规则截面零件成形装置及成形方法制造方法及图纸

技术编号:39594258 阅读:13 留言:0更新日期:2023-12-03 19:49
本发明专利技术公开一种规则截面零件成形装置及成形方法,涉及金属构件成形制造技术领域

【技术实现步骤摘要】
规则截面零件成形装置及成形方法


[0001]本专利技术涉及金属构件成形制造
,特别是涉及规则截面零件成形装置及成形方法


技术介绍

[0002]规则截面桁条类结构是航空航天

导弹的重要结构,如运载火箭的级间段蒙皮桁条和战术导弹壳段的蒙皮桁条等结构,主要起到对蒙皮支撑作用,用于承受轴压载荷以及内部的压力和弯矩,其质量和性能将直接影响装备整体结构强度

桁条类结构具有规则截面特征,需通过铆接等方式连接在蒙皮内表面,其精度要求高

为进一步减轻装备重量,提高结构效率

可靠性及服役性能,迫切需求钛合金来替代原有铝合金和不锈钢等结构材料

钛合金室温下的杨氏模量低,塑形差,成形零件回弹大,精度低,需要提高成形温度以改善成形性能

目前现有的常规高温成形方法主要包括超塑性成形

等温模压成形与冷模热冲压等,其中:
[0003]超塑性成形工艺是利用金属材料在特定的温度和应变速率条件下所获得的高延伸率来对板料进行加工,以获得各种所需尺寸形状零件的一种成形工艺

但超塑性成形的成形温度高,变形速率慢,成形零件的组织性能与尺寸精度难以同时保证,易产生明显的局部减薄与性能弱化,且局限于细晶材料和装备尺寸,制造成本高

生产效率低,难以满足零件规模化生产需求

[0004]等温模压成形是将板料和模具同时加热到统一温度,然后再进行冲压变形

该成形方式能够较大程度上提高钛合金板料成形性,但是该工艺需要耐高温的模具材料,模具的制造和维护成本高,较高的成形温度和能耗,在一定程度上限制了其在航空航天领域的应用

此外,在等温模压过程中,板料需要和模具维持长时间的高温和保压,降低了钛合金薄壁构件生产效率,增加了能耗

同时,在成形过程中,钛合金在高温阶段停留时间长,表面氧化严重,内部组织急剧粗化,这些问题都将严重影响零件的服役性能

[0005]冷模热冲压工艺的主要流程包括板料加热

板料转移

冲压成形

合模保压

人工时效等几个步骤

此工艺将热成形和热处理结合在一个工艺中,大幅提高了板料的成形性和生产效率,但是在板料转移和冲压成形的过程中会损失较多的热量,存在成形温度和加热温度不一致的缺点,难以用于成形具有较高温度敏感性的钛合金板料

[0006]综上所述,现有的高温成形方法由于各种局限,并无法满足航空航天领域规则截面钛合金桁条类薄壁结构的成形要求

因此,针对钛合金薄壁构件成形精度

组织性能耦合的制造难题,迫切需要提出一种适用于钛合金的高精度成形技术,以解决目前钛合金规则截面薄壁构件精密成形的瓶颈难题


技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种规则截面零件成形装置及成形方法,其可实现钛合金的高精度成形,以解决上述现有钛合金薄壁构件成形精度

组织性能耦合的制造难题

[0008]为实现上述目的,本专利技术提供了如下方案:
[0009]本专利技术提供一种规则截面零件成形装置,包括:
[0010]控温模具,包括第一冲压模具和与所述第一冲压模具适配的第二冲压模具,所述第一冲压模具和所述第二冲压模具上分别设置有第一模具加热组件和第二模具加热组件;
[0011]合模驱动组件,与所述第一冲压模具和所述第二冲压模具中的至少一者相连,用于驱动所述第一冲压模具和所述第二冲压模具合模,以对待成形零件冲压成形;
[0012]零件加热控温组件,用于加热待成形零件;
[0013]轴向力控制组件,用于在所述待成形零件加热膨胀或冲压收缩过程中,对所述待成形零件施加轴向力,所述轴向力方向垂直于所述第一冲压模具和所述第二冲压模具合模的方向,以调控所述待成形零件的内应力;
[0014]控制系统,与所述轴向力控制组件

所述零件加热控温组件

所述合模驱动组件

所述第一模具加热组件和所述第二模具加热组件通讯连接

[0015]可选的,所述第一冲压模具和所述第二冲压模具上下分布,所述轴向力控制组件包括分别位于所述第二冲压模具两侧的第一水平伸缩件和第二水平伸缩件,所述第一水平伸缩件和所述第二水平伸缩件用于共同连接所述待成形零件,以通过同步伸缩实现对所述待成形零件的应力控制

