CN114523266B - 一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具,涉及金属材料钣金塑性成形的技术领域,本发明旨在解决精度的问题,本发明包括模具上模、模具下模和导柱,所述模具上模设置在模具下模的上方,所述导柱对称安装在模具上模的内部两侧,且导柱的下端与模具下模固定相连,所述模具上模和模具下模的两侧均对称固接有多个起重棒。本方案所采用的工艺成形方法可提高零件非等厚位置精度,节约原材料使用成本,并降低模具的外形尺寸,减少制造费用和制造周期,成形过程中提高模具升温速率,增质增效。
Description
技术领域
本发明涉及非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具的技术领域,具体是一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具。
背景技术
钛合金具有比强度高、抗腐蚀性能好和耐热性高等一系列优点,已成为十分重要的新型金属材料,发展十分迅速,包括我国在内的许多国家,都投入了人力物理和财力来研究和发展钛合金,其中航空、航天制造也中常用的钛合金有C1、TC2、TC4、TA15等。
随着航空、航天及其它制造业的高速发展,钛合金零件制造精度要求越来越高,并且构型设计注重轻量化,非等厚结构设计形式得到广泛应用与推广,而成本节约是制造产业考虑的重要因素,因此,如何利用最低成本、最佳成形方案成形出高精度零件显得尤为重要。成形工艺设计、成形过程基准传递是提高零件制造精度的主要因素,而毛料大小、工装重量大小及成形时设备损耗是节约成本的主要影响因素。那么,如何做好成形工艺设计、工装设计是非等厚钛合金口盖精准成形的重点。
发明内容
为解决上述问题,即解决上述背景技术提出的问题,本发明提出了一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具,包括以下步骤:
S1、设计非等厚钛合金口盖精准成型工装:
S1-1、设计化学铣切样板:利用CATIA软件提取零件凸面,并任意选取3处位置设计长、宽均15mm的耳片,耳片居中位置设计5.2mm的圆孔;
S1-2、在CATIA中将零件化学铣切线投影至提取的零件凸面上,并将化学铣切线内侧设计成镂空状;
S1-3、在CATIA中按蚀比在零件凸面上所有化学铣切边留取余量;
S1-4、利用CATIA软件,将提取的零件凸面进行展开,得到化学铣切样板二维图;
S1-5、利用化学铣切样板二维图尺寸制展开样板,展开样板材料选取黑色金属,样板厚度为1.0mm;
S1-6、设计非等厚钛合金口盖热成形模具,在CATIA软件中以制作好的展开样板曲面为基准数模设计热成形模具;
S2、非等厚钛合金口盖精准成型:
S2-1、制作零件展开板,利用CATIA软件,提取零件凸面,并任意选取3处置设计长、宽均15mm的耳片,耳片居中位置设计定位孔,定位孔与化学铣切样板上的圆孔相匹配;
S2-2、在CATIA软件中按浸蚀比在提取零件凸面周圈留取余量;
S2-3、利用CATIA软件将留有余量的凸面进行展开,得到展开二维图;
S2-4、利用展开二维图尺寸制零件展开外形;
S3、化学铣切:
S3-1、将零件展开外形表面涂胶,胶膜厚度为1mm;
S3-2、胶膜干燥后,以3处定位孔为定位基准利用化学铣切样板划化学铣切位置线;
S3-3、将试片放入腐蚀液中计算化学铣切时间;
S3-4、将涂好胶膜的零件展开外形放入腐蚀液中按化学铣切时间腐蚀;
S3-5、去除胶膜,得到化学铣切展开件;
S4、热成型:
S4-1、在化学铣切展开件上及热成形模具上下模型面涂润滑剂;
S4-2、将热成形模具放入热成形设备,热成形模具上、下模通过压板槽与设备上下平台固定好,并插好热电偶;
S4-3、设备上下平台升温,设备上下平台设置温度为720℃,加热速率小于等于75℃/小时;
S4-4、待模具温度达到650℃并稳定后,开始保温,打开设备炉门,将化学铣切展开件放入模具中进行预热;
S4-5、将化学铣切展开件放入模具后,关闭炉门,预热8分钟后开始合模施压,压力值为35吨,开始保温保压约15分钟;
S4-6、待保温保压完成后,打开炉门,取出零件;
S4-7、按模胎去除化学铣切展开件定位耳片,得到合格零件。
本发明的进一步设置为:所述热成形模具包括模具上模、模具下模和导柱,所述模具上模设置在模具下模的上方,所述导柱对称安装在模具上模的内部两侧,且导柱的下端与模具下模固定相连,所述模具上模和模具下模的两侧均对称固接有多个起重棒,所述模具上模和模具下模的两侧均对称开有压板槽。
