异形曲面结构件的成形模具及成形方法技术

本发明专利技术涉及一种异形曲面结构件的成形模具及成形方法，属于精密钣金加工，解决了现有技术中无法一次成形出非等壁厚异形曲面产品、产品表面质量差、加工效率低的问题。成形模具包括上模和下模；下模的上表面设有开口，坯料与上模的下表面接触，并通过开口进入下模型腔内；上模的侧面设有台阶，台阶与不同厚度的坯料的非平齐面处对应。成形方法包括制作坯料；焊接坯料；焊接后的坯料置于成形模具上，焊缝与上模的台阶对应；下降上模和顶缸，完成非等壁厚异形曲面结构件的一次成形。本发明专利技术实现了对非等壁厚异形曲面结构件的一次成形。

【技术实现步骤摘要】
异形曲面结构件的成形模具及成形方法
本专利技术涉及精密钣金加工
，尤其涉及一异形曲面结构件的成形模具及成形方法。
技术介绍
航天航空零部件日益向复杂化方向发展，非等壁厚产品作为一种典型的构件广泛应用在航空航天飞行器上。冷冲压加工装置和加工工艺只能加工等壁厚产品，对于非等壁厚产品无法一次成形，只能采用分段成形后拼焊的工艺。采用分段成形再拼焊的工艺存在下列不足：首先，分段成形再拼焊的工艺需要手工修配、校形、打磨，工作量大，导致产品加工效率极其低。其次，焊缝多、焊缝变形大、校形容易产生裂纹，导致产品一次合格率低。再次，拼焊工艺加工后的产品表面质量差。最后，由于焊缝的存在必然会降低零件的力学性能。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种异形曲面结构件的成形模具及成形方法，至少能够解决以下技术问题之一：(1)现有技术无法一次成形出非等壁厚异形曲面产品；(2)分段成形后拼焊的工艺，导致产品表面质量差，并且降低产品的力学性能；(3)分段成形后拼焊的工艺加工效率低。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一方面，本专利技术提供了一种异形曲面结构件的成形模具，包括上模和下模；所述下模的上表面设有开口，坯料与所述上模的下表面接触，并通过所述开口进入下模型腔内；所述上模的侧面设有台阶，所述台阶与不同厚度的坯料的非平齐面处对应。基于上述成形模具的进一步改进，所述成形模具还包括模座，所述模座设于所述下模和动力设备之间，所述模座固定在所述动力设备上。基于上述成形模具的进一步改进，所述模座通过压板和螺栓固定在所述动力设备上。基于上述成形模具的进一步改进，所述上模的上端设有凸缘。基于上述成形模具的进一步改进，所述上模的侧面为T形。基于上述成形模具的进一步改进，所述上模下表面的宽度从一侧向另一侧逐渐变化。基于上述成形模具的进一步改进，所述成形模具包括前段、收缩段和尾段，所述收缩段位于所述前段所述和尾段之间；所述前段和所述收缩段的壁厚相同，所述尾段的壁厚不同于所述前段和所述收缩段的壁厚。基于上述成形模具的进一步改进，所述尾段的壁厚大于所述前段和所述收缩段的壁厚。基于上述成形模具的进一步改进，所述异形曲面结构件为非等壁厚。基于上述成形模具的进一步改进，所述异形曲面结构件包括前段、收缩段和尾段；所述前段和所述收缩段的壁厚相同，所述尾段的壁厚不同于所述前段和所述收缩段的壁厚。基于上述成形模具的进一步改进，所述尾段的壁厚大于所述前段和所述收缩段的壁厚。基于上述成形模具的进一步改进，所述异形曲面结构件是指从前段至尾段，所述结构件的底面逐渐变宽。基于上述成形模具的进一步改进，所述异形曲面结构件的底面从尾段至前段向上倾斜。基于上述成形模具的进一步改进，所述前段具有弧度。基于上述成形模具的进一步改进，所述成形模具还包括顶出块，所述顶出块置于所述下模型腔内，并能够在顶出缸的带动下上升和下降。基于上述成形模具的进一步改进，所述上模的下表面与所述顶出块的上表面配合，所述坯料位于所述上模的下表面和所述顶出块的上表面之间。基于上述成形模具的进一步改进，所述上模的下表面和所述顶出块的上表面均与水平面平行。基于上述成形模具的进一步改进，所述模座上设有避让孔，顶缸穿过所述避让孔上升和下降。基于上述成形模具的进一步改进，所述避让孔包括不同的类型，以适应不同的动力设备。基于上述成形模具的进一步改进，所述顶出块的下端设有凸缘。基于上述成形模具的进一步改进，所述顶出块的侧面为倒T形。基于上述成形模具的进一步改进，顶出块上表面设有突出部。基于上述成形模具的进一步改进，所述开口包括第一开口部和位于所述下模一端的第二开口部，所述第二开口部的宽度大于所述第一开口部的宽度，且所述第一开口部靠近所述第二开口部的端面向下倾斜。