CN113695440A - 封闭腔体温热复合成形装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种封闭腔体温热复合成形装置及方法，成形装置包括第一翻边模、第二翻边模、连接杆、底座、温控组件及驱动机构，第二翻边模的上部设置有承载面，承载面用于放置被加工件；第二翻边模具有安装通孔，被加工件上设置有被加工孔，安装在底座上的连接杆的顶端依次穿过安装通孔、被加工孔延伸到被加工件的内部并可拆卸连接第一翻边模，第二翻边模与第一翻边模相匹配；第二翻边模的下部通过驱动机构可运动的安装在底座上，当温控组件将第二翻边模加热至设定温度时，驱动机构能够驱使第二翻边模靠近第一翻边模运动并将被加工件的被加工部位加工成设计形状，本发明结构简单，使用方便，成本低，通用性好。

Description

封闭腔体温热复合成形装置及方法

技术领域

本发明涉及钣金成形技术领域，具体地，涉及一种封闭腔体温热复合成形装置及方法。

背景技术

六通件是运载火箭增压输送系统的重要零件，其主要作用是燃料箱燃料加注及将氧化剂箱燃料推进剂输送至发动机，承担多路管道的汇集分流作用，在实际飞行过程中，承受一定的压力和结构应力，传统的翻边工艺将翻边和整形分两步进行，存在着一些问题，如零件定位困难造成尺寸精度难以保证，成形件厚度减薄较大且分布不均匀，其中最主要的问题就在于成形零件回弹量大以及尺寸精度偏差大。由于六通件壁厚厚(大于7mm，最大可达9mm)，原材料为7.5mm板材，属于中厚板，在中厚板成形过程中板材厚度方向内外侧的变形不均匀，弯曲效应明显，导致在厚度方向上存在明显的应变梯度，成形过程中易发生破裂，成形困难。

除此之外，由于多通件属于封闭腔体结构，通过传统翻边装置采用上下模合模结构进行翻边，导致翻边过程造成零件干涉，无法进行翻边，因此需要针对封闭腔体结构设计特殊的翻边模具。

专利文献CN209124714U公开了一种凹模与压边圈导向的双动拉深模具，其特征在于：所述压边圈呈圆管形，压边圈中部的通孔与凸模相配合，所述压边圈下部的外侧设有环形的定位套，所述凹模呈工字形，所述凹模的中心处设有冲压型腔，所述凹模与凸模具有共同的中心线，所述凹模设置在凸模的正下方，所述凹模上部的外侧固定有耐磨圈，压边圈下部的定位套与耐磨圈相配合，所述凸模的下端面为圆弧面，凹模的冲压型腔上部设有与凸模下端面相配合的弧形面，所述压边圈通过连杆固定在上模座的下部，所述凸模固定在冲压液压机的活塞杆上，所述凹模固定在下模座上，但该设计对于六通件孔沿的加工存在干涉，结构不合理。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种封闭腔体温热复合成形装置及方法。

根据本发明提供的一种封闭腔体温热复合成形装置，包括第一翻边模、第二翻边模、连接杆、底座、温控组件以及驱动机构；

所述第二翻边模的上部设置有承载面，所述承载面用于放置被加工件；

所述第二翻边模具有安装通孔，所述被加工件上设置有被加工孔，安装在所述底座上的连接杆的顶端依次穿过所述安装通孔、被加工孔延伸到所述被加工件的内部并可拆卸连接所述第一翻边模，所述第二翻边模与所述第一翻边模相匹配；

所述第二翻边模的下部通过所述驱动机构可运动的安装在所述底座上，当温控组件将所述第二翻边模加热至设定温度时，所述驱动机构能够驱使所述第二翻边模靠近所述第一翻边模运动并将所述被加工件的被加工部位加工成设计形状。

