一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法技术

本发明专利技术公开了一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，包括如下步骤：根据目标构件尺寸选择平板坯料；将平板坯料沿导料板安放至压力机的工作台上；使用连续局部压挤方法在整块坯料上压挤出整体网格筋结构获得平面网格板；然后利用三辊卷弯方法成形带网格筋结构的曲面网格板；最后利用焊接方法成形带网格筋的筒形构件。本发明专利技术通过塑性加工和焊接方法有机结合，可实现带网格筋筒形构件的精密、高效、柔性成形，提高产品质量和制造效率、降低制造成本、扩大制造范围。

Flexible composite forming method with tubular reinforcement and cylindrical component

The invention discloses a flexible composite forming method with mesh reinforced cylindrical member, which comprises the following steps: according to the target component size selection plate blank; the blank plate along the guide plate is arranged to press the table; the use of continuous local extrusion method in the whole of the blank on the pressure to get the plane grid plate extrusion whole grid structure; then with three roll bending forming method of surface mesh grid plate with rib structure; finally welding forming method of cylindrical member with mesh reinforcement. The present invention by plastic processing and welding methods are combined to realize precise, efficient and flexible forming with grid reinforced cylindrical member, improve product quality and production efficiency, reduce manufacturing cost, expand the scope of manufacturing.

【技术实现步骤摘要】
一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法
本专利技术涉及一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法。
技术介绍
带网格筋筒形构件是新型航天和武器装备关键的高性能轻量化构件，该类构件以铝合金轻质材料为主，直径大壁厚薄、表面带有纵横交错的网格筋结构，属于材料难变形、结构难成形特殊构件。此类构件的传统制造方式通常是先通过旋压等塑性成形方式或者板料弯曲焊接成形方式来获得无缝或有缝筒形基体，然后再对其表面进行筋条焊接和切削加工获得网格筋结构。以焊接和切削加工为主的网格筋加工方式，不仅效率十分低下，而且大量的焊缝对网格筋强度和整体构件性能造成了明显限制和潜在危害。针对带筋筒形构件精密成形问题，目前已经开展相关技术研究并形成公开报道，例如，采用旋压、挤压等塑性加工方法直接成形表面筋条，从而取代筋条焊接加工，有效提高了加工效率和产品性能。但是，从已报道的情况分析可知，这些新方法目前还存在很多局限性。首先，它们只用于成形简单的内表面横筋或纵筋结构，还未涉及复杂的网格筋结构，而且工艺过程复杂，技术要求高，容易产生各种成形缺陷；其次，它们的成形尺寸范围受到设备加工能力的限制，目前只适用于直径1米左右的中小型筒形件；再者，它们需要借助专用的设备和模具，而由于专用设备加工范围的限制，不同规格的产品需要不同的设备和模具，投入高。由于这些技术局限性，上述方法对于大型薄壁带网格筋筒形构件似乎无能为力，因此迫切需要研发大型薄壁带网格筋筒形构件高性能、高效率、低成本成形新技术，以满足先进航天和武器装备发展需求。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，通过利用压挤、卷弯和焊接常规成形方式复合，可实现不同尺寸规格的带内、外网格筋筒形构精密、高效、低成本、柔性成形，从而提高产品质量和加工效率、降低制造成本。为了解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，包括如下步骤：步骤一、根据目标构件尺寸选择合适尺寸规格的平板坯料，并设计与目标构件的网格筋结构相匹配的压挤凸模，设计与平板坯料和压挤凸模尺寸相匹配的导料侧板；步骤二、将压挤凸模和导料侧板安装到压力机相应位置，再将平板坯料沿导料板安放至压力机的工作台上；步骤三、压力机驱动压挤凸模向下运动压挤与其工作面接触的平板坯料压挤出局部网格筋结构；压挤凸模回程，推料装置推动平板坯料沿导料侧板向前送进；反复重复上述步骤，直至在整块平板坯料上压挤出整体网格筋结构,获得平面网格板；步骤四、将步骤三获得的平面网格板放至三辊卷弯机上，然后合理控制上、下辊运动，先对平面网格板的两端分别进行预弯成形，然后再对其进行卷圆，获得用于成形筒形构件的曲面网格板；步骤五、将步骤四获得的曲面网格板沿纵向焊合，最终获得完整的带网格筋筒形构件，即得到目标构件。作为上述技术方案的优选实施方式，本专利技术实施例提供的带网格筋筒形构件柔性复合成形方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：作为上述技术方案的改进，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤一后，根据平板坯料尺寸性能和设备吨位来确定是否需要对坯料进行预先加热，坯料厚度小且冷塑性好且设备吨位大，可直接压挤，反之可加热后压挤。作为上述技术方案的改进，所述步骤一中根据目标构件尺寸选择合适尺寸规格的平板坯料为：平板坯料宽度等于目标构件高度，平板坯料长度等于目标构件圆周长度，平板坯料厚度等于目标构件体积除以圆周长度。作为上述技术方案的改进，压挤凸模由底板上设有若干与目标构件的网格筋结构相匹配的小凸块组成，压挤凸模的横向宽度B等于平板坯料的宽度，纵向长度L由设备吨位和空间来确定，需满足压挤力能条件L≤F/Bσs，其中F是设备吨位，σs是材料的屈服强度。作为上述技术方案的改进，导料侧板为矩形截面方块结构，其高度等于平板坯料的厚度，其宽度为(1.2～1.5)L，其中L为压挤凸模的宽度，工作时将导料侧板安装在平板坯料左右两侧。作为上述技术方案的改进，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤五中，在焊接前对筒形基体进行固定处理。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：不同于现有的带筋筒形构件先成形筒形基体再成形筋条结构或者两者同时成形的方式，本专利技术采用先成形网格筋结构再成形筒形基体的方式，可以有效避免现有成形方式存在的问题。通过连续局部压挤方法获得平面网格板，不仅省力、高效，而且网格筋结构精度高，并且容易实现网格板的系列化和标准化制造。通过三辊卷弯方法获得曲面网格板，成形方式简单，可以任意获得内筋或外网结构，而且可以根据不同的筒形构件直径选择不同规格的标准平面网格板来成形，扩大了成形范围，实现了柔性制造。因此，本专利技术具有成形精度高、效率高、成本低、柔性化等综合优点。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1是本专利技术的平面网格板连续局部压挤成形工艺示意图，其中图1(a)是第一次局部压挤示意图，图1(b)是第二次局部压挤示意图，图1(c)是最后一次局部压挤示意图；图2是本专利技术的平面网格板连续局部压挤凸模结构示意图；图3是本专利技术的图1(a)的A-A截面示意图；图4是本专利技术的压挤成形平面网格板示意图；图5是本专利技术的内筋结构曲面网格板三辊卷弯成形工艺示意图，其中图5(a)是板料初始摆放状态示意图，图5(b)是板料左端预弯示意图，图5(c)是板料右端预弯示意图，图5(d)是板料卷圆示意图；图6是本专利技术的焊接成形带内网格筋筒形构件示意图；图7是本专利技术的外筋结构曲面网格板三辊卷弯成形工艺示意图，其中图7(a)是板料初始摆放状态示意图，图7(b)是板料卷圆示意图；图8是本专利技术的焊接成形带外网格筋筒形构件示意图；图中1-平板坯料；2-压挤凸模；3-导料侧板；4-工作台面；5-平面网格板；6-上辊；7-左下辊；8-右下辊。具体实施方式下面详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。如图1-7所示，为本专利技术优选实施例带网格筋筒形构件柔性复合成形方法的结构示意图，本专利技术带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，包括如下步骤：步骤一、根据目标构件尺寸选择合适尺寸规格的平板坯料1，平板坯料1宽度等于目标构件高度，平板坯料1长度等于目标构件圆周长度，平板坯料1厚度等于目标构件体积除以圆周长度。同时设计与目标构件的网格筋结构相匹配的压挤凸模2，设计与平板坯料1和压挤凸模2尺寸相匹配的导料侧板3，其中压挤凸模2结构如图2所示，主要由底板上设有若干与目标构件的网格筋结构相匹配的小凸块组成，压挤凸模2横向宽度B等于平板坯料1宽度，纵向长度L由设备吨位和空间来确定，需满足压挤力能条件L≤F/Bσs，其中F是设备吨位，σs是材料的屈服强度，设备吨位大且空间足够情况下可以将纵向长度L设计得大一些，来提高生产效率。导料侧板3为矩形截面方块结构，其高度等于平板坯料1厚度，其宽度略大于压挤凸模2宽度L，可设计为(1.2～1.5)L，工作时将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据目标构件尺寸选择平板坯料，并设计与目标构件的网格筋结构相匹配的压挤凸模，设计与平板坯料和压挤凸模尺寸相匹配的导料侧板；步骤二、将压挤凸模和导料侧板安装到压力机相应位置，再将平板坯料沿导料板安放至压力机的工作台上；步骤三、压力机驱动压挤凸模向下运动压挤与其工作面接触的平板坯料压挤出局部网格筋结构；压挤凸模回程，推料装置推动平板坯料沿导料侧板向前送进；反复重复上述步骤，直至在整块平板坯料上压挤出整体网格筋结构,获得平面网格板；步骤四、将步骤三获得的平面网格板放至三辊卷弯机上，然后控制上、下辊运动，先对平面网格板的两端分别进行预弯成形，然后再对其进行卷圆，获得用于成形筒形构件的曲面网格板；步骤五、将步骤四获得的曲面网格板沿纵向焊合，最终获得完整的带网格筋筒形构件，即得到目标构件。