本发明的进一步设置为:所述模具上模的内部两侧对称开有导柱孔,且导柱安装在导柱孔中。
本发明的进一步设置为:所述模具上模的上方开有减轻槽。
本发明的进一步设置为:所述模具下模的上方开有加工基准孔,且加工基准孔的直径为10mm。
本发明的进一步设置为:所述模具下模的上方开有多个定位销孔,所述定位销孔的内部安装有定位销,且定位销的直径为10mm,数量为四个,所述模具下模的一侧开有测温孔,所述测温孔的直径为10mm。
本发明的进一步设置为:所述压板槽的高度为50mm。
本发明的有益技术效果为:本方案所采用的工艺成形方法可提高零件非等厚位置精度,节约原材料使用成本,并降低模具的外形尺寸,减少制造费用和制造周期,成形过程中提高模具升温速率,增质增效。
附图说明
图1示出了非等厚钛合金口盖展开示意图。
图2示出了非等厚钛合金口盖化铣样板示意图。
图3示出了非等厚钛合金口盖热成型模示意图。
图4示出了非等厚钛合金口盖热成型模上模示意图。
图5示出了非等厚钛合金口盖热成型模下模示意图。
附图标记1、模具上模,2、模具下模,3、导柱,4、定位销,5、导柱孔,6、加工基准孔,7、起重棒,8、压板槽,9、减轻槽,10、测温孔,11、定位销孔。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非旨在限制本发明的保护范围。
本发明提出了一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具,利用CATIA软件,提取零件凸面,并任意选取3处位置设计长、宽10mm至15mm的耳片,耳片居中位置设计2.1mm至5.2mm的圆孔,目的是用于零件化学铣切减薄定位基准,将零件化学铣切线投影至提取的零件凸面上,并将化学铣切线内侧设计成镂空状,目的使便于划化学铣切位置线,按蚀比在零件凸面上所有化学铣切边留取余量,余量的目的是用于抵抗腐蚀,随后将提取的零件凸面进行展开得到化学铣切样板二维图,并用化学铣切样板二维图制作展开样板,展开样板材料选取黑色金属,样板厚度为0.8mm至1.0mm,既保证样板的刚度,又利于精准刻形。
根据展开样板的曲面为基准数模设计热成形模具,模具设计成耦合式,模具上模1与模具下模2通过导柱3实现耦合装配,模具下模2型面处设计定位销4、定位销孔11和加工基准孔6,定位销4直径为8mm至10mm,数量3至4个,作用是定位毛料;定位销孔11用于安装定位销4;加工基准孔6选取10mm,用于模具制造时加工基准,导柱孔设计在模具上、下模居中位置,数量为2个,直径一般选取30mm至50mm作用是装入导柱3后耦合模具上、下模,起重棒7用于吊装模具,设计时考虑每个起重棒受力尽量平均,压板槽8选取距离模具端面30mm至40mm,高度40mm至60mm,作用是与平台通过压板连接,测温孔10直径8mm至10mm,孔位长度距离零件有效区20mm至30mm处,目的是测量模具温度。
制作零件展开板时,利用CATIA软件,提取零件凸面,并任意选取3处置设计长、宽均10mm至15mm的耳片,耳片居中位置设计定位孔,定位孔与化学铣切样板上的圆孔相匹配,用于后期化学铣切减薄定位基准,按浸蚀比在提取零件凸面周圈留取余量,用于抵抗腐蚀,将留有余量的凸面进行展开,得到展开二维图,利用展开二维图尺寸制零件展开外形。
化学铣切时,将零件展开外形表面涂胶,胶膜厚度为0.5mm至1mm,目的是保护非减薄区不受腐蚀,胶膜干燥后,以3处定位孔为定位基准利用化学铣切样板划化学铣切位置线,将试片放入腐蚀液中计算化学铣切时间,化学铣切时间t(min),利用公式t=d/v取得,d为铣切深度(mm),v为铣切速度(mm/min),将涂好胶膜的零件展开外形放入腐蚀液中按化学铣切时间腐蚀,去除胶膜,得到化学铣切展开件。
最终通过热成型模具对化学铣切展开件进行热成型处理,在化学铣切展开件上及热成形模具上下模型面涂润滑剂,目的是成型时润滑及抗氧化,将热成形模具放入热成形设备,热成形模具上、下模通过压板槽与设备上下平台固定好,并插好热电偶,设备上下平台升温,设备上下平台设置温度为720℃,加热速率小于等于75℃/小时,待模具温度达到650℃并稳定后,开始保温,打开设备炉门,将化学铣切展开件放入模具中进行预热,将化学铣切展开件放入模具后,关闭炉门,预热5至8分钟后开始合模施压,压力值为30至35吨,开始保温保压约10至15分钟,待保温保压完成后,打开炉门,取出零件,去除耳片,得到合格零件,完成产品的制造。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件,尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
