一种柔性包容结构、多点型材拉弯模具及拉弯成型方法技术

本发明专利技术提供了一种柔性包容结构、多点型材拉弯模具及拉弯成型方法，其中柔性包容结构的内部形成密封空间，该密封空间填充柔性介质为柔性填充物。依据型材截面特征，设计并更换柔性填充物，使其适应型材截面的多变性。柔性填充物在封闭包容结构内，承受三向压应力，能够支撑型材截面从而不发生畸变。该拉弯成型方法采用了含有柔性包容结构的多点型材拉弯模具，缩短了成形生产周期，节约了成本，为轻质新型高强铝合金框架类零件提供了高效、数字化的生产方式。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，其中柔性包容结构的内部形成密封空间，该密封空间填充柔性介质为柔性填充物。依据型材截面特征，设计并更换柔性填充物，使其适应型材截面的多变性。柔性填充物在封闭包容结构内，承受三向压应力，能够支撑型材截面从而不发生畸变。该拉弯成型方法采用了含有柔性包容结构的多点型材拉弯模具，缩短了成形生产周期，节约了成本，为轻质新型高强铝合金框架类零件提供了高效、数字化的生产方式。【专利说明】
本专利技术涉及金属型材加工设备
，特别是一种多点型材拉弯成型用柔性包容结构，还是一种含有该柔性包容结构的多点型材拉弯模具，更是一种拉弯成型方法。
技术介绍
型材零件遍布飞机全身，截面形式各异，材料包括新型铝(锂)合金和钛合金，在机身用于框、梁、长桁主承力结构，在机翼用作加强结构，机舱内部用于座椅滑轨。型材弯制的零件是构成飞机主承力框架的重要结构件，其成形质量直接关系到飞机的装配精度、整机气动外形、使用寿命，成为影响飞机研制及保证飞机整体服役性能的技术关键，也是影响飞机制造周期、成本和效益的主要因素之一。 与蒙皮不同的是，型材零件主要为平面曲线结构，主要特征表现为型材截面形式。结合蒙皮拉形方法，与本专利技术相关的现有技术有以下几种: 1、多点模具蒙皮拉形技术 柔性多点模具是基于以点代面思想，通过大量离散的高度可调冲头来拟合模具的三维型面，以满足不同型面零件成形需求的一种模具。柔性多点模具蒙皮拉形即采用柔性多点模具进行蒙皮拉形新型加工技术。由多个冲头连同高度调节机构和电气控制系统组成柔性多点蒙皮拉形模具，冲头按照一定规律排列形成拉形模具表面，在冲头表面覆盖弹性垫层，成形板料依据冲头组成的型面拉形，以改善零件表面质量。 2、实体模具型材拉弯成形技术 目前，型材拉弯成形采用实体模具，依据设备的不同，可分为转台式拉弯成形及张臂式拉弯成形。为了便于制造，拉弯模具由工作部分、垫板和底板数层拼合组成，用螺栓及销钉连接而成。模具材料主要为低碳钢板、铸铁、厚铝板、环氧树脂等。传统铝合金型材采用拉弯成形工艺制造，与蒙皮拉形技术现状类似，每项零件对应一项成形模具和切割工装，数量众多实体模具工装的设计、制造、修型、贮存、保养消耗了大量成本占用了巨大空间。型材拉弯成形工艺中，模具只能按照理论型面制造，由于回弹问题不可避免，经常需要修正模具型面，造成二次或多次加工成本并增加了生产准备周期。另外，采用木基体和铝基体制造的模具易受温度、潮湿度的影响造成开裂，也需多次修模。 3、片层式离散模具型材拉弯成形技术 美国七十年代公开了片层式离散模具，可采用此模具进行型材拉弯成形。该类模具利用片层式离散模具进行的拉弯成形模具，该模具由层状基本体构成，而基本体可以由高强度钢板加工制成。在基本体上打定位销孔，采用具有一定刚度销棒将基本体连接起来，用以保证基本体顶部构成的型面满足设计要求。可构造的型面不能过多，由于定位销孔会大幅度削弱基本体的刚度，因此，一套片层式离散模具可以构造两、三种型面。 4、多点模具型材压弯成形技术 多点模具型材压弯成形技术采用多点耦合模具，上、下模具型面构造成指定曲率，上模与下模合模过程中将型材压弯，由于压弯过程中型面只承受弯曲力，截面上没有拉应力，因此回弹大，可以通过调整上下模具型面对压弯型材进行回弹补偿。另外，由于型材截面尺寸不可能过大，通常要求多点模具的冲头尺寸很小，这样才能多点支撑型材的接触面，带来的问题便是过小的冲头承担的力有限。 5、多点模具型材拉弯成形技术 多点模具与型材拉弯成形结合是一门新的技术。与多点模具蒙皮拉形技术类似，该技术采用离散冲头构造目标型面，然后在冲头上铺柔性垫层，将型材置于垫层上进行拉形，拉弯工艺与实体模具型材拉弯成形工艺一致。