CN204503870U - 一种用于飞机z型材的一次拉弯成形加工模具 - Google Patents

Abstract

一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，包括上挡板、靠模及下挡板，其中，靠模位于上挡板和下挡板之间，且靠模的下表面与下挡板的上表面贴合，上挡板的下表面与靠模的上表面贴合；并在靠模上设置有用于安装紧固螺栓的阶梯孔、用于减轻模具整体重量的减轻孔和用于模具安装时定位的销钉孔；此外，在靠模的对称中心线两侧设置有用于吊环安装后模具的整体搬运的吊环安装孔。本实用新型适用于不同尺寸的“Z”字型型材的拉弯成形，结构简单易于制造，取材便利，制造成本低，经济效益好；同时确保零件成形精度和变窄量要求，保证了零件强度要求和外形一致性，进而提高了零件成形表面质量，具有较高的实际应用价值。

Description

一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具

技术领域

本实用新型涉及金属型材拉弯成型技术领域，尤其涉及一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具。

背景技术

拉弯是指工件在弯曲的同时加以切向拉力，改变工件截面内的应力状态的一种型材弯曲工艺，相对于其它弯曲工艺有如下工艺特点：用于成形空间结构复杂的型材零件及成形屈强比大的型材弯曲零件，且具有不同工艺方法相结合的综合成形特点；弯曲精度高，回弹小；具有柔性制造特点。

型材拉弯常用于成形各种大型、复杂截面、非对称、变曲率三维型材零件，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、桥梁、电梯和火车等制造业。如飞机上的缘条、机身前后段和发动机短舱的长桁等尺寸大、相对弯曲半径大的挤压型材、板弯型材弯曲件，这类零件组成飞机骨架的受力零件，直接影响到飞机的气动力外形，因而形状精度要求很高，生产中普遍采用拉弯成形的方法制造这类零件。 然而C919飞机框缘类零件由Z形截面型材拉弯成形，由于受截面形状、弯曲半径、材料性能等的影响，通用在二次拉弯成形过程中型材截面畸变、截面变窄和减薄严重，导致成形质量达不到要求；零件为变曲率外形，回弹控制困难，成形后手工校形量大。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，以解决上述背景技术中的缺点。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，包括上挡板、靠模及下挡板，其中，靠模位于上挡板和下挡板之间，且靠模的下表面与下挡板的上表面贴合，上挡板的下表面与靠模的上表面贴合；并在靠模上设置有用于安装紧固螺栓的阶梯孔、用于减轻模具整体重量的减轻孔和用于模具安装时定位的销钉孔；此外，在靠模的对称中心线两侧设置有用于吊环安装后模具的整体搬运的吊环安装孔。

在本实用新型中，阶梯孔位于沿靠模的直外轮廓向内偏移30mm处，用于紧固靠模和下挡板。

在本实用新型中，减轻孔位于沿靠模的直外轮廓向内偏移131mm处。

在本实用新型中，销钉孔位于沿靠模的直外轮廓向内偏移150mm处。

在本实用新型中，靠模的对称中心线处设置有减轻孔。

在本实用新型中，阶梯孔位于沿靠模的圆弧形外轮廓向内偏移80mm，用于紧固靠模和上挡板。

在本实用新型中，靠模上还设置有工艺孔。

在本实用新型中，靠模与下挡板为半圆形结构，材质为45号钢，且下挡板的外轮廓尺寸大于靠模的外轮廓尺寸。

在本实用新型中，上挡板为圆弧形结构，材质为45号钢。

用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工方法，首先，针对现有Z型材截面拉弯零件，根据待成形零件的材料物性参数及拉弯成形工艺参数，采用解析计算或者数值模拟方法预测一次拉弯成形回弹量，根据预测结果补偿拉弯回弹，制造一次拉弯成形模具；而后对待成形零件进行热处理，当达到拉弯成形所需的新淬火状态后进行一次拉弯成形，以得到满足要求的零件；具体步骤如下：

1）回弹补偿，采用解析计算或者数值模拟方法预测Z形截面型材拉弯回弹量，并根据预测结果进行拉弯模具回弹补偿设计，并完成拉弯模具制造；

2）型材热处理，对待成形的Z形截面型材进行热处理，当达到新淬火状态后取出待成形的Z形截面型材，并对热处理完毕的待成形的Z形截面型材进行时效处理，等待成形；

3）安装模具并设定拉弯机参数，将步骤1）中制造的拉弯模具按照机床手册要求正确放置，并设定拉弯机参数：摆臂速度为1.3度/秒，拉伸缸速度为0.4 inch/s；紧贴力为3吨，预拉伸量为9mm，补拉伸量为60mm，且在拉弯过程中始终保持所设定的拉弯机参数；

