CN207563538U - 一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具，包括凸模、导向柱、工件、凹模及螺栓组件；所述工件安放于凹模上，与凹模具有相同曲率半径的凸模安放于工件正上方，凸模安放前需保证其艹字型凹槽与工件的筋条对齐；加工时，导向柱的一端先插入凹模的定位孔一中，然后在定位孔一周围施焊，导向柱另一端与凸模的定位孔二装配，以实现凸模与凹模的准确定位；所述凸模与凹模通过螺栓组件连接锁紧，以实现工件与凹模的锁紧贴膜。本实用新型具有体重轻、锁紧效果好、成本低、结构简单及用途广泛等特点，不仅可对艹字、一字、无筋条圆柱型工件及其相对应的方板型工件进行装夹，还适用于变筋板厚度和变筋条厚度的多组合尺寸的工件装夹，同时也有利于干燥箱、小型控温装置等小型时效设备的蠕变成形。

Description

一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具

技术领域

本实用新型涉及机械加工领域，尤其涉及一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具。

背景技术

蠕变时效成形(Creep Age Forming，CAF)，又称为时效应力松弛成形，是将人工热时效和成形合二为一的复合成形工艺，主要是利用合金材料在一定温度中发生应力松弛的特性，对工件施加一定初始形变，通过外加载荷保持工件的形变，在恒温中静置一段时间，材料内应力随时间延长而降低，部分弹性应变转化为塑性应变，从而达到成形的目的；正是由于蠕变时效成形所具有的不可替代的特点，众多国家积极展开CAF技术应用于飞机的大型整体壁板成形制造研究，同时，随着科技的快速发展，整体壁板的精确塑性成形在汽车、高铁、船舶等各个领域也具有更为广泛的应用。

蠕变时效成形技术的工程化还在进行深度研究之中，其需要更多的工艺优化研究；倘若研究过程中，成形的整体壁板试验件大，随之采用的模具也更多、结构更复杂，这些必然导致模具制造成本高，试验件材料需求多，工艺研究的整体研发成本太大；将大型整体的壁板试验件与模具尺寸缩小，以小型工件为实验研究对象，以点代线、以线代面地开展研究，可为科研人员节约一大笔经费。为实现各种组合尺寸或无筋和有筋工件的蠕变时效成形/成性，降低成形装备的大体积、高费用等问题，也为了更好、更全面地研究蠕变时效成形工件的工艺参数，给后期大型整体壁板时效成形提供参考，本实用新型的目的是提供一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具，其不仅具有结构刚度好、锁紧能力强、成形工件类型多等特点，还具有结构装配简单、体积小、重量轻、成本低、易搬运等优点。

发明内容

为克服现有技术中存在的模具体重大、结构复杂、制造成本高、成形种类单一等问题，本发明提供了一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具，包括凸模、导向柱、工件、凹模和螺栓组件；所述工件安放于凹模上，与凹模具有相同曲率半径的凸模安放于工件正上方，凸模安放前需保证凸模上的艹字型凹槽与工件的筋条对齐；所述凸模与凹模通过螺栓组件装配，工件通过螺栓组件锁紧，实现与凹模的凹模面贴合；所述凸模设有一个凸模面、两个定位孔二、八个通孔及一个艹字型凹槽；所述凹模设有一个凹模面、一个探测孔、两个定位孔一、八个沉头孔及八个沉头孔槽，其中探测孔设置在凹模的几何中心；所述工件由筋板和筋条组成，可采用厚板铣削制备，也可采用搅拌摩擦焊接方法将筋板和筋条焊接而成；所述螺栓组件共八套，螺栓选用碳钢制备，螺栓是从下至上安装且螺头全部沉于沉头孔槽中，弹簧垫圈安装于平垫圈上方，能够实现筋板厚度尺寸为1~6mm、筋条宽度尺寸为2~5.5mm所制备的工件的锁紧贴膜。

所述凸模上设有一个艹字型凹槽，艹字型凹槽端口深度需大于筋条高度2~3mm，艹字型凹槽宽度需大于筋条宽度0.5~1mm，以便于有筋工件成形后从模具中取出，且整个凹槽底面为一平面。

所述导向柱为两个，所述导向柱的一端焊于凹模的定位孔一中，导向柱的另一端与凸模的定位孔二装配，实现凸模与凹模的精确定位，其中，凹模的两定位孔一与凸模的两定位孔二均呈180°对角分布。

