部分组成,法兰工作面13与成形下模7的辅助工作面8相匹配,法兰工作面内侧边线20与成形下模7的辅助成形区内侧边线19一致,法兰工作面13上设置有一道环形密封槽15,密封槽15距离法兰工作面内侧边线20距离b=15mm~20mm,密封槽15槽宽为6mm~8mm,密封槽15深度为5mm,密封槽15内装密封橡皮条,用以封闭成形上模12及成形下模7形成的空腔内液体,利用法兰工作面内侧边线20,进行等曲率填充得到成形上模12的胀形工作面14,胀形工作面14是基于法兰工作面13进行图形填充,故凸型工作面整体横向截面呈现为一条较平直线条,避免了成形过程中成形上模12与成形下模7发生干涉,成形上模12外部侧壁设置有充液口16,成形上模12内部设置有相应的充液管路17,胀形工作面14上设有液体进液孔18,三者联通构成了外部液体进入模具内部空腔的通路。
步骤2制作展开毛坯21
2-1确定曲率毛坯22外廓尺寸;成形上模12环形密封槽15外轮廓沿着法兰工作面13向外周等距偏移40mm~50mm,得到内蒙皮1的曲率毛坯外轮廓线23,将其投影至成形下模7的辅助工作面8上,记作内蒙皮1的曲率毛坯外轮廓线23;
2-2确定曲率毛坯22内部型面结构;基于成形下模7的辅助工作面8利用曲率毛坯外轮廓线23进行等曲率填充,得到曲率毛坯22,曲率毛坯22的四周弧面与成形下模7的辅助工作面8相匹配;
2-3确定展开毛坯21;利用常用有限元分析软件计算内蒙皮1曲率毛坯22展开形状,得到一个四角带圆弧的梯形展开毛坯21,对四角圆弧尺寸进行修正,以圆弧半径不小于R200mm为原则,防止成形中材料堆积流动不畅导致四角出现裂纹,展开毛坯21正反两面贴敷塑料薄膜,增加材料的延展;
步骤3首次充液胀形
3-1安装充液成形模具;将成形下模7平稳放置于充液机床工作平台,成形上模12的凸型工作面与成形下模7的成形工作面相对应,成形上模12通过转接板与充液机床上床面相连接,成形上模12环形密封槽15内填充密封橡皮条,成形下模7的成形工作面刷涂石墨蓖麻油,石墨蓖麻油贴敷持久性较好,成形下模7的辅助工作面8四个拐角区域粘贴布基胶带增大进料阻力,防止展开毛坯21四角圆弧区域成形时出现长皱;
3-2展开毛坯21定位;将贴膜保护的展开毛坯21按照成形下模7凹形的成形工作面预成形一定的弧度,得到曲率毛坯22,将曲率毛坯22按照成形下模7的曲率毛坯轮廓线23放置于成形下模7上表面,曲率毛坯22凹型内表面5与成形上模12的法兰工作面13对应的区域刷涂润滑油,避开四角圆弧区域不涂润滑油;
3-3首次充液胀形;成形上模12与成形下模7夹持曲率毛坯22合模,充液加压,首次合模力设置为610T,水压最大加载至3Mpa,成形结束得到初始工序件24,此时初始工序件24与成形下模7的成形工作面贴合间隙约为4mm~6mm;
步骤4二次充液胀形
4-1制作过渡工序件25;初始工序件24为带有多个长条状封闭加强凹腔29的工件,在多个长条状封闭加强凹腔29内部设置开孔,以实现初始工序件24的多个长条状封闭加强凹腔29材料从内向外流动,初始工序件24按照成形工作面上的长条形减轻孔3孔位线在其相应的长条状封闭加强凹腔29上画出最终成形的内蒙皮的长条形减轻孔3,长条形减轻孔3两侧孔边线26的距离为L,在每个长条状封闭加强凹腔29两端头处分别制出1个圆孔,即每个长条状封闭加强凹腔2内设置有2个圆孔,每个圆孔孔心位于长条状封闭加强凹腔29的纵向对称线上,圆孔孔径记作D,圆孔边缘到长条形减轻孔3相应侧孔边线26距离记作d,d的取值范围为10mm≤d≤15mm,圆孔孔径D由公式D=L-2*d确定,本例L=70mm,d=15mm,计算得到圆孔孔径D=40mm,每个圆孔边缘到长条形减轻孔3端部孔边线27距离记作f,内蒙皮1长条形减轻孔3端部形状由两段圆弧和一段直线段构成,分别作出两段圆弧的角平分线s1和角平分线s2,直线段的中点为M,角平分线s1和角平分线s2相交于点N,线段MN的距离记作f0,f的取值范围为f0+5mm≤f≤f0+10mm,本例f0=33.2mm,则f=40mm,综上计算得出圆孔位置,在初始工序件24多个长条状封闭加强凹腔29内按其进行开孔,得到多组直径为D的圆孔,沿着每个长条状封闭加强凹腔29内两圆孔孔心的方向对初始工序件24相应封闭加强凹腔29内两圆孔中间区域进行开缝,缝的宽度记作K,K≤5mm,即得到了内部设有多组杠铃式开孔的过渡工序件25;
