CN204799814U - 一种钛合金多点成形回弹补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钛合金多点成形回弹补偿装置，包括上模基壳体、下模基壳体、下模基本体群和上模基本体群；上模基壳体设置在上模座的下面、下模基壳体设置在下模座的上面；下模基本体群安装在下模基壳体中，下模座固定在工作台上，上模基本体群安装在上模基本壳体中，上模座与压力机的上滑块连接；上模基本体群和下模基本体群之间设置有两块弹性垫，弹性垫之间放置有钛合金板材。弹性垫的材质为聚乙烯材料，厚度为10mm；钛合金板材的厚度为0.5～2mm。本实用新型有效的解决了钛合金塑性成形过程中，因回弹问题引起的零件质量问题，提高了钛合金零件的成形质量且制造、维护费用低，也适合小批量的生产方式，更加经济实用。

Description

一种钛合金多点成形回弹补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种补偿装置，尤其涉及一种钛合金多点成形回弹补偿装置，属于塑形加工技术领域。

背景技术

近年来，航空制造业与汽车工业发展迅猛，飞机与汽车生产量大幅上升，并且对轻量化提出了更高的要求。钛合金因其具有强度高、低密度、易回收等特性，成为了轻质金属结构材料的优先选择。但是，钛合金塑形成形困难，并且成形后，回弹严重，会影响塑形成形零件的加工精度。虽然传统模具特别适用于大批量的零件生产模式，但对于现代工业设计中要求的钛合金塑形成形，若采用传统模具加工，则需要花费大量的模具设计、制造、维护等费用，成本高昂，对于像概念车研制、新车型开发等单件、小批量的生产方式就完全不适合，无法获得效益。

实用新型内容

为了解决上述问题中的不足之处，本实用新型提供了一种钛合金多点成形回弹补偿装置。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种钛合金多点成形回弹补偿装置，包括上模基壳体、下模基壳体，它还包括下模基本体群和上模基本体群；上模基壳体设置在上模座的下面、下模基壳体设置在下模座的上面；

下模基本体群安装在下模基壳体中，下模座固定在工作台上，上模基本体群安装在上模基本壳体中，上模座与压力机的上滑块连接；

上模基本体群和下模基本体群之间设置有两块弹性垫，弹性垫之间放置有钛合金板材。

弹性垫的材质为聚乙烯材料，厚度为10mm；钛合金板材的厚度为0.5～2mm。上模基本体群和下模基本体群由60～80个高低不齐且平行排列的顶针组成。上模基本体群和下模基本体群相吻合。压力机通过控制计算机和接触式激光测量仪相连接。

本实用新型有效的解决了钛合金塑性成形过程中，因回弹问题引起的零件质量问题，通过本实用新型能有效的控制了钛合金的回弹，提高了钛合金零件的成形质量，在塑性加工领域具有理论意义和广泛的应用前景，且制造、维护费用低，也适合小批量的生产方式，更加经济实用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的整体结构示意图(工艺流程图)。

图2、图3分别为本实用新型合模后和开模后的结构示意图。

1、接触式激光测量仪；2、控制计算机；3、上模座；4、上模基壳体；5、上模基本体群；6、弹性垫；7、钛合金板材；8、下模基本体群；9、下模基壳体；10、下模座；11、成形板材；12、目标工件。

具体实施方式

如图1-图3所示，本实用新型包括上模座3、上模基壳体4、上模基本体群5、弹性垫6、钛合金板材7、下模基本体群8、下模基壳体9和下模座10。

上模基壳体4设置在上模座3的下面、下模基壳体9设置在下模座10的上面。

下模基本体群8安装在下模基壳体9中，下模座10固定在工作台上，上模基本体群5安装在上模基本壳体4中，上模座3与压力机的上滑块连接，并在压力机作用下与上滑块一起向下运动，压缩板料成形。上模基本体群5和下模基本体群8之间设置有两块弹性垫6，弹性垫6之间放置有钛合金板材7。