4）一次拉弯成形，将步骤2）中成形的Z形截面型材置入模具，通过拉弯机拉紧、预拉伸、拉弯、补拉伸、缷载，从而完成Z形型材的一次拉弯成形；

5）精度检测，对步骤4）中加工成形的Z形型材进行精度测量，并调整步骤3）中的工艺参数后再次进行加工操作，直到得到要求制备的零件外形；

6）批量生产，确定步骤5）中得到要求制备的零件外形工艺参数，进行批量生产。

在本实用新型中，步骤2）中，热处理工艺条件是将待成形的Z形截面型材置入盐酸池进行加热至480℃～500℃并保温30min，然后在3s内迅速转移至水冷池。

在本实用新型中，步骤2）中，型材热处理后需在30min内完成拉弯成形，否则需要放置于冷冻设备中等待成形。

有益效果：本实用新型利用Z形截面型材拉弯回弹补偿设计的模具与张臂式数控拉弯机，有效解决了民机Z型材零件成形难的问题，全面提高了零件成形质量，大幅减少手工修校量，从而节省了成形时间，缩短了产品制造周期，降低成本；同时确保零件成形精度和变窄量要求，保证了零件强度要求和外形一致性，进而提高了零件成形表面质量；而拉弯模具结构形式适用于不同尺寸的“Z”字型型材的拉弯成形，结构简单易于制造，取材便利，制造成本低，经济效益好，具有较高的实际应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的较佳实施例的结构示意图。

图2是本实用新型较佳实施例的主视图。

图3为图2中A-A处剖视图。

图4是本实用新型的较佳实施例中的靠模结构示意图。

图5是本实用新型的较佳实施例中的上挡板结构示意图。

图6是本实用新型的较佳实施例中的靠模与下挡板装配示意图。

图7是本实用新型的较佳实施例的流程图。

   具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1~图6的一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，包括上挡板1、靠模2、下挡板3、阶梯孔4、减轻孔5、销钉孔6、吊环安装孔7、型材8及9紧固螺栓；其中，靠模1位于上挡板2和下挡板3之间，且靠模1的下表面与下挡板3的上表面贴合，上挡板2的下表面与靠模1的上表面贴合；并沿靠模1的直外轮廓向内偏移30mm，分布八个安装紧固螺栓9的阶梯孔4，用于紧固靠模1和下挡板3；沿靠模1的直外轮廓向内偏移131mm，分布四个减轻孔5，用于减轻模具整体重量；而沿靠模1的直外轮廓向内偏移150mm，分布两个销钉孔6，在模具安装时用于定位；且在靠模1的对称中心线的两侧分布四个吊环安装孔7，用于吊环安装后模具的整体搬运，另外，在靠模1的对称中心线处分布一个减轻孔；沿着靠模1的圆弧形外轮廓向内偏移分布十个安装紧固螺栓9的阶梯孔4，用于紧固靠模1和上挡板2；靠模1上设置的其他圆孔为工艺孔；通过在阶梯孔4内装入紧固螺栓9，将上挡板2、靠模1和下挡板3紧固连接。

所述靠模1和下挡板3为半圆形结构，材质为45号钢，且下挡板3的外轮廓尺寸大于靠模1的外轮廓尺寸。

所述上挡板2为圆弧形结构，材质为45号钢。

在本实施例中，用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工方法，参见图7，具体步骤如下：

1）回弹补偿，首先提取型材截面形状、型材与模具的装配关系（相对位置关系）、零件外形参数（模具引导线的曲率及长度特征）、材料参数（材料的单拉应力应变曲线数据，或者拟合本构模型参数，硬化模型参数）、所使用拉弯工艺参数（包括拉弯过程的预拉伸量、补拉伸量）及成形条件（包括摩擦条件，如摩擦系数、成形速度条件、加载条件、加载方式及边界条件）后，采用解析计算或者数值模拟方法预测Z形截面型材拉弯回弹量，即相应拉弯成形条件下零件引导线回弹前后的偏差量，根据预测结果的偏差量反向修正，迭代计算，实现拉弯模具回弹补偿设计（根据修正后的引导线生成回弹补偿后的拉弯模具型面，并增加常规拉弯模具的工艺特征，如分块设计与辅助装置），得到拉弯用模具数模，并完成拉弯模具制造；

