CN113399531A - 一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具。所述成形方法使用具有与规定形状相匹配的凹陷部的模具使薄片材在预设工序下成形为金属构件，模具包括支撑框架、设于支撑框架上的承载部、自承载部远离支撑框架的表面向内凹陷形成的所述凹陷部、以及用于将薄片材固设于承载部上的固定组件，固定组件包括压边圈，压边圈远离凹陷部的一端与承载部固定连接，且承载部和压边圈共同围成用于收容薄片材的边缘的收容空间，薄片材安装于模具并密封后，置于成形装置内，经加热工序、拉深变形工序、蠕变校形工序得到金属构件。本发明实施例提供的方法能够实现薄壁金属构件一体成形，提高金属构件的使用可靠性。

Description

一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具
技术领域
本发明属于薄壁金属构件制备技术领域，具体属于一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具。
背景技术
大型贮箱主要由箱底、连接环和筒段焊接依次连接而成，广泛应用于航空航天、石油化工等领域，因此其安全性、可靠性要求极高。箱底是贮箱结构中的关键构件，通常为球形或者椭球形，目前普遍采用的制造工艺是先成形多块瓜瓣单元，再将多块瓜瓣单元拼焊成一个整体的箱底。然而，瓜瓣成形精度一致性较差，需要手工修复，拼焊后存在较大的残余应力，并且焊接处的力学性能较弱，实际使用中往往是易出现破裂问题的区域。
因此，亟须针对复杂薄壁箱底提供一种整体成形方法，以解决目前存在的问题，提高贮箱的安全性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具，以实现复杂薄壁箱底整体均匀成形，提高成形精度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种薄壁金属构件成形方法，用于使平板状的薄片材成形为具有规定形状的金属构件，所述规定形状为横截面为圆形或椭圆形的凸起，所述金属构件包括所述凸起和环绕所述凸起的边缘部，所述成形方法使用具有与所述规定形状相匹配的凹陷部的模具使所述薄片材在预设工序下成形为所述金属构件，所述模具包括支撑框架、设于所述支撑框架上的承载部、自所述承载部远离所述支撑框架的表面向内凹陷形成的所述凹陷部、以及用于将所述薄片材固设于所述承载部上的固定组件，所述固定组件包括压边圈，所述压边圈远离所述凹陷部的一端与所述承载部固定连接，且所述承载部和所述压边圈共同围成用于收容所述薄片材的边缘的收容空间；
所述成形方法具体为：
将所述薄片材安装于所述模具；其中，成形为所述边缘部的所述薄片材插入所述收容空间内，且所述薄片材的两侧分别与所述压边圈和所述承载部抵接；
将所述薄片材与所述模具之间的间隙进行密封，在所述薄片材与所述模具之间形成密封腔体，并整体置于成形装置的腔体内；
所述成形装置按照所述预设工序对所述薄片材进行加工，成形得到所述金属构件；其中，所述预设工序包括：
加热工序：加热至第一预设温度使所述薄片材软化；
拉深变形工序：对密封腔体抽真空后，将所述成形装置的腔体的压力加压至第一预设压力，使软化的所述薄片材在气压载荷作用下发生拉深变形；
蠕变校形工序：完成拉深变形后，卸除对所述成形装置的腔体增加的压力，然后继续加热至第二预设温度使所述薄片材再次软化，在所述第二预设温度保温第一预设时长后，将所述成形装置的腔体的压力加压至第二预设压力使所述薄片材与所述模具完全贴合，在所述第二预设温度和所述第二预设压力下保持第二预设时长，使成形的金属构件内应力释放，并进行蠕变校形；其中，所述第二预设压力大于所述第一预设压力。