为了保证冲头与型材接触面更多接触，需要尺寸较小的冲头，这样便导致冲头的行程小、刚度弱、模具成本高等问题。如果采用单层冲头组成多点模具，这样冲头尺寸较大，对型材拉弯型面的拟合程度降低，仅适用于放边拉弯情况，对于收边拉弯则无法实施(以T型材为例，腹板受拉应力时为放边拉弯，腹板受压应力时为收边拉弯)。 现有技术的不足: 实体模具与蒙皮拉形类似，每一种型材零件需要对应一种模具，这样便导致模具的制造周期长、成本闻、占用大量库房存储空间等。 采用片层式离散模具进行拉弯成形具有一定的柔性，但是可重构的模具外形受定位销孔的限制，一般2?3个，因为片层基本体上的定位销孔不能过多，否则影响刚度。另夕卜，这样方式每次调形都要人工拆装，费时费力。 多点压弯成形过程中型材截面仅受弯曲力，造成零件回弹大。多点拉弯成形施加截面拉应力，使得零件回弹减小。两者存在的共性问题，由于型材截面尺寸不大，为了充分支撑型材，往往需要小尺寸冲头，从而导致冲头行程小、刚度弱、成本高等一系列问题。即使这样也不能满足型材截面复杂多变的情况。如果采用单层冲头组成的多点模具，则型面的拟合精度降低且仅适用于放边拉弯的情况。
技术实现思路
为了解决现有的多点模具技术应用于型材拉弯成形时存在无法适应型材截面多样性的问题。本专利技术提供了，其中柔性包容结构的内部为柔性填充物，形成密封空间。依据型材截面特征，设计并更换冲头结构内柔性填充物，使其适应型材截面的多变性。柔性填充物在封闭包容结构内，承受三向压应力，能够支撑型材截面从而不发生畸变。以上技术应用于型材多点模具拉弯成形，缩短了成形生产周期，节约了成本，为轻质新型高强铝合金框架类零件提供了高效、数字化的生产方式。 本专利技术为解决其技术问题采用的技术方案是:一种柔性包容结构，包括能够套装在型材外的卡套，卡套的顶部与顶推油缸连接，卡套的底部与多点模具冲头连接，卡套的两端分别设有用于封堵卡套的端面挡板，端面挡板上设有用于型材穿过的通孔，卡套和卡套两端的端面挡板围成的封闭空间内填充有能够包裹型材的柔性填充物。 柔性填充物为聚氨酯柔性填充物。 柔性填充物的弹性模量为20MPa?300MPa，硬度为绍尔A80?A96。 当型材插接于所述柔性包容结构内时，柔性填充物受压应力，柔性填充物为分体式结构。 当型材插接于所述柔性包容结构内时，柔性填充物能够充满型材与卡套之间的空腔，柔性填充物内设有与型材相匹配的通孔。 卡套为分体式结构，卡套包括上卡头和下卡头，上卡头和下卡头的截面呈凹字形。 上卡头的顶部与顶推油缸固定连接，下卡头的底部与多点模具冲头固定连接，下卡头的底部的内表面为弧面。 端面挡板设置在卡套外，所述柔性包容结构还包括用于使端面挡板与卡套固定连接的两个挡板导套，上部的挡板导套固定套设在顶推油缸外，端面挡板的上端插接于上部的挡板导套和顶推油缸之间，下部的挡板导套固定套设在多点模具冲头外，端面挡板的下端插接于下部的挡板导套和多点模具冲头之间。 —种多点型材拉弯模具，包括多个一一对应的顶推油缸和多点模具冲头，顶推油缸位于多点模具冲头的上方，每个顶推油缸与多点模具冲头之间设有一个上述的柔性包容结构。 一种拉弯成型方法，所述拉弯成型方法使用了上述的多点型材拉弯模具，所述拉弯成型方法包括以下步骤: 步骤一、将端面挡板套在型材上； 步骤二、根据卡套和型材的形状制作柔性填充物； 步骤三、将所述多点型材拉弯模具调形至水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性包容结构，其特征在于，所述柔性包容结构包括能够套装在型材(1)外的卡套(2)，卡套(2)的顶部与顶推油缸(3)连接，卡套(2)的底部与多点模具冲头(4)连接，卡套(2)的两端分别设有用于封堵卡套(2)的端面挡板(5)，端面挡板(5)上设有用于型材(1)穿过的通孔(51)，卡套(2)和卡套(2)两端的端面挡板(5)围成的封闭空间内填充有能够包裹型材(1)的柔性填充物(6)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴为，刘宝胜，曾元松，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11