优选地，所述第一翻边模为翻边凸模，第二翻边模为翻边凹模；

所述翻边凸模与翻边凹模同轴布置，所述被加工部位为对应于所述被加工孔的孔沿；

所述翻边凸模的外周面从下到上依次为定位面、加工面，所述定位面的尺寸匹配所述被加工孔并用于所述被加工孔的定位，所述加工面为锥形面且在当所述翻边凸模靠近所述翻边凹模运动时所述加工面施力于所述孔沿的内侧面并将所述被加工孔撑大后进而使所述孔沿的外侧面匹配贴合所述承载面和安装通孔的连接部位。

优选地，还包括定位块以及支撑板；

所述第二翻边模通过所述定位块安装在所述支撑板上，所述驱动机构能够通过驱使所述支撑板运动进而带动所述第二翻边模运动。

优选地，所述第一翻边模和第二翻边模具有多种相匹配的型号进而能够适应不同型号的被加工件的加工；

所述定位块在所述支撑板上的安装位置能够被调整以匹配不同型号的所述第二翻边模。

优选地，所述温控组件包括热电偶、加热棒以及加热控制柜；所述热电偶、加热棒安装在第二翻边模中；

所述第二翻边模与支撑板之间设置有隔热板；

所述加热控制柜能够根据获得的热电偶的温度信息与预设信息比对并根据所述比对结果指导所述加热棒工作。

优选地，所述被加工件的材质包括铝锂合金、低塑性铝合金、镁合金中的任一种。

优选地，所述驱动机构具有顶杆，所述顶杆通过端部设置的梅花瓣结构连接所述支撑板。

根据本发明提供的一种封闭腔体温热复合成形方法，包括如下步骤：

S1：选择与被加工件相匹配的第一翻边模以及第二翻边模并组装设备，通过驱动机构将第二翻边模调至预设高度；

S2：将被加工件安装到第二翻边模所具有的承载面上且所述预设高度满足使连接杆的顶端穿过所述被加工件上的被加工孔并延伸到被加工件的内部且在被加工件的内部的所述连接杆符合被装配第一翻边模的长度要求；

S3：通过所述第一翻边模所具有的定位面找准翻边位置，实现定位；

S4：对第二翻边模进行加热处理并升温至设定温度；

S5：控制驱动机构驱使第二翻边模朝向第一翻边模运动进而实现对被加工件的翻边成形。

优选地，所述设定温度为180℃。

优选地，在加热前对被加工件的表面涂抹耐高温润滑油。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明相对于传统翻边结构需要横梁和纵梁结构，结构简单，使用方便，成本低，具有良好的经济效益。

2、本发明针对封闭腔体能在一套工具上完成多个不同直径孔的翻边成形工序，同时采用凸模定位块实现翻边定位，减少了传统翻边中所需不同模具导致的定位偏差，定位精度高，解决了因零件定位不准导致的翻边偏差问题；同时采用温热成形方法，解决了翻边加工作业过程中因零件塑性低导致的翻边开裂问题。

3、本发明通过具备可互换性的翻边定位块，使用时可针对不同的翻边孔互换不同的凹模，可在一套工具上完成多个孔的翻边，解决了因翻边规格多，导致需要投产大量模具的问题，降低了成本，提高了模具的通用性和互换性。

4、本发明结构设计巧妙，在翻边过程中零件不干涉，解决了现有技术的难题。

5、本发明通过加热组件对零件进行加热，可实现难成形材料的翻边成形，对于铝锂合金、低塑性铝合金、镁合金等难成形材料具有较好的成形效果，可以得到回弹量更小且尺寸精度更高的零件，大大提高了材料的成形极限，有效提高产品合格率。

6、本发明翻边成形后壁厚减薄量较小且厚度分布均匀，提高了零件的加工范围和尺寸精度，且因其结构形式的特殊性，尤其适用于内腔封闭的多通件不同支管的翻边整形。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为模具安装就位且未加工时的结构示意图；

