金屬板材蠕變彎曲成形模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬材料成形工藝，具體涉及一種金屬材料成形工藝使用的金屬板材蠕變彎曲成形模具。
【背景技術(shù)】
[0002]蠕變時效成形是一種新興的金屬材料成形工藝，利用金屬的蠕變或應(yīng)力松馳變形和時效強(qiáng)化特性，在構(gòu)件成形的同時完成時效強(qiáng)化熱處理，獲得優(yōu)良的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)形性協(xié)同制造。運(yùn)載火箭貯箱壁板、航空飛行器等壁板都是蠕變時效成形技術(shù)的應(yīng)用對象。
[0003]蠕變時效成形工藝過程包含一般彎曲成形的貼模過程，但是貼模的方法一般采用對密封塑料袋抽真空的方式實(shí)現(xiàn)。然后按預(yù)先設(shè)計(jì)好的溫度一一時間曲線加熱，到預(yù)定溫度后保溫一定時間，保溫過程完成后卸載，冷卻，取出構(gòu)件，構(gòu)件會有回彈，要求回彈后達(dá)到所需幾何尺寸與曲率。采用理論計(jì)算和已有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的金屬板材蠕變彎曲成形模具尺寸與曲率，一般需經(jīng)過多次修改才能最終滿足要求，因此，試模對于獲得符合要求的蠕變時效成形構(gòu)件非常關(guān)鍵。
[0004]蠕變彎曲成形的模具結(jié)構(gòu)形式主要分為固定曲率整體結(jié)構(gòu)和可調(diào)式分體結(jié)構(gòu)兩類，固定曲率整體結(jié)構(gòu)模具定型前所需的多次修改加工成本高，調(diào)試周期長?？烧{(diào)式分體結(jié)構(gòu)可彌補(bǔ)固定曲率模具的缺點(diǎn)，可調(diào)試模具又可分為點(diǎn)陣式和多截面卡板夾具兩種。專利EP1581357公布了一種飛機(jī)機(jī)翼的婦變成形模具，一系列卡板構(gòu)成離散的截面形狀，卡板間距可通過螺桿調(diào)節(jié)，減小了修改模具的加工量，但是卡板高度仍需要根據(jù)要求多次加工修改，其卡板高度修改范圍有限，不適合曲率大范圍調(diào)整。專利CN102284589A公布了一種點(diǎn)陣式蠕變成形模具，雖然可以調(diào)整復(fù)雜曲面的曲率，但是由于頂桿頭部不是一個理想的接觸點(diǎn)，而是有一定半徑大小的弧面，使得調(diào)整高度后頂桿頭部與工件的具體接觸部位不好確定，因此可能造成表面形貌誤差。專利CN101518803A公布了一種四點(diǎn)純彎曲與板框結(jié)構(gòu)結(jié)合的純彎曲時效成型模具，雖然壓板之間的距離可調(diào)，型板的曲率半徑卻要通過加工修改。
[0005]實(shí)驗(yàn)室出于對不同彎曲曲率特性研究的需要，或者生產(chǎn)實(shí)踐中需要對不同直徑型號進(jìn)行試模修模，雖然可能只是單曲率的需要，但是卻要求曲率半徑調(diào)整范圍大，成形精度高，母線直線度好，上述專利不能滿足這些模具的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可靈活調(diào)整模具型面曲率特性的金屬板材蠕變彎曲成形模具。
[0007]本發(fā)明公開了一種金屬板材蠕變彎曲成形模具，包括底座、型面墊板及其支撐構(gòu)件，型面墊板支撐構(gòu)件連接于底座上。所述型面墊板支撐構(gòu)件包括固定構(gòu)件和活動構(gòu)件，固定構(gòu)件連接于所述底座的長度方向兩端，活動構(gòu)件連接于底座上的兩固定構(gòu)件之間，包括若干高度可調(diào)支撐構(gòu)件，各高度可調(diào)支撐構(gòu)件在底座上的連接位置可調(diào)整，所述型面墊板的兩端置于固定構(gòu)件上側(cè)、中間段置于各高度可調(diào)支撐構(gòu)件的上端，通過調(diào)節(jié)各高度可調(diào)支撐構(gòu)件的高度及連接位置使活動構(gòu)件的上端形成不同曲率的支撐面，通過型面墊板將各高度可調(diào)支撐構(gòu)件離散的支撐力轉(zhuǎn)化為均勻的面力來支撐待成形工件。