另一方面，本专利技术还提供了一种异形曲面结构件的成形方法，采用上述的成形模具完成，包括如下步骤：步骤1：制作坯料；步骤2：焊接坯料；步骤3：焊接后的坯料置于成形模具上，焊缝与上模的台阶对应；步骤4：下降上模和顶缸，完成非等壁厚异形曲面结构件的一次成形。基于上述成形方法的进一步改进，所述步骤1具体包括：根据需要成形的产品模型分别计算出不同厚度的坯料的外形尺寸，然后分别下料；计算尺寸的过程中在设计软件中进行抽壳处理，然后展开。基于上述成形方法的进一步改进，所述步骤2包括：焊接时焊缝两侧的坯料一面是平齐的，一面是不平齐的。基于上述成形方法的进一步改进，所述步骤3具体包括：焊接后的坯料置于成形模具的下模上，焊缝与上模的台阶对应，并且焊缝两侧的坯料不平齐的一面朝向上模，平齐的一面朝向下模。基于上述成形方法的进一步改进，所述步骤2和所述步骤3之间包括：操控顶缸使下模型腔中的顶出块顶起，顶出块的上表面与下模的上表面平齐。基于上述成形方法的进一步改进，所述步骤4中：上模的下吨位为50-100T，顶缸压力为10-40T；成形速度V1为0.2mm/s。基于上述成形方法的进一步改进，所述步骤4之后还包括步骤5：脱模；所述脱模具体包括：同时移动顶缸和上模，顶缸带动顶出块和结构件上移，直至顶出块的上表面与下模具的上表面平齐，取出结构件，移动速度V2为0.3mm/s。基于上述成形方法的进一步改进，所述成形方法采用非等壁厚异形曲面结构件的成形模具完成。基于上述成形方法的进一步改进，所述成形模具包括包括上模和下模；所述上模的侧面设有台阶。与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：1、非等壁厚产品常规工艺是分段成形，然后拼焊在一起。需要大量的手工修配、打磨、校形，工序复杂。本专利技术通过在成形模具的上模设计台阶，突破了冲压成形只能加工等壁厚材料的限制，实现了对非等壁厚异形曲面产品的一次成形。2、本专利技术所要成形的产品下表面向上倾斜，按照传统的设计思路是将模具也设计为向上倾斜，即上模的下表面和顶出块的上表面设计为向上倾斜，但模具向上倾斜，会使成形出的产品前段堆料，从而造成产品前段起皱和开裂，降低产品的性能。本专利技术创新地将上模的下表面和顶出块的上表面设计为与水平面平行，使得产品成形时由深引伸(130.8mm)变为浅引伸(66.5mm)，有效防止成形出的产品前段堆料，从而降低了产品前段起皱和开裂的风险，保证产品质量。3、本专利技术通过在顶出块的下端设置凸缘，可以在顶出块上升过程中起到限位作用，从而防止顶出块上升过程中冲出下模型腔。4、本专利技术通过在上模的上端设置凸缘，可以在上模下降过程中起到限位作用，从而防止上模下降过程中过度压入下模型腔。5、本专利技术通过在顶出块上表面设置突出的定位销，可以在坯料放置在下模上时，对坯料进行初步定位。6、本专利技术采用整体成形的工艺，即先将不等壁厚的坯料焊接在一起，然后再进行成形的工艺，减少了手工修配、打磨、校形的工序，大大提高了加工效率。具体而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异形曲面结构件的成形模具，其特征在于，包括上模和下模；/n所述下模的上表面设有开口，坯料与所述上模的下表面接触，并通过所述开口进入下模型腔内；/n所述上模的侧面设有台阶，所述台阶与不同厚度的坯料的非平齐面处对应。/n

【技术特征摘要】
1.一种异形曲面结构件的成形模具，其特征在于，包括上模和下模；
所述下模的上表面设有开口，坯料与所述上模的下表面接触，并通过所述开口进入下模型腔内；
所述上模的侧面设有台阶，所述台阶与不同厚度的坯料的非平齐面处对应。


2.根据权利要求1所述的成形模具，其特征在于，所述成形模具还包括模座，所述模座设于所述下模和动力设备之间，所述模座固定在所述动力设备上。


3.根据权利要求2所述的成形模具，其特征在于，所述模座通过压板和螺栓固定在所述动力设备上。


4.根据权利要求1所述的成形模具，其特征在于，所述上模的上端设有凸缘。


5.根据权利要求4所述的成形模具，其特征在于，所述上模的侧面为T形。


6.根据权利要求1-5任一项所述的成形模具，其特征在于，所述上模下表面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周蕾蕾，刘奇，李妍华，李保永，秦中环，刘玉平，韩维群，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11