4-2淬火;按照图纸要求对过渡成形件25进行淬火,一方面使过渡成形件25在新淬火状态下塑性提高有利于二次胀形精整工作,另一方面为时效强化做准备工序,淬火绑框时用多根铝丝分别按照从上到下,从左到右的顺序两两交叉将过渡成形件25固定于淬火框上,过渡成形件上杠铃式开孔的方向与地面垂直,减小开口处材料在淬火过程中受液体冲击变形。
4-2二次充液胀形;利用铝合金新淬火状态最佳塑性期完成二次充液胀形,首先按照成形下模7上的内蒙皮1曲率毛坯外轮廓线23均匀余量放置淬火后的过渡工序件25,过渡工序件25已成形部分与成形下模7相匹配,在成形下模7与过渡工序件25相接触面间刷涂润滑油,在过渡工序件25凹型内表面5覆盖一层薄橡皮垫用于在过渡工序件25上形成一个封闭液室,薄橡皮垫按照展开毛坯21周圈增加10mm余量制作,薄橡皮垫按曲率毛坯外轮廓线23四周均匀余量放置,橡皮垫厚度约为5mm,具有A6级较高弹性,成形上模12向下运动将薄橡皮垫四周压靠在成形下模7相应的辅助成形区8,合模后,二次成形压力设定为20Mpa,目的是提高过渡成形件25的成形质量和贴模精度,二次胀形结束得到加强凹腔2深度符合图纸要求且带有工艺余量的半成品28;
步骤6修切外形;按照成形下模7上的内蒙皮外形线6及长条形减轻孔3外形线完成半成品28四周及内部开孔余量的切割,便得到符合图纸要求的内蒙皮1零件。
需要说明的是,示内蒙皮零件结构难易程度,可以针对首次充液胀形后的初始工序件表面微小缺陷进行手工修整,以保证二次充液胀形顺利进行;在使用橡皮垫覆盖零件时,需要保证橡皮垫平展,不产生堆积,橡皮垫应具有较高弹性,能承受30Mpa的压力,不容易被扯裂;此类内蒙皮具有一定锥度,锥度越大,零件两端弧长差距越大,充液成形中容易出现零件受力不均,模具倾斜下滑隐患,因此在模具设计中需要考虑侧壁增加成形限位装置,保证平稳成形。
Claims (4)
1.一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1制作内蒙皮零件的充液成形模具,具体过程如下:
成形模具包括成形上模、成形下模、密封橡皮条,成形下模是一个与内蒙皮型面相匹配的带边沿的凹型结构,成形下模的上表面为成形工作面,与内蒙皮凸型外表面贴合的成形工作面为成形下模的主体成形区,主体成形区外轮廓大于内蒙皮外形线,两者之间的间距t=15mm~25mm,成形工作面的边沿区为成形下模的辅助成形区,辅助成形区边沿宽度k=100mm~150mm,主体成形区与辅助成形区之间的过渡部分为成形下模的过渡成形区,过渡成形区与主体成形区倾斜一定的角度θ,θ≥150°,辅助成形区与过渡成形区之间以及过渡成形区与主体成形区之间通过转接半径光滑过渡,辅助成形区与过渡成形区之间的转接半径记为R1,15mm≤R1≤20mm,过渡成形区与主体成形区之间的转接半径记为R2,10mm≤R2≤15mm,过渡成形区的最低点与最高点的高度差h的取值范围在10mm~15mm之间,按上述条件设计出成形下模的成形工作面,成形工作面上画有与内蒙皮相匹配的内蒙皮外形线及长条形减轻孔位线,成形上模为一个与成形下模外轮廓一致的凸型模块,成形时成形上模的下表面为凸型工作面,凸型工作面由法兰工作面及胀形工作面两部分组成,法兰工作面与成形下模的辅助工作面相匹配,法兰工作面内侧边线与成形下模的辅助成形区内侧边线一致,法兰工作面上设置有一道环形密封槽,密封槽距离法兰工作面内侧边线距离b=15mm~20mm,密封槽槽宽为6mm~8mm,密封槽深度为5mm,密封槽内安装密封橡皮条,用以封闭成形上模及成形下模形成的空腔内液体,利用法兰工作面内侧边线,进行等曲率填充得到成形上模的胀形工作面,胀形工作面与成形工作面不发生干涉,成形上模外部侧壁设置有充液口,成形上模内部设置有相应的充液管路,胀形工作面上设有液体进液孔,三者联通构成了外部液体进入模具内部空腔的通路;
步骤2制作展开毛坯;
步骤3首次充液胀形;
步骤4二次充液胀形;
步骤5修切外形:按照成形下模上的内蒙皮外形线及长条形减轻孔外形线完成半成品四周及内部余量的切割,得到符合图纸要求的内蒙皮零件。