[0016]可选的,所述合模驱动组件为合模压机,其包括工作台

升降驱动件和与所述升降驱动件相连的滑块,所述升降驱动件位于所述工作台上方,所述第二冲压模具设置于所述工作台上,所述第一冲压模具与所述滑块相连

[0017]可选的,所述第一冲压模具与所述滑块之间还设置有第一冷却结构,所述第一冷却结构与所述第一冲压模具之间还设置有第一隔热结构;
[0018]所述第二冲压模具与所述工作台之间还设置有第二冷却结构,所述第二冷却结构与所述第二冲压模具之间还设置有第二隔热结构

[0019]可选的,所述第一隔热结构和所述第二隔热结构均为隔热板;所述第一冷却结构和所述第二冷却结构均为水冷板

[0020]可选的,所述第一模具加热组件包括第一加热元件和第一热电偶,所述第一加热元件和所述第一热电偶均插装于所述第一冲压模具的对应位置;
[0021]所述第二模具加热组件包括第二加热元件和第二热电偶,所述第二加热元件和所述第二热电偶均插装于所述第二冲压模具的对应位置

[0022]可选的,所述轴向力控制组件还包括力传感器;所述第一水平伸缩件和所述第二水平伸缩件上均设置有所述力传感器,以检测所述待成形零件在加热膨胀或冲压收缩过程中所受轴向力

[0023]可选的,所述零件加热控温组件为自阻加热系统,其包括高频开关电源

导线和金属电极,所述金属电极用于夹持所述待成形零件,所述金属电极通过所述导线与所述高频开关电源电连接;所述待成形零件与所述第一水平伸缩件和所述第二水平伸缩件之间通过绝缘结构相连

[0024]可选的,所述第一水平伸缩件和所述第二水平伸缩件均为水平缸

[0025]本专利技术还提出一种规则截面零件成形方法,包括步骤:
[0026]S1、
将冲压模具加热至温度
T1,将待成形零件加热至温度
T2,且
T2大于
T1;
[0027]S2、
驱动所述冲压模具合模,对所述待成形零件冲压成形,以获取第一预成形构件;
[0028]S3、
对所述第一预成形构件施加拉伸轴向力,以限制所述第一预成形构件的冷却收缩本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种规则截面零件成形装置,其特征在于,包括:控温模具,包括第一冲压模具和与所述第一冲压模具适配的第二冲压模具,所述第一冲压模具和所述第二冲压模具上分别设置有第一模具加热组件和第二模具加热组件;合模驱动组件,与所述第一冲压模具和所述第二冲压模具中的至少一者相连,用于驱动所述第一冲压模具和所述第二冲压模具合模,以对待成形零件冲压成形;零件加热控温组件,用于加热待成形零件;轴向力控制组件,用于在所述待成形零件加热膨胀或冲压收缩过程中,对所述待成形零件施加轴向力,所述轴向力方向垂直于所述第一冲压模具和所述第二冲压模具合模的方向,以调控所述待成形零件的内应力;控制系统,与所述轴向力控制组件

所述零件加热控温组件

所述合模驱动组件

所述第一模具加热组件和所述第二模具加热组件通讯连接
。2.
根据权利要求1所述的规则截面零件成形装置,其特征在于,所述第一冲压模具和所述第二冲压模具上下分布,所述轴向力控制组件包括分别位于所述第二冲压模具两侧的第一水平伸缩件和第二水平伸缩件,所述第一水平伸缩件和所述第二水平伸缩件用于共同连接所述待成形零件,以通过同步伸缩实现对所述待成形零件的应力控制
。3.
根据权利要求2所述的规则截面零件成形装置,其特征在于,所述合模驱动组件为合模压机,其包括工作台

升降驱动件和与所述升降驱动件相连的滑块,所述升降驱动件位于所述工作台上方,所述第二冲压模具设置于所述工作台上,所述第一冲压模具与所述滑块相连
。4.
根据权利要求3所述的规则截面零件成形装置,其特征在于,所述第一冲压模具与所述滑块之间还设置有第一冷却结构,所述第一冷却结构与所述第一冲压模具之间还设置有第一隔热结构;所述第二冲压模具与所述工作台之间还设置有第二冷却结构,所述第二冷却结构与所述第二冲压模具之间还设置有第二隔热结构
。5.
根据权利要求4所述的规则截面零件成形装置,其特征在于,所述第一隔热结构和所述第二隔热结构均为隔热板;所述第一冷却结构和所述第二冷...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜立华韩玉杰郑凯伦李德崇
申请(专利权)人:中国航空制造技术研究院
类型:发明
国别省市:

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