[0008]所述底座為箱型梁底座，由上、下底板及四周側(cè)板圍成封閉的箱型結(jié)構(gòu)，其中上底板上開設(shè)有四個條形槽，它們分別關(guān)于上底板的長度方向和寬度方向中心面對稱，上底板的長度方向中心面上其寬度方向?qū)?yīng)同側(cè)的條形槽位置處開設(shè)有兩螺紋孔；上、下底板之間連接有加強(qiáng)筋板。
[0009]所述固定構(gòu)件包括兩個由四周側(cè)板及頂板圍成的長方體形的擋板箱，它們分別以開口側(cè)連接于所述底座的上底板上、垂直于所述條形槽布置于底座長度方向的兩端。
[0010]所述活動構(gòu)件有四組，分別連接于所述四個條形槽中，每組活動構(gòu)件均包括若干由調(diào)節(jié)螺栓、支撐板、調(diào)節(jié)螺母及墊圈組成的高度可調(diào)支撐構(gòu)件，調(diào)節(jié)螺栓以頭部朝上、桿部置于所述條形槽中布置，桿部的下端插入底座上、下底板之間的空腔中，墊圈和調(diào)節(jié)螺母依次連接于桿部上對應(yīng)于底座的上底板上側(cè)處，支撐板以沿上底板的寬度方向連接于調(diào)節(jié)螺栓的頭部。
[0011]所述調(diào)節(jié)螺栓的頭部上表面開設(shè)有沿所述上底板寬度方向的凹槽，所述支撐板的下側(cè)插入凹槽中、上側(cè)焊接有圓鋼條，圓鋼條的直徑與支撐板厚度尺寸一致，圓鋼條的兩端分別伸出于支撐板的兩端外。
[0012]所述支撐板相鄰之間卡接有調(diào)距塊，調(diào)距塊為由兩平行側(cè)板及將兩平行側(cè)板連為一體的連接梁構(gòu)成的門框型結(jié)構(gòu)，平行側(cè)板沿上底板的長度方向布置，其上部兩端分別與相鄰的支撐板側(cè)面接觸、下底面置于所述底座的上底板上。
[0013]所述型面墊板為厚度0.5-2mm的不銹鋼板，其中間段置于所述圓鋼條上、兩端置于所述擋板箱的頂板上。
[0014]所述擋板箱的兩側(cè)面之間通過沿所述上底板長度方向的側(cè)擋板連為一體，側(cè)擋板的兩端分別通過螺釘固定于擋板箱的相應(yīng)側(cè)板上。
[0015]所述擋板箱沿所述底座上底板寬度方向的一對側(cè)板的內(nèi)側(cè)板上連接有壓緊螺釘、外側(cè)板上有相應(yīng)的壓緊螺釘穿過孔，另一對沿所述上底板長度方向的側(cè)板上有螺紋孔，用于所述側(cè)擋板的固定，壓緊螺釘?shù)膬?nèi)端頂住鄰近的所述調(diào)距塊。
[0016]所述側(cè)擋板的兩端上部分別連接有用于控制所述型面墊板翹曲的壓件，壓件為L型板件，其一側(cè)固定于所述側(cè)擋板上部、另一側(cè)覆蓋于所述型面墊板的上方。
[0017]本發(fā)明通過活動構(gòu)件和固定構(gòu)件的配合來支撐型面墊板，通過活動構(gòu)件在底座上的連接位置和其上端的高度位置調(diào)節(jié)來使活動構(gòu)件的上端形成不同曲率的圓弧面來支撐型面墊板。活動構(gòu)件包括若干高度可調(diào)支撐構(gòu)件，通過若干高度可調(diào)支撐構(gòu)件來支撐型面墊板的中間段，調(diào)節(jié)各高度可調(diào)支撐構(gòu)件上端的高度，使同一直線上的若干高度可調(diào)支撐構(gòu)件的上端形成與型面墊板曲率相同的圓弧面，將型面墊板的兩端分置于固定構(gòu)件上側(cè)，這樣一套模具即可根據(jù)需要形成不同曲率的支撐面，滿足實(shí)驗(yàn)室對金屬板材不同彎曲曲率特性研究的需要。
