CN114571190A - 一种spf/db空心结构成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种SPF/DB空心结构成形方法，该方法包括：步骤1、分别对蒙皮和中间板进行加工和成形；步骤2、将带有导向边的三角条固定在所述蒙皮上或中间板上；步骤3、将芯板、中间板和蒙皮叠加在一起组成毛坯，对四周封焊达到密封状态；步骤4、将密封好的毛坯放入模具并装炉，进行SPF/DB成形。本发明提供的技术方案，与传统SPF/DB技术相比，消除了三角区空腔，提高了结构性能和可靠性；并且，可对空心结构内外形状同步精确可控，实现更多功能，提高了设计自由度，改善了零件刚强度、疲劳等性能。

Description

一种SPF/DB空心结构成形方法

技术领域

本发明属于钣金成形技术，涉及一种超塑成形/扩散连接(SPF/DB)空心结构成形缺陷的控制方法，尤其是对三角形空腔的消除方法。

背景技术

超塑成形/扩散连接(SuperplasticForming/DiffusionBonding，SPF/DB)技术是一种低成本，高效益和近无余量的构件制造技术，能在一次热循环中制造出整体空心结构件。传统超塑成形/扩散连接技术进行多层板材空心结构成形时，会在加强筋条与外蒙皮的连接处形成三角形空腔区(简称三角区)，其成形原理是内层芯板在气胀变形形成立筋的最后阶段，两边的芯板与外蒙皮在连接处汇聚，形成三角形空腔，随着空腔尺寸变小，板料变形抗力越来越大，在既定的工艺参数下，变形会在空腔达到一定尺寸后停止，自然形成一个三角区。该三角区无法通过工艺参数调控彻底消除，并且，由于三角区是材料变形的最后区域，因此，该处的材料减薄率最大。由于三角区没有闭合，内层芯板与外层蒙皮没有实现扩散连接，因此也是SPF/DB成形后蒙皮最薄的区域。但该位置是立筋与蒙皮的连接处，为应力集中区。多方面的原因使三角区成为影响SPF/DB空心结构刚度、强度、疲劳性能的重要缺陷。

发明内容

针对现有SPF/DB方法形成的空心结构存在三角形空腔的问题，本发明提出一种SPF/DB空心结构成形方法。

为实现上述目的，本发明提出以下技术方案。

本发明提供一种SPF/DB空心结构成形方法，包括以下步骤：

步骤1、分别对蒙皮和中间板进行加工和成形；

步骤2、将带有导向边的三角条固定在所述蒙皮上或中间板上；

步骤3、将芯板、中间板和蒙皮叠加在一起组成毛坯，对四周封焊达到密封状态；

步骤4、将密封好的毛坯放入模具并装炉，进行SPF/DB成形。

进一步，在步骤3之前，还包括：

对中间板和芯板均进行除油、清洗，达到扩散连接要求的表面状态。

进一步，所述将密封好的毛坯放入模具并装炉，进行SPF/DB成形，具体包括：

将密封好的毛坯加热到SPF/DB温度后，对空腔内芯板施加一定的压力，使芯板在立筋处进行扩散连接。

进一步，使芯板在立筋处进行扩散连接，具体包括：

使芯板发生超塑变形，成形出立筋，并最终与中间板和蒙皮贴合，完成扩散连接。

进一步，在步骤4之后，还包括：

步骤5、将成形好的零件进行外形加工，去除多余的余量飞边，得到最终零件。

本发明的有益效果如下：

1.与传统SPF/DB技术相比，消除了三角区空腔，提高了结构性能和可靠性；

2.可对空心结构内外形状同步精确可控，实现更多功能，提高了设计自由度，改善了零件刚强度、疲劳等性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种SPF/DB空心结构成形方法的流程图；

图2是加工成形的蒙皮的剖面图；

图3是加工成形的中间板的剖面图；

图4是蒙皮固定三角条的结构示意图；

图5是芯板、中间板和蒙皮叠加在一起组成毛坯的剖面图；

图6是毛坯在进行SPF/DB成形过程中的剖面图；

图7是最终成形的零件的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

参见图1，本发明实施例提供的一种SPF/DB空心结构成形方法的流程图，包括以下步骤：

S1、分别对蒙皮和中间板进行加工和成形；

具体的，该步骤中，根据设计给定零件图纸数模，先分别对蒙皮和中间板进行加工和成形，其中，蒙皮采用SPF或热成形，制作的蒙皮和中间板的结构如图2、3所示。

S2、将带有导向边的三角条固定在所述蒙皮上或中间板上；

具体的，如图4所示，三个三角条间隔一定距离固定在蒙皮内表面，三角条带有的导向边朝下。

S3、将芯板、中间板和蒙皮叠加在一起组成毛坯，对四周封焊达到密封状态；

具体的，如图5所示，将带三角条的外蒙皮、芯板和中间板按顺序组坯，进行封焊。

S4、将密封好的毛坯放入模具并装炉，进行SPF/DB成形；

具体的，该步骤的实现过程具体包括：将密封好的毛坯加热到SPF/DB温度后，对空腔内芯板施加一定的压力，使芯板在立筋处进行扩散连接。

如图6所示，具体的扩散连接过程为：芯板发生超塑变形，成形出立筋，并最终与中间板和蒙皮贴合，完成扩散连接，最终成形后的零件内外形如图7所示。

S5、将成形好的零件进行外形加工，去除多余的余量飞边，得到最终零件。

本发明实施例提出的一种SPF/DB空心结构成形方法，通过在芯板加强筋条与蒙皮的连接位置主动增加相同材料的三角条，实现对三角区空腔的填充，阻止芯板过度变形，降低了芯板减薄率。同时由于填充的三角条与内外层板是通过扩散成形成一个整体的，从而在该区域形成了一个增厚加强区。并且通过控制填充条，控制该区域的形状，能够降低结构的应力集中。

可选地，在该实施例中，在进行步骤S3的封焊操作之前，该方法还包括：

对中间板和芯板均进行除油、清洗，达到扩散连接要求的表面状态；

根据零件的结构对芯板两面涂敷止焊剂图形。

其中，在涂覆止焊剂的区域，将成形为结构的空腔区，而在没有涂覆止焊剂的位置，相互接触的芯板和中间板、蒙皮将扩散焊接在一起。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种SPF/DB空心结构成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、分别对蒙皮和中间板进行加工和成形；

步骤2、将带有导向边的三角条固定在所述蒙皮上或中间板上；

步骤3、将芯板、中间板和蒙皮叠加在一起组成毛坯，对四周封焊达到密封状态；

步骤4、将密封好的毛坯放入模具并装炉，进行SPF/DB成形。

2.根据权利要求1所述的SPF/DB空心结构成形方法，其特征在于，在步骤3之前，还包括：

对中间板和芯板均进行除油、清洗，达到扩散连接要求的表面状态。

3.根据权利要求1所述的SPF/DB空心结构成形方法，其特征在于，所述将密封好的毛坯放入模具并装炉，进行SPF/DB成形，具体包括：

将密封好的毛坯加热到SPF/DB温度后，对空腔内芯板施加一定的压力，使芯板在立筋处进行扩散连接。

4.根据权利要求3所述的SPF/DB空心结构成形方法，其特征在于，使芯板在立筋处进行扩散连接，具体包括：

使芯板发生超塑变形，成形出立筋，并最终与中间板和蒙皮贴合，完成扩散连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的SPF/DB空心结构成形方法，其特征在于，在步骤4之后，还包括：

步骤5、将成形好的零件进行外形加工，去除多余的余量飞边，得到最终零件。

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