一種大尺寸鈦合金筒體類零件整體熱卷圓方法及其模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種鈑金及熱加工領(lǐng)域，具體涉及一種大尺寸高強(qiáng)鈦合金板材整體熱卷圓成形方法及模具。它包括兩端帶吊耳的上模，上模兩側(cè)的吊耳掛有側(cè)位壓板，側(cè)位壓板下設(shè)有成形芯軸，成形芯軸下設(shè)有下模，下模上設(shè)有定位板組件及吊裝螺釘。成形后的筒體件完全貼合在芯軸上，通過吊裝出成形芯軸將其從一側(cè)順利取出，解決了取活難題。成形后的零件由于尺寸及形狀精度較高，降低了后續(xù)的焊接及校形工序的難度，有利于提高焊接質(zhì)量。其優(yōu)點(diǎn)是，模具通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)變化，在沒有增加斜楔和彈性裝置的條件下，增加出上模吊耳及側(cè)位壓板，一次成形出常規(guī)工藝難以成形的大尺寸高強(qiáng)鈦合金筒體類零件，降低了模具成本，并且減少了加工工序。
【專利說明】一種大尺寸鈦合金筒體類零件整體熱卷圓方法及其模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種鈑金及熱加工領(lǐng)域，具體涉及一種大尺寸高強(qiáng)鈦合金板材整體熱卷圓成形方法及模具，它適用于航空航天用高強(qiáng)鈦合金等材料筒體類零件的整體熱卷圓成形。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，航空航天產(chǎn)品零部件正向輕量化、復(fù)雜化及整體化方向發(fā)展，其中有大量產(chǎn)品為圓筒形結(jié)構(gòu)件。而高強(qiáng)鈦合金等材料由于具有密度小、強(qiáng)度高，并具有良好的耐熱、抗腐蝕性能等突出優(yōu)點(diǎn)，已成為航空航天尖端領(lǐng)域中的理想結(jié)構(gòu)材料。但由于高強(qiáng)鈦合金性能特點(diǎn)，在普通成形條件下的變形抗力大、彈性模量小、冷壓成形后回彈嚴(yán)重，冷成形加工十分困難，有許多零件由于材料，壁厚，直徑大小等多種原因，根本無法用常規(guī)卷圓等工藝方法完成；而采用熱成形時(shí)，常規(guī)的整體卷圓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)斜楔及彈性裝置，通過模具的翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)整體圓筒形零件的成形與脫模，在高溫條件下，對(duì)模具材料要求很高，模具成本上升，成形可靠性不高，并且受熱壓設(shè)備及模具結(jié)構(gòu)的限制，筒體件不能完全成形到位，提高了后續(xù)焊接及校形工序的難度。而通過對(duì)熱成形模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，可以一次成形出常規(guī)工藝難以成形的大尺寸鈦合金筒體類零件，并且減少了加工工序，縮短了制造周期，成形后的筒體件完全貼合在芯軸上，降低了后續(xù)的焊接及校形工序的難度，有利于提高焊接質(zhì)量，提高筒體件的使用強(qiáng)度。整體熱卷圓模具是鈦合金零件成形質(zhì)量的重要保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種大尺寸鈦合金筒體類零件整體熱卷圓方法及其模具，它能克服普通熱沖壓方法成形時(shí)成形不到位及模具成本較高，工序復(fù)雜，操作穩(wěn)定性低等缺點(diǎn)，有效地保證筒體零件一次卷圓成形。成形出的零件質(zhì)量可控性和穩(wěn)定性好，通用性強(qiáng)，加工合格率高。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大尺寸鈦合金筒體類零件整體熱卷圓模具，它包括兩端帶吊耳的上模，上模兩側(cè)的吊耳掛有側(cè)位壓板，側(cè)位壓板下設(shè)有成形芯軸，成形芯軸下設(shè)有下模，下模上設(shè)有定位板組件及吊裝螺釘。