在一种具体的实施方式中，所述压边圈包括与所述承载部相对设置的主体部及自所述主体部远离所述凹陷部的一端朝所述承载部方向弯折延伸的延伸部，所述主体部、所述延伸部和所述承载部共同围成所述收容空间，所述薄片材的两侧分别与所述主体部和所述承载部抵接。
在一种具体的实施方式中，所述固定组件还包括多个均匀分布的螺栓，所述延伸部和所述承载部通过多个螺栓固定连接。
在一种具体的实施方式中，所述固定组件还包括与所述螺栓数量相同的垫片，所述垫片设于所述压边圈远离所述承载部的表面，所述螺栓穿过所述垫片将所述压边圈固定于所述承载部上。
在一种具体的实施方式中，所述将所述薄片材与所述模具之间的间隙进行密封，在所述薄片材与所述模具之间形成密封腔体的方法具体为：用透气毡将所述薄片材完全包覆，在所述模具的边缘粘贴至少一圈密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与所述模具共同形成所述密封腔体。
在一种具体的实施方式中，
所述第一预设温度为50～100℃，所述第二预设温度为200～250℃，所述第一预设压力为1～3MPa，所述第二预设压力为2～4MPa，所述第一预设时长为1～5h，所述第二预设时长为5～15h。
在一种具体的实施方式中，所述承载部包括位于所述承载部远离所述支撑框架表面的定位圆和位于所述定位圆远离所述凹陷部一侧的安装盲孔，所述螺栓穿过所述垫片和所述延伸部插入所述安装盲孔内以固定所述压边圈和所述承载部。
在一种具体的实施方式中，所述凸起的中心轴线与所述边缘部的中心轴线位于同一直线上，相应的，所述压边圈的中心轴线与所述凹陷部的中心轴线位于同一直线上。
在一种具体的实施方式中，所述薄片材的厚度为0.5～2mm。
本发明还提供一种模具，用于使平板状的薄片材成形为具有规定形状的金属构件，所述规定形状为横截面为圆形或椭圆形的凸起，所述金属构件包括所述凸起和环绕所述凸起的边缘部，所述模具包括支撑框架、设于所述支撑框架上的承载部、自所述承载部远离所述支撑框架的表面向内凹陷形成的所述凹陷部、以及用于将所述薄片材固定于所述承载部上的固定组件，所述固定组件包括压边圈，所述压边圈远离所述凹陷部的一端与所述承载部固定连接，且所述承载部和所述压边圈共同围成用于收容所述薄片材的边缘的收容空间；在将所述薄片材安装于所述模具时，成形为所述边缘部的所述薄片材插入所述收容空间内，且所述薄片材的两侧分别与所述压边圈和所述承载部抵接。
本发明的有益效果至少包括：
一、本发明实施例中，成形用的模具包括支撑框架、设于所述支撑框架上的承载部、自所述承载部远离所述支撑框架的表面向内凹陷形成的所述凹陷部、以及用于将所述薄片材固定于所述承载部上的固定组件，所述固定组件包括压边圈，所述压边圈远离所述凹陷部的一端与所述承载部固定连接，且所述承载部和所述压边圈共同围成用于收容所述薄片材的边缘的收容空间；在将所述薄片材安装于所述模具时，成形为所述边缘部的所述薄片材插入所述收容空间内，且所述薄片材的两侧分别与所述压边圈和所述承载部抵接；这样，按预设工序成形时，成形为凸起的薄片材没有受到压边圈的压力，薄片材在气压作用下能够逐渐凹陷弯曲，而薄片材的边缘收容于所述收容空间内因受到压边圈的压力不会发生屈曲，能够抑制气压加载拉深过程的屈曲缺陷，从而实现均匀变形；且由于压边圈远离所述凹陷部的一端和承载部固定连接，所述薄片材的两侧分别与所述压边圈和所述承载部抵接，能够防止薄片材拉深变形过程中向上拱起弯曲。
二、本发明的成形工艺采用两级升压和两级升温控制，且第二预设压力大于第一预设压力，第二预设温度大于第一预设温度；通过精确控制压力、温度、保温时间和保温保压时间，避免了加载过程中变形不均匀和厚度减薄导致破裂的问题，实现了构件内应力大幅释放，减小回弹，提高本发明制备的金属构件的成形精度。