图3为翻边凹模定位面安装到被加工孔中时的结构示意图，其中该状态被加工件被定位；

图4为翻边凸模安装后的结构俯视示意图；

图5为模具安装就位且已加工成形时的结构示意图；

图6为未安装被加工件时翻边凹模与翻边凸模的结构示意图；

图7为被加工件被定位时被加工件与翻边凸模的结构布置示意图。

图中示出：

被加工件1 顶杆9

翻边凸模2 连接杆10

翻边凹模3 底座11

热电偶4 加热控制柜12

定位块5 被加工孔13

加热棒6 定位面14

隔热板7 加工面15

支撑板8

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

基础实施例：

本发明提供了一种封闭腔体温热复合成形装置，包括第一翻边模、第二翻边模、连接杆10、底座11、温控组件以及驱动机构，所述第二翻边模的上部设置有承载面，所述承载面用于放置被加工件1，所述第二翻边模具有安装通孔，安装通孔为连接杆10的安装提供安装空间，所述被加工件1上设置有被加工孔13，安装在所述底座11上的连接杆10的顶端依次穿过所述安装通孔、被加工孔13延伸到所述被加工件1的内部并可拆卸连接所述第一翻边模，连接杆10的底端优选通过螺栓安装在底座11上，所述第二翻边模与所述第一翻边模相匹配，所述第二翻边模的下部通过所述驱动机构可运动的安装在所述底座11上，当温控组件将所述第二翻边模加热至设定温度时，所述驱动机构能够驱使所述第二翻边模靠近所述第一翻边模运动并将所述被加工件1的被加工部位加工成设计形状。

本实施例中，还包括定位块5以及支撑板8，所述第二翻边模通过所述定位块5安装在所述支撑板8上，所述驱动机构能够通过驱使所述支撑板8运动进而带动所述第二翻边模运动。

在实际应用中，所述第一翻边模和第二翻边模具有多种相匹配的型号进而能够适应不同型号的被加工件1的加工，所述定位块5在所述支撑板8上的安装位置能够被调整以匹配不同型号的所述第二翻边模，大大增加了模具的通用性。

所述温控组件包括热电偶4、加热棒6以及加热控制柜12；所述热电偶4、加热棒6安装在第二翻边模中，所述第二翻边模与支撑板8之间设置有隔热板7，隔热板7用于隔热，减少热量传递到支撑板8上。所述加热控制柜12能够根据获得的热电偶4的温度信息与预设信息比对并根据所述比对结果指导所述加热棒6工作。

在实际应用中，本发明能够加工多种材质的所述被加工件1，其中包括被加工件1采用材质为铝锂合金、低塑性铝合金或镁合金制作的情形。

所述驱动机构具有顶杆9，驱动机构优选液压机，通过液压系统实现液压机的动力驱动作业，所述顶杆9通过端部设置的梅花瓣结构连接所述支撑板8，液压机作业时能够驱使顶杆9伸出或缩回以实现加工作业。

经研究发现，被加工件1的被加工部位加工成形过程中，随着温度升高，流变应力明显下降，可有效降低弯曲效应对成形过程开裂的影响，尤其当温度高于100℃时尤为明显，因此采用温热成形方法，设计温热翻边工艺，提高材料成形极限，解决了厚壁六通件成形过程的难题。

本发明提供了一种封闭腔体温热复合成形方法，包括如下步骤：

S1：选择与被加工件1相匹配的第一翻边模以及第二翻边模并组装设备，通过驱动机构将第二翻边模调至预设高度；在组装设备时，首先安装顶杆9，将顶杆9的一端连接液压机，将顶杆9带有梅花瓣结构的另一端连接在支撑板8上，启动液压机将顶杆9顶出至设定高度，所述设定高度优选为与第二翻边模位置齐平的位置，此时，将第二翻边模安装到定位块5中；

S2：将被加工件1安装到第二翻边模所具有的承载面上且所述预设高度满足使连接杆10的顶端穿过所述被加工件1上的被加工孔13并延伸到被加工件1的内部且在被加工件1的内部的所述连接杆10符合被装配第一翻边模的长度要求；

S3：通过所述第一翻边模所具有的定位面14找准翻边位置，实现定位；

S4：对第二翻边模进行加热处理并升温至设定温度；将加热控制柜12连接在模具上，并对模具进行加热处理，所述升温为以均匀的升温速率升高至设定温度，所述设定温度优选为180℃，到达设定温度后关闭加热棒6电源，其中，在加热前对被加工件1的表面涂抹耐高温润滑油，能够减少成形过程中由于摩擦力造成的被加工件1表面的损坏；