所述凸模面与凹模面具有相同的曲率半径R，装配后，凸模面与凹模面能够完全贴合。

本实用新型为一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具，该模具不仅具有结构刚度好、锁紧能力强、成形工件类型多等特点，还具有结构装配简单、体积小、重量轻、成本低、易搬运等优点；其不仅可对艹字、一字、无筋条圆柱型工件及其相对应的方板型工件进行装夹，还适用于变筋板厚度和变筋条厚度的多尺寸工件的装夹，同时也适用于干燥箱、小型控温装置及热压罐等时效设备的蠕变成形。

附图说明

附图1是本实用新型装置艹字圆柱型工件的装配示意图。

附图2是本实用新型装置艹字圆柱型工件的局部剖视图。

附图3是本实用新型装置凸模的轴测视图。

附图4是本实用新型装置凹模配合导向柱的轴测视图。

附图5是本实用新型装置不同组合的圆柱型工件成形前后对比示意图。

附图6是本实用新型装置不同组合的方板型工件成形前后对比示意图。

图中：1凸模；1.1凸模面；1.2定位孔二；1.3通孔；1.4艹字型凹槽；2导向柱；3工件；3.1筋板；3.2筋条；4凹模；4.1凹模面；4.2探测孔；4.3定位孔一；4.4沉头孔；4.5 沉头孔槽；5螺栓；6螺母；7弹簧垫圈；8平垫圈；X形变前圆柱型工件；Y形变后圆柱型工件；A形变前方板型工件；B形变后方板型工件。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步描述。

本实施例所成形的工件为有筋的艹字圆柱型工件，有筋的工件3采用搅拌摩擦焊接筋板3.1和筋条3.2而制成；其中筋板3.1规格为R150mm*6mm，筋条3.2规格为250mm*5.5mm*13mm；所加工的凹模面4.1与凸模面1.1的曲率半径R为1000mm，且采用铣削方式制备，其表面粗糙度为1.6um；凸模1上的艹字型凹槽1.4宽度为6mm，艹字型凹槽1.4各端口深度为16mm，艹字型凹槽1.4的底面为一平面。

如图1与图2所示，本实施例包括凸模1、导向柱2、工件3、凹模4及螺栓组件，其中，凸模1的凸模面1.1正中心处设有一用于安放筋条3.2的艹字型凹槽1.4；所述的工件3安放于凹模4上，与凹模4具有相同曲率半径的凸模1安放于工件3上方，凸模1安放前需保证凸模1上的艹字型凹槽1.4与工件3的筋条3.2对齐，模具加工时，导向柱2的一端先插入凹模4的定位孔一4.3中，然后在定位孔一4.3周围施焊；导向柱2另一端与凸模1的定位孔二1.2装配，以实现凸模1与凹模4的精确定位；所述凸模1与凹模4通过螺栓组件连接锁紧，以实现工件3与凹模4的锁紧贴膜。

参见图1与图2，本实施例螺栓组件为八套，其中，螺栓5选用碳钢材料，其型号为:GB/T 5782-2000-M12×125-4.8-A-O，即：每颗性能等级为4.8级，安全系数为3的M12六角头螺栓5，通过受力计算，全部螺栓组件最大锁紧力为20KN，能够实现筋板3.1最大厚度尺寸6mm、筋条3.2最大宽度尺寸为5.5mm所制备的工件的锁紧贴膜；其最大贴模厚度计算如下：已知a为最大弯矩所在位置，d1为螺栓小径，[σ]为螺栓的许用应力, σs为公称屈服极限，FE为每颗螺栓的拉伸载荷，FR为螺栓的残余预紧力；根据螺栓、螺纹强度条件公式[(4*1.3Fa)/(πd12)] ≤[σ]和 [σ]= σs/s,可计算得M=F*a=4KN*mm；根据公式F*a=FE+FR, FR=0.6 FE，可得FE=2.5KN，所以总的螺栓拉伸载荷F总=8FE=20KN；根据弯曲正应力的强度条件公式σmax=[Mmax/WZ]≤[σ]和Mmax=F总*a,可求得抗弯截面系数WZ 为5400，再根据公式WZ≥ah3/6,(其中h为工件薄板的厚度)，可得h≤6mm；故本实施例模具能够成形薄板的最大厚度为6mm。