三、所述压边圈包括与所述承载部相对设置的主体部及自所述主体部的一端朝所述承载部方向弯折延伸的延伸部，所述延伸部和所述承载部通过多个均匀分布的螺栓固定连接，在本发明实施例中，所述薄片材收容于所述收容空间内，未被螺栓固定，可避免在拉深过程中因薄片材不能移动导致的减薄严重发生破裂的缺陷。
四、所述固定组件还包括与所述螺栓数量相同的垫片，所述垫片设于所述压边圈远离所述承载部的表面，所述螺栓穿过所述垫片将所述压边圈固定于所述承载部上；这样，通过设置垫片可以增加施加于薄片材内侧的压边力，进一步防止薄片材的屈曲。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的薄壁金属构件成形方法的步骤流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的模具的结构示意图；
图3为本发明另一实施例提供的薄片材安装于模具上的整体结构示意图；
图4为图3沿A-A线的部分剖视图；
图5(a)为无压边圈成形得到的金属构件结构示意图；图5(b)为本发明实施例有压边圈成形得到的金属构件结构示意图。
附图标记说明：
模具 100 支撑框架 1 承载部 3
定位圆 31 安装盲孔 32 凹陷部 5
固定组件 7 压边圈 71 主体部 711
延伸部 712 螺栓 72 垫片 73
金属构件 200 凸起 210 边缘部 220
薄片材 300
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明提供一种薄壁金属构件成形方法，用于使平板状的薄片材300成形为具有规定形状的金属构件200，所述规定形状为横截面为圆形或椭圆形的凸起，所述金属构件200包括所述凸起210和环绕所述凸起210的边缘部220，所述成形方法使用具有与所述规定形状相匹配的凹陷部的模具使所述薄片材300在预设工序下成形为所述金属构件200，所述模具100包括支撑框架1、设于所述支撑框架1上的承载部3、自所述承载部3远离所述支撑框架1的表面向内凹陷形成的所述凹陷部5、以及用于将所述薄片材300固定于所述承载部3上的固定组件7，所述固定组件7包括压边圈71，所述压边圈71远离所述凹陷部5的一端与所述承载部3固定连接，且所述承载部3和所述压边圈71共同围成用于收容所述薄片材300的边缘的收容空间；
所述成形方法具体为：
步骤S1、将所述薄片材300安装于所述模具100；其中，成形为所述边缘部220的所述薄片材300插入所述收容空间内，且所述薄片材300的两侧分别与所述压边圈71和所述承载部3抵接；
步骤S2、将所述薄片材300与所述模具100之间的间隙进行密封，在所述薄片材300与所述模具100之间形成密封腔体，并整体置于成形装置的腔体内；
步骤S3、所述成形装置按照所述预设工序对所述薄片材300进行加工，成形得到所述金属构件200；其中，所述预设工序包括：
加热工序：加热至第一预设温度使所述薄片材300软化；
拉深变形工序：对密封腔体抽真空后，将所述成形装置的腔体的压力加压至第一预设压力，使软化的所述薄片材在气压载荷作用下发生拉深变形；
蠕变校形工序：完成拉深变形后，卸除对所述成形装置的腔体增加的压力，然后继续加热至第二预设温度使所述薄片材再次软化，在所述第二预设温度保温第一预设时长后，将所述成形装置的腔体的压力加压至第二预设压力使所述薄片材与所述模具完全贴合，在所述第二预设温度和所述第二预设压力下保持第二预设时长，使成形的金属构件内应力释放，并进行蠕变校形；其中，所述第二预设压力大于所述第一预设压力。