2.根据权利要求1所述的一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法,其特征在于所述的步骤2制作展开毛坯,具体过程如下:
2-1确定曲率毛坯外廓尺寸;成形上模环形密封槽外轮廓沿着法兰工作面向外周等距偏移40mm~50mm,得到内蒙皮曲率毛坯外轮廓,将其投影至成形下模的辅助工作面上,记作内蒙皮的曲率毛坯外轮廓线;
2-2确定曲率毛坯内部型面结构;基于成形下模的辅助工作面利用曲率毛坯外轮廓线进行等曲率填充,得到曲率毛坯,曲率毛坯的四周弧面与成形下模的辅助工作面相匹配;
2-3确定展开毛坯;利用常用有限元分析软件计算内蒙皮曲率毛坯展开形状,得到一个四角带圆弧的梯形展开毛坯,对四角圆弧尺寸进行修正,以圆弧半径不小于R200mm为原则,展开毛坯正反两面贴敷塑料薄膜,增加材料的延展。
3.根据权利要求1所述的一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法,其特征在于所述的步骤3首次充液胀形,具体过程如下:
3-1安装充液成形模具;将成形下模平稳放置于充液机床工作平台,成形上模的凸型工作面与成形下模的成形工作面相对应,成形上模通过转接板与充液机床上床面相连接,成形上模密封槽内填充密封橡皮条,成形下模的成形工作面刷涂石墨蓖麻油,成形下模的辅助工作面四个拐角区域粘贴布基胶带增大进料阻力;
3-2展开毛坯定位;将贴膜保护的展开毛坯按照成形下模的成形工作面预成形,得到曲率毛坯,将曲率毛坯按照成形下模的曲率毛坯外轮廓线放置于成形下模上表面,曲率毛坯凹型内表面与成形上模的法兰工作面对应区域刷涂润滑油;
3-3首次充液胀形;成形上模与成形下模夹持曲率毛坯合模,充液加压,首次合模力设置为610T,水压最大加载至3Mpa,成形结束得到初始工序件,此时初始工序件与成形工作面的贴合间隙为4mm~6mm。
4.根据权利要求1所述的一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法,其特征在于所述的步骤4二次充液胀形,具体过程如下:
4-1制作过渡工序件:初始工序件为带有多个长条状封闭加强凹腔的工件,初始工序件按照成形工作面上的长条形减轻孔孔位线在其相应的长条状封闭加强凹腔上画出最终成形的内蒙皮的长条形减轻孔,长条形减轻孔两侧孔边线的距离为L,在每个长条状封闭加强凹腔两端头处分别制出1个圆孔,即每个长条状封闭加强凹腔内设置有2个圆孔,每个圆孔孔心位于长条状封闭加强凹腔的纵向对称线上,圆孔孔径记作D,圆孔边缘到长条形减轻孔相应侧孔边线距离记作d,d的取值范围为10mm≤d≤15mm,圆孔孔径D由公式D=L-2*d确定,每个圆孔边缘到长条形减轻孔端部孔边线距离记作f,内蒙皮长条形减轻孔端部形状由两段圆弧和一段直线段构成,分别作出两段圆弧的角平分线s1和角平分线s2,直线段的中点为M,角平分线s1和角平分线s2相交于点N,线段MN的距离记作f0,f的取值范围为f0+5mm≤f≤f0+10mm,综上计算得出圆孔位置,在初始工序件多个长条状封闭加强凹腔内按其进行开孔,得到多组直径为D的圆孔,沿着每个长条状封闭加强凹腔内两圆孔孔心的方向对初始工序件相应封闭加强凹腔内两圆孔中间区域进行开缝,缝的宽度记作K,K≤5mm,即得到了内部设有多组杠铃式开孔的过渡工序件;
4-2淬火;按照图纸要求对过渡成形件进行淬火,淬火绑框时用多根铝丝分别按照从上到下,从左到右的顺序两两交叉将过渡成形件固定于淬火框上,过渡成形件上杠铃式开孔的方向与地面垂直;
4-3二次充液胀形;利用铝合金新淬火状态最佳塑性期完成二次充液胀形,首先按照成形下模上的内蒙皮曲率毛坯外轮廓线均匀余量放置淬火后的过渡工序件,过渡工序件已成形部分与成形下模相匹配,在成形下模与过渡工序件相接触面间刷涂润滑油,在过渡工序件凹型内表面覆盖一层薄橡皮垫用于在过渡工序件上形成一个封闭液室,薄橡皮垫按照展开毛坯周圈增加10mm余量制作,薄橡皮垫按曲率毛坯外轮廓线四周均匀余量放置,橡皮垫厚度约为5mm,成形上模向下运动将薄橡皮垫四周压靠在成形下模相应的辅助成形区,合模后,二次成形压力设定为20Mpa,二次胀形结束得到加强凹腔深度符合图纸要求且带有工艺余量的半成品。
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