[0018]為了使本發(fā)明也能滿足生產(chǎn)中曲率半徑調(diào)整范圍大，成型精度高，母線直線度好的要求，高度可調(diào)支撐構(gòu)件上端的高度調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)螺母來精確實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檎{(diào)節(jié)螺栓的桿部長度較長，所以高度可調(diào)支撐構(gòu)件上端的高度調(diào)節(jié)范圍大；高度可調(diào)支撐構(gòu)件支撐板的上側(cè)焊接圓鋼條，以圓鋼條與型面墊板的下側(cè)接觸，因?yàn)閳A鋼條的直線度好控制，同時圓鋼條與型面墊板之間可形成線或者面接觸，從而保證型面墊板的表面形貌與預(yù)定模具的曲率一致。
[0019]為了使各高度可調(diào)支撐構(gòu)件在底座上的連接位置可調(diào)，在底座的上底板上開設(shè)條形槽，使高度可調(diào)支撐構(gòu)件的調(diào)節(jié)螺栓桿部可在條形槽中移動。
[0020]為了使各高度可調(diào)支撐構(gòu)件通過調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)好上端高度后有足夠的軸向承受力，通過墊圈將各可調(diào)支撐構(gòu)件固定在底座上底板的條形槽上，同時盡量使墊圈的外徑大一點(diǎn)，以降低墊圈連接處條形槽周邊的應(yīng)力。
[0021]因?yàn)楦叨瓤烧{(diào)支撐構(gòu)件有一定的高度，為了高度可調(diào)支撐構(gòu)件具有足夠的穩(wěn)定性，在相鄰的高度可調(diào)支撐構(gòu)件之間設(shè)置調(diào)距塊，調(diào)距塊的下端置于底座的上底板上，相鄰的調(diào)距塊上部將相鄰高度可調(diào)支撐構(gòu)件上部的支撐板卡緊，最外側(cè)的調(diào)距塊通過連接于底座上底板兩端的擋板箱上的壓緊螺釘頂緊。
[0022]為了防止型面墊板兩端的翹曲，在側(cè)擋板的兩端上部設(shè)置壓件，壓件的上側(cè)覆蓋于型面墊板的上方。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明去掉型面墊板后的俯視示意圖。
[0024]圖2為圖1中的A-A示意圖。
[0025]圖3為圖1中的B-B示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1至圖3所示，本實(shí)施例公開了一種金屬板材蠕變彎曲成形模具，主要包括底座1、擋板箱2、高度可調(diào)支撐構(gòu)件3、調(diào)距塊4、側(cè)擋板5、型面墊板6。
[0027]底座I為箱型梁底座，由上底板11、下底板12及四周側(cè)板圍成的封閉的箱型結(jié)構(gòu)，其中上底板11上開設(shè)有四個條形槽111，它們分別關(guān)于上底板11的長度方向和寬度方向中心面對稱，上底板11的長度方向中心面上對應(yīng)條形槽111位置處開設(shè)有兩螺紋孔。為了保證底座的強(qiáng)度，在上底板和下底板之間布置有加強(qiáng)筋板13。
[0028]擋板箱2作為支撐型面墊板6的固定構(gòu)件，數(shù)量有兩個，為分別由四周側(cè)板及頂板圍成的長方體形結(jié)構(gòu)，兩個擋板箱2分別以開口側(cè)連接于底座I的上底板11長度方向兩端的條形槽111外側(cè)，與條形槽111垂直布置。
[0029]兩個擋板箱2之間通過沿上底板11長度方向的側(cè)擋板5連為一體，側(cè)擋板5的兩端分別通過螺釘連接固定于擋板箱2上。
[0030]高度可調(diào)支撐構(gòu)件3包括調(diào)節(jié)螺栓31、支撐板32、圓鋼條33、調(diào)節(jié)螺母34和墊圈35，調(diào)節(jié)螺栓31的頭部開設(shè)有凹槽，支撐板32的下側(cè)插入調(diào)節(jié)螺栓31頭部的凹槽內(nèi)固定，圓鋼條33沿支撐板32的長度方向焊接于其上側(cè)。調(diào)節(jié)螺栓3