【技术特征摘要】
1.一种带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据目标构件尺寸选择平板坯料，并设计与目标构件的网格筋结构相匹配的压挤凸模，设计与平板坯料和压挤凸模尺寸相匹配的导料侧板；步骤二、将压挤凸模和导料侧板安装到压力机相应位置，再将平板坯料沿导料板安放至压力机的工作台上；步骤三、压力机驱动压挤凸模向下运动压挤与其工作面接触的平板坯料压挤出局部网格筋结构；压挤凸模回程，推料装置推动平板坯料沿导料侧板向前送进；反复重复上述步骤，直至在整块平板坯料上压挤出整体网格筋结构,获得平面网格板；步骤四、将步骤三获得的平面网格板放至三辊卷弯机上，然后控制上、下辊运动，先对平面网格板的两端分别进行预弯成形，然后再对其进行卷圆，获得用于成形筒形构件的曲面网格板；步骤五、将步骤四获得的曲面网格板沿纵向焊合，最终获得完整的带网格筋筒形构件，即得到目标构件。2.如权利要求1所述的带网格筋筒形构件柔性复合成形方法，其特征在于：所述步骤一后，根据坯料尺寸性能和设备吨位来确定是否需要对坯料进行预先加热，...

【专利技术属性】
技术研发人员：华林，邓加东，钱东升，兰箭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42