[0005]所述的定位板組件為兩套，吊裝螺釘為8個(gè)。
[0006]一種鈦合金板材整體熱卷圓成形方法，在所述的模具處于開模狀態(tài)時(shí)，成形芯軸由側(cè)位壓板吊裝在兩端帶吊耳的上模下面，此時(shí)將需卷圓板材放置在下模上，由定位板組件固定其初始位置，在合模過程中，成形芯軸首先與板材接觸，通過側(cè)位壓板傳遞壓力機(jī)平臺(tái)壓力給成形芯軸，成形出下半圓，使板料成U形；移開左右側(cè)位壓板后，上模繼續(xù)下行，板材導(dǎo)入上模型腔半圓內(nèi)，并逐漸貼服在成形芯軸上，在完全合模后，保溫保壓成形出整個(gè)圓形筒體。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，模具通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)變化，在沒有增加斜楔和彈性裝置的條件下，增加出上模吊耳及側(cè)位壓板，一次成形出常規(guī)工藝難以成形的大尺寸高強(qiáng)鈦合金筒體類零件，降低了模具成本，并且減少了加工工序，縮短了制造周期，成形后的筒體件完全貼合在芯軸上，通過吊裝出成形芯軸將其從一側(cè)順利取出，解決了取活難題。成形后的零件由于尺寸及形狀精度較高，降低了后續(xù)的焊接及校形工序的難度，有利于提高焊接質(zhì)量，提高筒體件的使用強(qiáng)度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為一種大尺寸鈦合金筒體類零件整體熱卷圓模具總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為開模狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為下半圓成形完成模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4為圖3的A-A向剖視圖；
[0012]圖5為圖3的B-B向剖視圖；
[0013]圖6為側(cè)位壓板移開時(shí)模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖7為合模狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖8為開模取活結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，I上模，2側(cè)位壓板，3成形芯軸，4下模，5定位板組件，6吊裝螺釘，7金屬板材。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹:
[0018]如圖1所示，一種大尺寸鈦合金筒體類零件整體熱卷圓模具，它包括兩端帶吊耳的上模1，上模I兩側(cè)的吊耳掛有側(cè)位壓板2，側(cè)位壓板2下設(shè)有成形芯軸3，成形芯軸3下設(shè)有下模4，下模4上設(shè)有2套定位板組件5及8個(gè)吊裝螺釘6。
[0019]在上模I設(shè)置兩端吊耳，用于吊掛側(cè)位壓板2，利用左右側(cè)位壓板2吊裝成形芯軸3下行并傳遞壓力機(jī)平臺(tái)壓力，完成了板材的預(yù)成型，而后移開側(cè)位壓板2，上模I繼續(xù)下行，完成模具合模，最終由兩端帶吊耳的上模1、成形芯軸3、下模4共同作用，完成了整個(gè)筒體的卷圓成形。
[0020]其中，左右側(cè)位壓板2吊裝成形芯軸3下行到一定位置后，左右側(cè)位壓板2通過半圓弧與成形芯軸3的圓弧接觸并傳遞壓力機(jī)平臺(tái)壓力，相當(dāng)于共同起到了模具成形時(shí)上模的作用，與下模4合模成形出下半圓，使板料成U形。
[0021]在完成了整個(gè)筒體的卷圓成形后，開模，將下平臺(tái)移出，吊出成形芯軸3，從其一側(cè)將圓筒零件取出，得到合格零件。