本发明实施例中，成形用的模具100包括支撑框架1、设于所述支撑框架1上的承载部3、自所述承载部3远离所述支撑框架1的表面向内凹陷形成的所述凹陷部5、以及用于将所述薄片材300固定于所述承载部3上的固定组件7，所述固定组件7包括压边圈71，所述压边圈71远离所述凹陷部5的一端与所述承载部3固定连接，且所述承载部3和所述压边圈71共同围成用于收容所述薄片材300的边缘的收容空间；在将所述薄片材300安装于所述模具100时，成形为所述边缘部220的所述薄片材300插入所述收容空间内，且所述薄片材300的两侧分别与所述压边圈71和所述承载部3抵接；按预设工序成形时，成形为凸起210的薄片材没有受到压边圈71的压力，薄片材300在气压作用下能够逐渐凹陷弯曲，而薄片材300的边缘收容于所述收容空间内因受到压边圈71的压力不会发生屈曲，能够抑制气压加载拉深过程的屈曲缺陷，从而实现均匀变形；且由于压边圈71远离所述凹陷部5的一端和承载部3固定连接，所述薄片材300的两侧分别与所述压边圈71和所述承载部3抵接，能够防止薄片材300拉深变形过程中向上拱起弯曲。
在本发明实施例中，所述薄片材300为Q235钢材，成形得到的所述金属构件200如图5(b)所示；未设置压边圈，则不能抑制向上的屈曲，成形得到的金属构件如图5(a)，将图5(a)和图5(b)进行比较可知，设置所述压边圈71成形得到的金属构件200的凸起210和边缘部220的表面平滑，厚薄均匀。
在本发明实施例中，所述承载部3为矩形状。
在本发明实施例中，所述凹陷部5的形状由待成型的金属构件200的凸起210的形状决定，即所述金属构件200的凸起210的形状与所述模具100的凹陷部5的形状相匹配，当凸起210为圆弧凸起，则所述凹陷部3也为圆弧凸起。
步骤S1中，将所述薄片材300安装于所述模具100时，成形为所述边缘部220的所述薄片材300插入所述收容空间内，且所述薄片材300的两侧分别与所述压边圈71和所述承载部3抵接；成形为凸起210的部分叠设于所述凹陷部3上。成形过程加压时，收容于所述收容空间的薄片材300由于两侧分别与所述压边圈71和所述承载部3抵接，由于受到所述压边圈的抑制作用，所述薄片材300的边缘部不会发生屈曲，而叠设于所述凹陷部5上的薄片材在气压作用下能够逐渐凹陷弯曲直至贴合所述凹陷部5的内壁，因而成形的凸起210的形状与凹陷部5的形状相匹配。这样，本发明通过气压柔性加载使得薄片材凹陷弯曲，避免了传统凸模与加工板材直接接触导致的表面质量差的问题。
步骤S2中，所述将所述薄片材300与所述模具100之间的间隙进行密封，在所述薄片材300与所述模具100之间形成密封腔体的方法具体为：用透气毡将所述薄片材完全包覆，在所述模具的边缘粘贴至少一圈密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与所述模具共同形成所述密封腔体。
在本发明实施例中，真空袋上设置有与真空泵相连的真空嘴，可以通过真空嘴对所述密封腔体抽真空。
步骤S3中，所述成形装置为热压罐设备，在其他实施例中，所述成形装置还可以为其他同时具有加热和加压功能的设备。
成形的过程具体为：模具100和薄片材300整体放入热压罐设备中，先对罐内升温使得薄片材300温度升到第一预设温度后发生软化(加到该温度后就可以开始进入下一工序)，再使用真空泵抽密封腔体内的空气以及对热压罐内增加气压，在气压载荷作用下薄片材逐渐发生拉深变形(加到第一预设压力就可以进入下一工序)；但随着薄片材塑性变形会发生加工硬化，继续气压加载拉深可能发生厚度减薄严重甚至破裂，因此卸除气压载荷，热压罐继续升温使得薄片材温度从第一预设温度提高至第二预设温度，薄片材内部错位发生静态回复软化作用，保温第一预设时长后，对热压罐加压使得板材完全贴合模具，并保持气压载荷和温度第二预设时长，在此期间，金属构件内应力释放，同时对金属构件进行蠕变校形作用，从而实现精确成形。