弹性垫6的材质为聚乙烯材料，厚度为10mm；钛合金板材的厚度为0.5～2mm。压力机通过控制计算机2和接触式激光测量仪1相连接。

上模基本体群5和下模基本体群8由60～80个高低不齐且平行排列的顶针组成。调形时可以同时调整5个顶针。上模基本体群5和下模基本体群8相吻合。

1、调形系统调形说明

上模基本体群5和下模基本体群8在X、Y方向上的位置固定不变，调形时只控制其在Z方向上的位移，调形前，通过调平器将每个基本体群调整成相同高度，根据所要成形工件的曲面计算各个基本体目标高度，通过控制系统调整各个基本体Z方向位移，构成多点模具成形型面。

2、回弹前曲率计算

钛合金采用冥强化材料模型计算

回弹前曲率 $k=k^f{[1-\frac{3}{2}\mathrm{\λ}+\frac{1}{2}{\mathrm{\λ}}^3-\frac{3A{\mathrm{\σ}}_s^{{*}^{n-1}}{(1-\mathrm{\λ})}^{n+1}(n+\mathrm{\λ}+1)}{E^{{*}^n}{\mathrm{\λ}}^{n-1}(n+1)(n+2)}]}^{-1}$

其中，k^f是回弹后的曲率，即目标工件曲率；

μ为泊松比；0≤Z_s≤t/2，t为板料厚度。

A为钛合金的材料常数；n为强化指数；

3、拟合成形曲面说明

将目标工件的曲率变化简化为xoy上的平面曲线，微板元就简化为了若干离散微线元。每段微线元可近似为圆弧，因此，每一段微线元都可以按照弹塑性圆弧弯曲理论进行分析，依据回弹前曲率计算公式，计算出每一段微线元的补偿回弹后的曲率，根据得到的回弹补偿曲率，利用插值法得到一阶导数连续的曲线，再经过三次B样条拟合得到光滑连续的曲线，由此得到回弹补偿的模具型面。

4、具体实施过程

第一步，成形前，利用控制计算机控制基本体群高度坐标，使上、下基本体群位于0坐标处，调平基本体。

第二步，用接触式激光测量仪1上的探头对目标钛合金工件进行扫描，得到钛合金板料的曲面信息。

第三步，接触式激光测量仪1得到的钛合金板料曲面信息输入到控制计算机2中的激光测量数据处理系统中，经过数据处理得到钛合金工件的几何信息和曲率信息。

第四步，控制计算机2读取钛合金工件曲率信息，并根据回弹补偿公式计算出一系列回弹前的曲率。控制计算机2对得到的回弹前的曲率处理，运用插值法和三次B样条法计算得到光滑连续的回弹补偿面。

第五步，控制计算机2根据得到的回弹补偿面的曲面信息计算出各个基本体的高度坐标，并导入到多点模具调形系统中，控制各个基本体构成模具成型面。

第六步，本实用新型在压力机的带动下，上模座3下压，压紧弹性垫和钛合金板料7塑性成形。

第七步，成形结束后，开模并卸载成形工件，用接触式激光测量仪1对卸载后的工件11扫描。

第八步，将扫描得到的数据输入到控制计算机2中处理，并与目标工件匹配对比，计算出成形误差。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种钛合金多点成形回弹补偿装置，包括上模基壳体、下模基壳体，其特征在于：它还包括下模基本体群(8)和上模基本体群(5)；所述上模基壳体(4)设置在上模座(3)的下面、下模基壳体(9)设置在下模座(10)的上面；

所述下模基本体群(8)安装在下模基壳体(9)中，下模座(10)固定在工作台上，上模基本体群(5)安装在上模基本壳体(4)中，上模座(3)与压力机的上滑块连接；

所述上模基本体群(5)和下模基本体群(8)之间设置有两块弹性垫(6)，弹性垫(6)之间放置有钛合金板材(7)。

2.根据权利要求1所述的钛合金多点成形回弹补偿装置，其特征在于：所述弹性垫(6)的材质为聚乙烯材料，厚度为10mm；钛合金板材的厚度为0.5～2mm。

3.根据权利要求1所述的钛合金多点成形回弹补偿装置，其特征在于：所述上模基本体群(5)和下模基本体群(8)由60～80个高低不齐且平行排列的顶针组成。

4.根据权利要求3所述的钛合金多点成形回弹补偿装置，其特征在于：所述上模基本体群(5)和下模基本体群(8)相吻合。

5.根据权利要求1所述的钛合金多点成形回弹补偿装置，其特征在于：所述压力机通过控制计算机(2)和接触式激光测量仪(1)相连接。