参见图4，凹模4的探测孔4.2为一通孔，位于凹模4的几何中心处，需要时，可用探针探测装夹过程中，工件3与凹模面4.1的实时贴合情况。

参见图3与图4，凹模4的定位孔一4.3与凸模1的定位孔二1.2加工时的同轴度公差为Ф0.2mm，且凸模1与凹模4上各自的两定位孔呈180°对角分布；导向柱2先插入凹模4的定位孔一4.3中，然后施焊，垂直焊接于凹模4的上表平面，施焊后导向柱2的中轴线与凹模4的上表平面的垂直度公差为Ф0.1mm，保证了与定位孔二1.2配合时的装配精度；导向柱2的定位作用也保证了凸模1和凹模4的精确合模。

本实用新型的装配步骤如下：螺栓5的螺头完全沉入沉头孔4.4的沉头孔槽4.5中，而另一端穿过凸模1并通过螺母6对整套模具进行锁紧，螺母6与凸模1之间设有平垫圈8和弹簧垫圈7，以减小其对凸模1的损伤；同时增大摩擦力的弹簧垫圈7可防止螺母6松动，进一步加强螺栓组件的锁紧效果，然后通过拧紧螺母6，使工件3随着预紧力的增加而发生变形，利用探针穿过探测孔4.2来检测工件3与凹模面4.1的贴合情况，直至工件3与凹模面4.1完全贴合时，停止预紧力的施加；最后将工件3与模具一同放入所需温度环境的自制热处理箱中保温，保温一段时间后取出模具，卸去凸模1，使工件3自由回弹，此时工件3成形后Y较工件成形前X有了明显的弧度变化。

参见图5与图6，本实施例除了成形有筋的艹字圆柱型工件，还可成形不同组合尺寸的有筋或无筋圆柱型工件或相对应的或方板型工件。

以上说明并非对本实用新型模具的限制，本技术领域的技术人员在不改变本实用新型实质的前提下所做出的一些相应的变化调整，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种蠕变时效成形用艹字圆柱型多用途模具，其特征在于：它包括凸模（1）、导向柱（2）、工件（3）、凹模（4）及螺栓组件，所述工件（3）正下方安装凹模（4），工件（3）正上方安装凸模（1），凹模（4）对角线上设有导向柱（2），导向柱（2）为两根，导向柱（2）一端焊接于凹模（4）的定位孔一（4.3）中，导向柱（2）另一端与凸模(1)的定位孔二(1.2)配合，实现凸模（1）与凹模（4）的精确定位与导向，凸模（1）通过螺栓组件与凹模（4）装配连接，工件（3）通过螺栓组件锁紧，实现贴模；

所述凸模（1）设有一个凸模面（1.1）、两个定位孔二（1.2）、八个通孔（1.3）及一个艹字型凹槽（1.4），其中两定位孔二（1.2）呈180°对角分布，艹字型凹槽（1.4）端口深度需大于筋条（3.2）高度2~3mm，艹字型凹槽（1.4）宽度需大于筋条（3.2）宽度0.5~1mm，艹字型凹槽（1.4）底面为平面；

所述凹模（4）设有一个凹模面（4.1）、一个探测孔（4.2）、两个定位孔一（4.3）、八个沉头孔（4.4）及八个沉头孔槽（4.5），其中探测孔（4.2）为通孔，位于凹模（4）的几何中心处，沉头孔槽（4.5）深度大于螺栓（5）的螺头高度；所述凹模（4）的凹模面（4.1）与凸模（1）的凸模面（1.1）具有相同曲率半径R；

所述工件（3）由筋板（3.1）和筋条（3.2）组成，工件（3）可通过厚板铣削制备，也可采用搅拌摩擦焊接方法将筋板（3.1）和筋条（3.2）焊接而成；

所述螺栓组件共八套，其中，螺栓（5）选用碳钢制备，其型号为：GB/T 5782-2000-M12×125-4.8-A-O，通过受力计算，螺栓组件最大锁紧力为20KN，能够实现筋板（3.1）厚度尺寸为1~6mm、筋条（3.2）宽度尺寸为2~5.5mm所制备的工件的锁紧贴膜。