进一步地，所述压边圈71包括与所述承载部3相对设置的主体部711及自所述主体部711远离所述凹陷部5的一端朝所述承载部3方向弯折延伸的延伸部712，所述主体部711、所述延伸部712和所述承载部3共同围成所述收容空间，所述薄片材300的两侧分别与所述主体部711和所述承载部3抵接。
在本发明实施例中，延伸部712由所述主体部711垂直弯折延伸，所述延伸部712和所述承载部3相抵接，所述延伸部712的厚度与所述主体部711的厚度和所述薄片材300的厚度之和相同。
在本发明实施例，所述主体部711和所述延伸部712一体成型，即可以认为所述压边圈71靠近所述凹陷部5的内侧的厚度小于远离所述凹陷部5的外侧的厚度。
优选的，所述薄片材300的边沿抵接所述承载部3；即所述边缘部220的尺寸与所述收容空间的形状相匹配，也可以认为为所述边缘部220的宽度与所述主体部711的宽度相同。当然，在其他实施例中，边缘部220的宽度也可以小于所述主体部711的宽度。上文中的宽度指的是第一方向的长度，所述第一方向指的是自所述主体部711靠近所述凹陷部5的一端向所述主体部711远离所述凹陷部5的一端。
进一步地，所述固定组件7还包括多个均匀分布的螺栓72，所述延伸部712和所述承载部3通过多个螺栓72固定连接。
具体地，可以理解为，所述延伸部712上开设有贯穿的通孔，所述承载部3上开设有安装盲孔，螺栓穿过所述延伸部712和所述承载部3的安装盲孔将所述压边圈7和所述承载部3固定。所述薄片材300收容于所述收容空间内，未被螺栓72固定，可避免在拉升过程中因薄片材不能移动导致的减薄严重发生破裂的缺陷。
在本发明实施例中，所述螺栓72的数量为12个，均匀分布，即每隔30度安装有一个用于固定压边圈7和承载部3的螺栓。当然，在其他实施中，所述螺栓的数量也可以为9个，即每隔40度安装有一个用于固定压边圈7和承载部3的螺栓，在此，不一一举例，只需要满足均匀分布即可。
进一步地，所述固定组件7还包括与所述螺栓72数量相同的垫片73，所述垫片73设于所述压边圈71远离所述承载部3的表面，所述螺栓72穿过所述垫片73将所述压边圈71固定于所述承载部3上。
在本发明实施例中，所述垫片73的数量为12块，垫片73的形状为长条形。通过设置垫片73可以增加施加于薄片材300内侧的压边力，进一步防止薄片材300的微小屈曲，保证成形得到的金属构件200表面的光滑度。
进一步地，所述第一预设温度为50～100℃，所述第二预设温度为200～250℃，所述第一预设压力为1～3MPa，所述第二预设压力为2～4MPa，所述第一预设时长为1～5h，所述第二预设时长为5～15h。
本发明采用两级升压和两级温度控制，且第二预设压力大于第一预设压力，第二预设温度大于第一预设温度，通过精确控制压力、温度、保温时间和保温保压时间，避免了加载过程中变形不均匀和厚度减薄导致破裂的问题，实现了构件内应力大幅释放，减小回弹，提高了使本发明制备的金属构件的成形精度。
进一步地，所述承载部3包括位于所述承载部3远离所述支撑框架1表面的定位圆31和位于所述定位圆31远离所述凹陷部5一侧的安装盲孔32，所述螺栓72穿过所述垫片73和所述延伸部712插入所述安装盲孔32内以固定所述压边圈71和所述承载部3。
通过设置定位圈31和安装盲孔32，可以提高薄片材安装于模具上的效率和精准度，进一步保证成形的精度。
进一步地，所述凸起210的中心轴线与所述边缘部220的中心轴线位于同一直线上，相应的，所述压边圈71的中心轴线与所述凹陷部5的中心轴线位于同一直线上。