[0022]該鈦合金零件為一種大尺寸鈦合金筒體類零件，其直徑尺寸為Φ 300，長(zhǎng)度尺寸840。
[0023]首先將該模具固定在熱成型壓力機(jī)內(nèi)加熱，達(dá)到熱成型溫度700?750°C時(shí)，將待成形金屬板材放置在下模，由定位板組件5固定其初始位置，如圖2所示，此時(shí)模具處于開模狀態(tài)，懸掛在吊耳上左右各I件側(cè)位壓板2貼于兩端帶吊耳的上模I側(cè)壁，成形芯軸3通過兩端小圓柱由側(cè)位壓板吊裝在上模下面。
[0024]此時(shí)熱壓力機(jī)上平臺(tái)逐漸下行，成形芯軸3和待成形金屬板材接觸，并依靠成形芯軸本身的重力將板材壓入下模型腔，直到熱壓力機(jī)上平臺(tái)繼續(xù)下行帶動(dòng)兩端帶吊耳的上模I到達(dá)如圖3所示位置處，此時(shí)，兩端帶吊耳的上模I通過4處吊耳在A處將壓力傳遞給側(cè)位壓板2，側(cè)位壓板于左右兩端B處壓住成形芯軸3，此時(shí)，成形芯軸起模具上模的作用，將板材壓合在下模4上，板材壓成U形，這時(shí)下半圓已經(jīng)成形到位。
[0025]接下來，操作熱壓力機(jī)，讓上平臺(tái)稍微上升，以卸掉側(cè)位壓板2對(duì)成形芯軸3的合模壓力，然后由操作工人將兩側(cè)側(cè)位壓板2脫出成形芯軸3，向外拉至吊耳外側(cè)，如圖6所示，這時(shí)側(cè)位壓板已經(jīng)不能施力給成形芯軸3，但由于板材下半圓已經(jīng)成形到位，成形芯軸由于重力作用仍然留在下模4型腔內(nèi)壓住板材。當(dāng)熱壓力機(jī)再次下行時(shí)，側(cè)位壓板已經(jīng)完成了它的作用，只是吊掛在上模兩側(cè)跟隨下行，不再受力。而在兩端帶吊耳的上模I的下行過程中，U形件兩邊逐步被導(dǎo)入上模半圓內(nèi)，隨著兩端帶吊耳的上模I最后到達(dá)合模位置時(shí)，如圖7所示，上模已將板材完全壓合在成形芯軸3上。此時(shí)，筒體形狀零件已經(jīng)成形到位，由兩端帶吊耳的上模1，成形芯軸3，下模4形成的封閉型腔已經(jīng)將板材形狀固定。在一定溫度下保壓一定時(shí)間，圓形筒體成形完成。
[0026]開模，此時(shí)，兩端帶吊耳的上模I帶動(dòng)兩側(cè)側(cè)位壓板2上行，而成形芯軸3與零件一起留在下模4中，如圖8所示，將下平臺(tái)移出，吊出成形芯軸3，從其一側(cè)將圓筒零件取出，得到合格零件。
【權(quán)利要求】
1.一種大尺寸鈦合金筒體類零件整體熱卷圓模具，其特征在于:它包括兩端帶吊耳的上模(1)，上模(I)兩側(cè)的吊耳掛有側(cè)位壓板(2)，側(cè)位壓板(2)下設(shè)有成形芯軸(3)，成形芯軸(3 )下設(shè)有下模(4 )，下模(4 )上設(shè)有定位板組件(5 )及吊裝螺釘(6 )。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大尺寸鈦合金筒體類零件整體熱卷圓模具，其特征在于:所述的定位板組件(5)為兩套，吊裝螺釘(6)為8個(gè)。
3.一種鈦合金板材整體熱卷圓成形方法，其特征在于:在如權(quán)利要求1所述的模具處于開模狀態(tài)時(shí)，成形芯軸(3)由側(cè)位壓板(2)吊裝在兩端帶吊耳的上模(I)下面，此時(shí)將需卷圓板材放置在下模(4)上，由定位板組件(5)固定其初始位置，在合模過程中，成形芯軸(3)首先與板材接觸，通過側(cè)位壓板(2)傳遞壓力機(jī)平臺(tái)壓力給成形芯軸(3)，成形出下半圓，使板料成U形；移開左右側(cè)位壓板(2 )后，上模(I)繼續(xù)下行，板材導(dǎo)入上模(I)型腔半圓內(nèi)，并逐漸貼服在成形芯軸(3)上，在完全合模后，保溫保壓成形出整個(gè)圓形筒體。
【文檔編號(hào)】B21D37/10GK103801596SQ201410051807
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】李妍華, 王猛團(tuán), 劉萍, 胡寶林 申請(qǐng)人:北京航星機(jī)器制造有限公司