S5：控制驱动机构驱使第二翻边模朝向第一翻边模运动进而实现对被加工件1的翻边成形。翻边成形后，拆卸第一翻边模并将加工完毕的被加工件1拆下，根据实际的加工需要，更换第二翻边模以匹配下一个需要加工的被加工件1，并将第二翻边模安装到定位块5中，采用同样的方法完成其他孔的翻边成形。

以上对本发明的基本实施例进行了说明，为进一步理解本发明，下面进一步举例说明。

实施例1：

本实施例中，如图1所示，所述第一翻边模为翻边凸模2，第二翻边模为翻边凹模3，承载面为内凹的弧形面，被加工件1为带有六个被加工孔13的球形结构，所述翻边凸模2与翻边凹模3同轴布置，连接杆10的顶端优选设置有外螺纹，翻边凸模2通过螺母和垫片可拆卸的固定在连接杆10的顶端。

本实施例中的定位块5包括定位板，定位板的底端可拆卸安装在支撑板8上并能够根据翻边凹模3的尺寸选择在支撑板8上的安装位置以匹配翻边凹模3的尺寸，同时，定位板的上部通过连接件再与翻边凹模3连接进而实现所述翻边凹模3的定位。

本实施例中，顶杆9端部的梅花瓣结构的每个花瓣上具有一个或多个安装通孔，梅花瓣结构通过螺钉、铆钉等连接件连接到支撑板8上。

所述被加工部位为对应于所述被加工孔13的孔沿，所述设计形状为将孔沿加工成朝向球形结构外部倾斜的环形边沿，所述翻边凸模2的外周面从下到上依次为定位面14、加工面15，如图2、图3、图6、图7所示，所述定位面14的尺寸匹配所述被加工孔13并用于所述被加工孔13的定位，所述加工面15为锥形面且在当所述翻边凸模2靠近所述翻边凹模3运动时所述加工面15施力于所述孔沿的内侧面并将所述被加工孔13撑大后进而使所述孔沿的外侧面匹配贴合所述承载面和安装通孔的连接部位。

所述加热控制柜12分别与热电偶4、加热棒6电连接，热电偶4用于采集翻边凹模3的温度，加热棒6用于对翻边凹模3进行加热，在加工时翻边凹模3再将热量传递给被加工件1，实现被加工件1的加热，以提供最优的加工温度。

在成形加工作业前，先将被加工件1安装在承载面上，再通过被加工件1侧面的通孔将翻边凸模2安装到连接杆10的顶端，如图2所示，在加工时通过液压机驱使顶杆9向上运动进而驱使支撑板8带动翻边凹模3朝向翻边凸模2运动，最终使加工面15对边沿的内侧面施力挤压形变并被承载面和安装通孔的连接部位抵住成形为设计形状，如图5所示。

本实施例中，翻边凸模2可根据不同被加工件1的尺寸进行更换。本发明中的模具包含翻边凹面和翻边凸面，其翻边型面的圆弧曲面与多通件的翻边形状相匹配，实现翻边外侧定位，翻边凸模2存在定位面14，与翻边预制孔匹配，可以显著降低定位偏差，有效提高翻边精度。

实施例2：

本实施例为实施例1的变化例；

本实施例中，所述第一翻边模为翻边凹模，第二翻边模为翻边凸模，在成形作业时能够实现被加工件1上被加工边沿朝向被加工件1的内部倾斜的加工作业。

本发明在成形作业时，可根据不同的被加工件1的加工要求选择匹配的模具，本发明能够适应多种被加工件的加工作业，通用性好，操作简单，实用性强。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种封闭腔体温热复合成形装置，其特征在于，包括第一翻边模、第二翻边模、连接杆(10)、底座(11)、温控组件以及驱动机构；