在本发明实施例中，所述凸起210为圆弧状，所述边缘部220的宽度相同，即所述金属构件200为轴对称结构。在其他实施例中，所述金属构件200也可以为异形结构，只需要改变模具100中压边圈7和凹陷部5的形状即可。
进一步地，所述薄片材的厚度为0.5～2mm。
针对厚度为0.5～2mm的大型薄片材，由于普通冲压成形无法直接冲压成完整的零件，需分成多个简单的元件，分别单独拉深成形再进行拼接，拼接成形存在外表质量差和使用可靠性较差的缺陷。采用本发明提供的成形方法一体成形，且成形精度高，可以大大提高该零件的可靠性。
本发明提供的薄壁金属构件成形方法，通过设置带有压边圈的模具控制所述薄片材成形过程中不会发出屈曲，通过两次升压和两级升温控制避免所述薄片材成型过程中发生破裂，使得成形得到的金属构件厚薄均匀，大大提高了成形精度。
如图2至图5所示，本发明提供还一种模具100，所述模具100用于使平板状的薄片材300成形为具有规定形状的金属构件200，所述规定形状为横截面为圆形或椭圆形的凸起210，所述金属构件200包括所述凸起210和环绕所述凸起210的边缘部220，所述模具100包括支撑框架1、设于所述支撑框架1上的承载部3、自所述承载部3远离所述支撑框架1的表面向内凹陷形成的所述凹陷部5、以及用于将所述薄片材300固定于所述承载部3上的固定组件7，所述固定组件7包括压边圈71，所述压边圈71远离所述凹陷部5的一端与所述承载部3固定连接，且所述承载部3和所述压边圈71共同围成用于收容所述薄片材300的边缘的收容空间；在将所述薄片材300安装于所述模具100时，成形为所述边缘部220的所述薄片材300插入所述收容空间内，且所述薄片材300的两侧分别与所述压边圈71和所述承载部3抵接。
本发明实施例中，将所述薄片材300安装于所述模具100并按预设工序成形时，成形为凸起210的薄片材没有受到压边圈71的压力，在气压作用下能够逐渐凹陷弯曲，而薄片材300的边缘收容于所述收容空间内因受到压边圈71的压力不会发生屈曲，能够抑制气压加载拉深过程的屈曲缺陷，从而实现均匀变形；且由于压边圈71远离所述凹陷部5的一端和承载部3固定连接，所述薄片材300的两侧分别与所述压边圈71和所述承载部3抵接，能够防止薄片材300拉深变形过程中向上拱起弯曲。
进一步地，所述压边圈71包括与所述承载部3相对设置的主体部711及自所述主体部711远离所述凹陷部5的一端朝所述承载部3方向弯折延伸的延伸部712，所述主体部711、所述延伸部712和所述承载部3共同围成所述收容空间，所述薄片材300的两侧分别与所述主体部711和所述承载部3抵接。
在本发明实施例中，延伸部712由所述主体部711垂直弯折延伸，所述延伸部712和所述承载部3相抵接，所述延伸部712的厚度与所述主体部711的厚度和所述薄片材300的厚度之和。
在本发明实施例，所述主体部711和所述延伸部712一体成型，即可以认为所述压边圈7靠近所述凹陷部5的内侧的厚度小于远离所述凹陷部5的外侧的厚度。
优选地，所述薄片材300的边沿抵接所述承载部3；即所述边缘部220的尺寸与所述收容空间的形状相匹配，也可以认为为所述边缘部220的宽度与所述主体部711的宽度相同。当然，在其他实施例中，边缘部220的宽度也可以小于所述主体部711的宽度。上文中的宽度指的是第一方向的长度，所述第一方向指的是自所述主体部711靠近所述凹陷部5的一端向所述主体部711远离所述凹陷部5的一端。
进一步地，所述固定组件7还包括多个均匀分布的螺栓72，所述延伸部712和所述承载部3通过多个螺栓72固定连接。
具体地，所述延伸部712上开设有贯穿的通孔，所述承载部3上也可开设有安装盲孔，螺栓穿过所述延伸部712和所述承载部3的盲孔将所述压边圈7和所述承载部3固定。所述薄片材300收容于所述收容空间内，未被螺栓72固定，可避免在拉深过程中因薄片材不能移动导致的减薄严重发生破裂的缺陷。