在本发明的描述中,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述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。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种非等厚钛合金口盖精准成型方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、设计非等厚钛合金口盖精准成型工装:
S1-1、设计化学铣切样板:利用CATIA软件提取零件凸面,并任意选取3处位置设计长、宽均10mm至15mm的耳片,耳片居中位置设计2.1mm至5.2mm的圆孔;
S1-2、在CATIA中将零件化学铣切线投影至提取的零件凸面上,并将化学铣切线内侧设计成镂空状;
S1-3、在CATIA中按蚀比在零件凸面上所有化学铣切边留取余量;
S1-4、利用CATIA软件,将提取的零件凸面进行展开,得到化学铣切样板二维图;
S1-5、利用化学铣切样板二维图尺寸制展开样板,展开样板材料选取黑色金属,样板厚度为0.8mm至1.0mm;
S1-6、设计非等厚钛合金口盖精准成型模具,在CATIA软件中以制作好的展开样板的曲面为基准数模设计热成形模具;
S2、非等厚钛合金口盖精准成型:
S2-1、制作零件展开板,利用CATIA软件,提取零件凸面,并任意选取3处置设计长、宽均10mm至15mm的耳片,耳片居中位置设计定位孔,定位孔与化学铣切样板上的圆孔相匹配;
S2-2、在CATIA软件中按浸蚀比在提取零件凸面周圈留取余量;
S2-3、利用CATIA软件将留有余量的凸面进行展开,得到展开二维图;
S2-4、利用展开二维图尺寸制零件展开外形;
S3、化学铣切:
S3-1、将零件展开外形表面涂胶,胶膜厚度为0.5mm至1mm;
S3-2、胶膜干燥后,以3处定位孔为定位基准利用化学铣切样板划化学铣切位置线;
S3-3、将试片放入腐蚀液中计算化学铣切时间;
S3-4、将涂好胶膜的零件展开外形放入腐蚀液中按化学铣切时间腐蚀;
S3-5、去除胶膜,得到化学铣切展开件;
S4、热成型:
S4-1、在化学铣切展开件上及热成形模具上下模型面涂润滑剂;
S4-2、将热成形模具放入热成形设备,热成形模具上、下模通过压板槽与设备上下平台固定好,并插好热电偶;
S4-3、设备上下平台升温,设备上下平台设置温度为720℃,加热速率小于等于75℃/小时;
S4-4、待模具温度达到650℃并稳定后,开始保温,打开设备炉门,将化学铣切展开件放入模具中进行预热;
S4-5、将化学铣切展开件放入模具后,关闭炉门,预热5至8分钟后开始合模施压,压力值为30至35吨,开始保温保压10至15分钟;
S4-6、待保温保压完成后,打开炉门,取出零件;
S4-7、按模胎去除化学铣切展开件定位耳片,得到合格零件。
2.根据权利要求1所述的一种非等厚钛合金口盖精准成型模具,其特征在于:所述热成形模具包括模具上模(1)、模具下模(2)和导柱(3),所述模具上模(1)设置在模具下模(2)的上方,所述导柱(3)对称安装在模具上模(1)的内部两侧,且导柱(3)的下端与模具下模(2)固定相连,所述模具上模(1)和模具下模(2)的两侧均对称固接有多个起重棒(7),所述模具上模(1)和模具下模(2)的两侧均对称开有压板槽(8)。
3.根据权利要求2所述的一种非等厚钛合金口盖精准成型模具,其特征在于:所述模具上模(1)的内部两侧对称开有导柱孔(5),且导柱(3)安装在导柱孔(5)中。
4.根据权利要求2所述的一种非等厚钛合金口盖精准成型模具,其特征在于:所述模具上模(1)的上方开有减轻槽(9)。
5.根据权利要求2所述的一种非等厚钛合金口盖精准成型模具,其特征在于:所述模具下模(2)的上方开有加工基准孔(6),且加工基准孔(6)的直径为10mm。
6.根据权利要求2所述的一种非等厚钛合金口盖精准成型模具,其特征在于:所述模具下模(2)的上方开有多个定位销孔(11),所述定位销孔(11)的内部安装有定位销(4),且定位销(4)的直径为8至10mm,数量为3至4个,所述模具下模(2)的一侧开有测温孔(10),所述测温孔(10)的直径为8mm至10mm。
7.根据权利要求2所述的一种非等厚钛合金口盖精准成型模具,其特征在于:所述压板槽(8)的高度为40mm至60mm。
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