2）型材热处理，所提供Z形截面型材为2024铝合金O态挤压型材，成形零件的要求为T状态，因此，需要对2024铝合金O态挤压型材进行热处理淬火为W态挤压型材，即新淬火状态，然后拉弯成形，在时效处理后得到T状态挤压型材，2024铝合金热处理采用盐酸池进行加热至493℃并保温30min，然后在3s内迅速转移至水冷池得Z形型材W状态（W状态进行拉弯成形的优势在于，W状态的材料软，成形力小，回弹小，若到达T状态再拉弯成形，回弹较大，不易控制）；

3）安装模具并设定拉弯机参数，将步骤1）中制造的拉弯模具按照机床手册要求正确放置，并调节模具有效位置的合理间隙，且模具高度调节与拉弯夹头高度匹配，检查模具安装合理性及机床成形能力，以确保设备安全；拉弯机参数（设置参数与步骤1）中回弹预测时采用工艺参数一致）为：摆臂速度为1.3度/秒，拉伸缸速度为0.4 inch/s；紧贴力为3吨，预拉伸量为9mm，补拉伸量为60mm，同时完成拉弯机的数据代码采集（用于自动完成拉弯过程拉伸缸的伸长与转臂转动量的协调），以始终保持所设定的拉弯机参数；

4）一次拉弯成形，将步骤2）中制备的W状态Z形型材置入模具，通过拉弯机拉紧（按设置参数拉紧淬火后挤压型材，消除热处理造成的变形）、预拉伸（按设置参数拉伸型材，用于消除拉弯过程型材内层起皱）、拉弯（点击流程进行按钮，拉弯机自动控制拉伸缸和转臂拉弯型材贴模，并注意工件贴模情况，初次成形需要适当修改弯曲极限设置保证零件完全贴模）、补拉伸（机床根据设置的补拉伸量使型材达到足够的轴向拉力，以减小拉弯回弹）、缷载（成形结束后缷载拉弯零件，从拉弯夹钳中取出零件），从而完成Z形型材的一次拉弯成形；

5）精度检测，对步骤4）中加工成形的Z形型材进行精度测量，并调整步骤3）中的工艺参数后再次进行加工操作，直到得到要求制备的零件外形；

6）批量生产，确定步骤5）中得到要求制备的零件外形工艺参数，进行批量生产。

在本实施例中，步骤2）中，型材热处理后的W状态Z形型材需在30min内完成拉弯成形，否则需要放置于冰箱中等待成形。

在本实施例中，步骤5）中，由于拉弯成形工艺参数较多，回弹量受多个参数影响，当零件达不到制造要求，可适当增加补拉量大小，甚至修改机床的数控代码，直到成形质量满足要求。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定                                                 。

Claims (8)

1.一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，包括上挡板、靠模及下挡板，其特征在于，靠模位于上挡板和下挡板之间，且靠模的下表面与下挡板的上表面贴合，上挡板的下表面与靠模的上表面贴合；并在靠模上设置有用于安装紧固螺栓的阶梯孔、用于减轻模具整体重量的减轻孔和用于模具安装时定位的销钉孔；此外，在靠模的对称中心线两侧设置有用于吊环安装后模具的整体搬运的吊环安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，其特征在于，阶梯孔位于沿靠模的直外轮廓向内偏移30mm处。

3.根据权利要求1所述的一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，其特征在于，减轻孔位于沿靠模的直外轮廓向内偏移131mm处。

4.根据权利要求1所述的一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，其特征在于，销钉孔位于沿靠模的直外轮廓向内偏移150mm处。

5.根据权利要求1所述的一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，其特征在于，靠模的对称中心线处设置有减轻孔。

6.根据权利要求1所述的一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，其特征在于，靠模与下挡板为半圆形结构，且下挡板的外轮廓尺寸大于靠模的外轮廓尺寸。

7.根据权利要求1所述的一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，其特征在于，上挡板为圆弧形结构。

8.根据权利要求1所述的一种用于飞机Z型材的一次拉弯成形加工模具，其特征在于，靠模上还设置有工艺孔。