在本发明实施例中，所述螺栓72的数量为12个，均匀分布，即每隔30度安装有一个用于固定压边圈7和承载部3的螺栓。当然，在其他实施中，所述螺栓的数量也可以为9个，即每隔40度安装有一个用于固定压边圈7和承载部3的螺栓，在此，不一一举例，只需要满足均匀分布即可。
进一步地，所述固定组件7还包括与所述螺栓72数量相同的垫片73，所述垫片73设于所述压边圈71远离所述承载部3的表面，所述螺栓72穿过所述垫片73将所述压边圈71固定于所述承载部3上。
在本发明实施例中，所述垫片73的数量为12块，垫片73的形状为长条形。通过设置垫片73可以增加施加于薄片材300内侧的压边力，进一步防止薄片材300的微小屈曲，保证成形得到的金属构件200表面的光滑度。
进一步地，所述承载部3包括位于所述承载部3远离所述支撑框架1表面的定位圆31和位于所述定位圆31远离所述凹陷部5一侧的安装盲孔32，所述螺栓72穿过所述垫片73和所述延伸部712插入所述安装盲孔32内以固定所述压边圈71和所述承载部3。
通过设置定位圈31和安装盲孔32，可以提高薄片材安装于模具上的效率和精准度，进一步保证成形的精度。
需要说明的是，所述金属构件200成形后，在使用前，会将所述边缘部220进行切割。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种薄壁金属构件成形方法，用于使平板状的薄片材(300)成形为具有规定形状的金属构件(200)，所述规定形状为横截面为圆形或椭圆形的凸起(210)，所述金属构件(200)包括所述凸起(210)和环绕所述凸起(210)的边缘部(220)，其特征在于，所述成形方法使用具有与所述规定形状相匹配的凹陷部(5)的模具(100)使所述薄片材(300)在预设工序下成形为所述金属构件(200)，所述模具(100)包括支撑框架(1)、设于所述支撑框架(1)上的承载部(3)、自所述承载部(3)远离所述支撑框架(1)的表面向内凹陷形成的所述凹陷部(5)、以及用于将所述薄片材(300)固设于所述承载部(3)上的固定组件(7)，所述固定组件(7)包括压边圈(71)，所述压边圈(71)远离所述凹陷部(5)的一端与所述承载部(3)固定连接，且所述承载部(3)和所述压边圈(71)共同围成用于收容所述薄片材(300)的边缘的收容空间；
所述成形方法具体为：
将所述薄片材(300)安装于所述模具(100)；其中，成形为所述边缘部(220)的所述薄片材(300)插入所述收容空间内，且所述薄片材(300)的两侧分别与所述压边圈(71)和所述承载部(3)抵接；
将所述薄片材(300)与所述模具(100)之间的间隙进行密封，在所述薄片材(300)与所述模具(100)之间形成密封腔体，并整体置于成形装置的腔体内；
所述成形装置按照所述预设工序对所述薄片材(300)进行加工，成形得到所述金属构件(200)；其中，所述预设工序包括：
加热工序：加热至第一预设温度使所述薄片材(300)软化；
拉深变形工序：对密封腔体抽真空后，将所述成形装置的腔体的压力加压至第一预设压力，使软化的所述薄片材(300)在气压载荷作用下发生拉深变形；
蠕变校形工序：完成拉深变形后，卸除对所述成形装置的腔体增加的压力，然后继续加热至第二预设温度使所述薄片材(300)再次软化，在所述第二预设温度保温第一预设时长后，将所述成形装置的腔体的压力加压至第二预设压力使所述薄片材(300)与所述模具(100)完全贴合，在所述第二预设温度和所述第二预设压力下保持第二预设时长，使成形的金属构件内应力释放，并进行蠕变校形；其中，所述第二预设压力大于所述第一预设压力。