所述第二翻边模的上部设置有承载面，所述承载面用于放置被加工件(1)；

所述第二翻边模具有安装通孔，所述被加工件(1)上设置有被加工孔(13)，安装在所述底座(11)上的连接杆(10)的顶端依次穿过所述安装通孔、被加工孔(13)延伸到所述被加工件(1)的内部并可拆卸连接所述第一翻边模，所述第二翻边模与所述第一翻边模相匹配；

所述第二翻边模的下部通过所述驱动机构可运动的安装在所述底座(11)上，当温控组件将所述第二翻边模加热至设定温度时，所述驱动机构能够驱使所述第二翻边模靠近所述第一翻边模运动并将所述被加工件(1)的被加工部位加工成设计形状。

2.根据权利要求1所述的封闭腔体温热复合成形装置，其特征在于，所述第一翻边模为翻边凸模(2)，第二翻边模为翻边凹模(3)；

所述翻边凸模(2)与翻边凹模(3)同轴布置，所述被加工部位为对应于所述被加工孔(13)的孔沿；

所述翻边凸模(2)的外周面从下到上依次为定位面(14)、加工面(15)，所述定位面(14)的尺寸匹配所述被加工孔(13)并用于所述被加工孔(13)的定位，所述加工面(15)为锥形面且在当所述翻边凸模(2)靠近所述翻边凹模(3)运动时所述加工面(15)施力于所述孔沿的内侧面并将所述被加工孔(13)撑大后进而使所述孔沿的外侧面匹配贴合所述承载面和安装通孔的连接部位。

3.根据权利要求1所述的封闭腔体温热复合成形装置，其特征在于，还包括定位块(5)以及支撑板(8)；

所述第二翻边模通过所述定位块(5)安装在所述支撑板(8)上，所述驱动机构能够通过驱使所述支撑板(8)运动进而带动所述第二翻边模运动。

4.根据权利要求3所述的封闭腔体温热复合成形装置，其特征在于，所述第一翻边模和第二翻边模具有多种相匹配的型号进而能够适应不同型号的被加工件(1)的加工；

所述定位块(5)在所述支撑板(8)上的安装位置能够被调整以匹配不同型号的所述第二翻边模。

5.根据权利要求3所述的封闭腔体温热复合成形装置，其特征在于，所述温控组件包括热电偶(4)、加热棒(6)以及加热控制柜(12)；所述热电偶(4)、加热棒(6)安装在第二翻边模中；

所述第二翻边模与支撑板(8)之间设置有隔热板(7)；

所述加热控制柜(12)能够根据获得的热电偶(4)的温度信息与预设信息比对并根据所述比对结果指导所述加热棒(6)工作。

6.根据权利要求1所述的封闭腔体温热复合成形装置，其特征在于，所述被加工件(1)的材质包括铝锂合金、低塑性铝合金、镁合金中的任一种。

7.根据权利要求3所述的封闭腔体温热复合成形装置，其特征在于，所述驱动机构具有顶杆(9)，所述顶杆(9)通过端部设置的梅花瓣结构连接所述支撑板(8)。

8.一种封闭腔体温热复合成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选择与被加工件(1)相匹配的第一翻边模以及第二翻边模并组装设备，通过驱动机构将第二翻边模调至预设高度；

S2：将被加工件(1)安装到第二翻边模所具有的承载面上且所述预设高度满足使连接杆(10)的顶端穿过所述被加工件(1)上的被加工孔(13)并延伸到被加工件(1)的内部且在被加工件(1)的内部的所述连接杆(10)符合被装配第一翻边模的长度要求；

S3：通过所述第一翻边模所具有的定位面(14)找准翻边位置，实现定位；

S4：对第二翻边模进行加热处理并升温至设定温度；

S5：控制驱动机构驱使第二翻边模朝向第一翻边模运动进而实现对被加工件(1)的翻边成形。

9.根据权利要求1所述的封闭腔体温热复合成形方法，其特征在于，所述设定温度为180℃。

10.根据权利要求1所述的封闭腔体温热复合成形方法，其特征在于，在加热前对被加工件(1)的表面涂抹耐高温润滑油。

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