2.根据权利要求1所述的薄壁金属构件成形方法，其特征在于，所述压边圈(71)包括与所述承载部(3)相对设置的主体部(711)及自所述主体部(711)远离所述凹陷部(5)的一端朝所述承载部(3)方向弯折延伸的延伸部(712)，所述主体部(711)、所述延伸部(712)和所述承载部(3)共同围成所述收容空间，所述薄片材(300)的两侧分别与所述主体部(711)和所述承载部(3)抵接。
3.根据权利要求2所述的薄壁金属构件成形方法，其特征在于，所述固定组件(7)还包括多个均匀分布的螺栓(72)，所述延伸部(712)和所述承载部(3)通过多个所述螺栓(72)固定连接。
4.根据权利要求3所述的薄壁金属构件成形方法，其特征在于，所述固定组件(7)还包括与所述螺栓(72)数量相同的垫片(73)，所述垫片(73)设于所述压边圈(71)远离所述承载部(3)的表面，所述螺栓(72)穿过所述垫片(73)将所述压边圈(71)固定于所述承载部(3)上。
5.根据权利要求1至4任一项所述的薄壁金属构件成形方法，其特征在于，所述将所述薄片材(300)与所述模具(100)之间的间隙进行密封，在所述薄片材(300)与所述模具(100)之间形成密封腔体的方法具体为：用透气毡将所述薄片材(300)完全包覆，在所述模具(100)的边缘粘贴至少一圈密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与所述模具共同形成所述密封腔体。
6.根据权利要求1至4任一项所述的薄壁金属构件成形方法，其特征在于，所述第一预设温度为50～100℃，所述第二预设温度为200～250℃，所述第一预设压力为1～3MPa，所述第二预设压力为2～4MPa，所述第一预设时长为1～5h，所述第二预设时长为5～15h。
7.根据权利要求4所述的薄壁金属构件成形方法，其特征在于，所述承载部(3)包括位于所述承载部(3)远离所述支撑框架(1)表面的定位圆(31)和位于所述定位圆(31)远离所述凹陷部(5)一侧的安装盲孔(32)，所述螺栓(72)穿过所述垫片(73)和所述延伸部(712)插入所述安装盲孔(32)内以固定所述压边圈(71)和所述承载部(3)。
8.根据权利要求1所述的薄壁金属构件成形方法，其特征在于，所述凸起(210)的中心轴线与所述边缘部(220)的中心轴线位于同一直线上，相应的，所述压边圈(71)的中心轴线与所述凹陷部(5)的中心轴线位于同一直线上。
9.根据权利要求1所述的薄壁金属构件成形方法，其特征在于，所述薄片材(300)的厚度为0.5～2mm。
10.一种模具，用于使平板状的薄片材(300)成形为具有规定形状的金属构件(200)，所述规定形状为横截面为圆形或椭圆形的凸起(210)，所述金属构件(200)包括所述凸起(210)和环绕所述凸起(210)的边缘部(220)，其特征在于，所述模具(100)包括支撑框架(1)、设于所述支撑框架(1)上的承载部(3)、自所述承载部(3)远离所述支撑框架(1)的表面向内凹陷形成的所述凹陷部(5)、以及用于将所述薄片材(300)固定于所述承载部(3)上的固定组件(7)，所述固定组件(7)包括与所述承载部(3)固定连接的压边圈(71)，且所述承载部(3)和所述压边圈(71)共同围成用于收容所述薄片材(300)的边缘的收容空间；在将所述薄片材(300)安装于所述模具(100)时，成形为所述边缘部(220)的所述薄片材(300)插入所述收容空间内，且所述薄片材(300)的两侧分别与所述压边圈(71)和所述承载部(3)抵接。
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