一种热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装制造技术

本发明专利技术公开了一种热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装，涉及航空制造工程领域。该时效成形柔性工装由多点柔性模具组件和数控调形组件组成，多点柔性模具组件安装在数控调形组件上面；将数控调整的多点柔性模具用于整体壁板的热压罐蠕变时效成形工艺中，以提高柔性模具的使用效率。通过将数控调形组件与多点柔性模具组件设计为相互分离的两部分，使数控调形组件在调整完模具型面后无需放入热压罐中承受高温，实现了热压罐蠕变时效成形工艺与多点柔性模具的结合，在实现装备的柔性化的同时实现自动化，提高了生产效率并保证产品精度。

Flexible tooling for creep aging forming of integral wallboard of autoclave

The invention discloses a flexible tooling for creep ageing forming of an integral wallboard of a hot pressing tank, which relates to the field of Aeronautical Manufacturing engineering. The limitation of forming flexibletooling composed of multi point flexible mold components and CNC adjusting components, multi point flexible mold assembly and installation assembly on numerical control; multi point flexible mold will be adjusted for NC process in autoclave creep aging of integral panel forming, in order to improve the efficiency of the use of flexible mold. The NC adjusting component and multi point flexible die assembly design for the two separated parts, the NC adjusting component in the end adjust the die surface after without in the autoclave under high temperature, achieved by autoclave creep age forming process and more flexible mold, realize the automation in the realization of flexible equipment at the same time, improve production efficiency and ensure the accuracy of products.

【技术实现步骤摘要】
一种热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装
本专利技术涉及一种柔性成形工装，具体地说，涉及一种用于带筋壁板、蒙皮件的热压罐蠕变时效成形工装，属于航空制造工程领域。
技术介绍
带筋整体壁板将传统飞机结构中的蒙皮、骨架元素和连接元素制成一体，从而实现减重并缩短装配周期和工作量的目的，同时提高外形的装配质量和疲劳寿命，但整体壁板的外形尺寸大、形状复杂,其成形一直是生产中的难题之一。铝合金的蠕变时效成形方法本质是宏观成形和微观强化的耦合，在减小成形后铝合金回弹的同时也提高了其强度和刚度，是针对整体壁板、蒙皮的成形而发展起来的一项技术。热压罐时效成形使用模具配合真空袋的方式进行加载，通过在罐中对零件加压并保温一段时间使之成形，具有载荷均匀、成形效果好、质量稳定的优点，该技术已被应用于A380机翼上壁板的成形。随着国产飞机制造业的快速发展，如何实现飞机整体壁板成形的快速、柔性化、自动化，并提高零件的成形效率和质量成为研究的热点。多点成形将传统冲压成形的实体模具离散化为紧密排列、高度可调的冲头点阵，用冲头端部形成的轮廓面，代替实体模具进行对压成形，已应用于金属板料的成形中。专利技术专利CN104646475A中公开了飞机铝合金整体壁板多点成形方法，将整体壁板放置于可快速重构模面的上下多点模具之间，筋条之间填充填料，成形出带有筋条的铝合金整体壁板零件；该方法仅适用于冷成形过程，若成形温度超过数控单元中电机的工作温度则无法使用，其不适用于蠕变时效成形。专利CN101774274A中公开了一种基于热压罐的蠕变时效柔性工装，通过调节钉柱高度形成不同型面，但是钉柱调节为人工手动完成，过程繁琐且精度难以保证。由于手动调节的多点柔性模具存在诸多不足，不适用于实际生产过程，而数控调节模具型面可提高调整的效率和精度，成为主要的发展趋势。但蠕变时效成形过程中的温度高于电机的正常工作温度，通过电机执行的数控调形模具无法在热压罐中正常使用，从而限制了多点柔性模具在蠕变时效成形领域的应用。
技术实现思路
为了避免现有技术存在的不足，本专利技术提出一种热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:包括多点柔性模具组件和数控调形组件，多点柔性模具组件位于数控调形组件上面；所述多点柔性模具组件包括壁板工件、压边条、短框板、长框板、垫板、柔性立柱单元，定位销、模具底座、螺杆支撑板，所述柔性立柱单元包括立柱、调形螺杆、推力球轴承、深沟球轴承、螺杆端连接器、内六角螺钉,立柱与调形螺杆螺纹配合连接，并通过螺纹连接自锁来保持调整后立柱的高度；推力球轴承位于调形螺杆的上方，用于将立柱、调形螺杆上的载荷传递至螺杆支撑板，并限制调形螺杆的向下移动；深沟球轴承位于推力球轴承下方，用于确定调形螺杆的中心线位置，并在螺杆端连接器和内六角螺钉的作用下限制调形螺杆向上移动；所述螺杆端连接器为圆柱形，上端有倒角，下端面加工有齿盘，螺杆端连接器与电机端连接器的齿盘配合驱动调形螺杆转动，螺杆端连接器与调形螺杆通过内六角螺钉连接；所述短框板为长方形板，上下两侧有凸起，短框板上侧凸起均布有螺孔，上侧凸起两端有带孔吊耳，用于多点柔性模具组件的吊装；短框板下侧凸起上等间距分布有台阶孔，底面一端部有定位孔；所述长框板为长方形板，两侧端有凹槽，上端面有对称分布的螺孔，外表面下部等间距分布有台阶孔；所述压边条为L形结构，四根压边条上均布有台阶孔，短框板与长框板通过压边条和内六角螺钉固连；所述螺杆支撑板为矩形板，上表面均布有台阶孔，用于安装柔性立柱单元，底面沿轴向等间距分布有多根加强筋，用于增加刚度，螺杆支撑板沿周边均布有多个螺孔,且相对的侧面螺孔对称设置；所述垫板位于壁板工件与柔性立柱单元之间，用于减轻立柱对零件表面的压痕；所述模具底座为矩形板，上表面中间部分为长方形凸台，凸台上两端部对角位置设有定位孔用于安装定位销；所述数控调形组件包括X向移动平台、Y向移动平台、支撑板、导向块，所述X向移动平台由X向驱动电机、电机支座、X向导轨定位条、X向移动支撑板、X向移动导轨、轴承座、调形模块底板、X向移动丝杠、连接块、导轨滑块组成，其中，X向驱动电机通过电机支座安装在调形模块底板上，两个轴承座位于X向移动丝杠的两端固定在调形模块底板上；两个X向导轨定位条固定在调形模块底板上表面两侧，X向移动导轨安装在X向导轨定位条上；X向移动支撑板的两端纵向杆上有凹槽，凹槽中各有螺孔用于安装Y向移动导轨，X向移动支撑板对称处靠上凸起部位有对称的螺孔，用于安装气缸，X向移动支撑板对称处靠下凸起部位有通孔，两侧对称分布有螺孔，用于安装X向移动丝杠的丝杠螺母，X向移动支撑板两侧凹槽上表面与连接块连接，连接块安装在导轨滑块上；所述Y向移动平台包括Y向移动支撑板、Y向移动导轨、气缸、电机固定板、电机端连接器、电机，所述Y向移动支撑板为对称结构，两端的安装平板沿支撑板平面的法线方向错开，安装平板与导轨滑块相连，导轨滑块安装在Y向移动导轨上；Y向移动支撑板对称处的下表面有支撑块，支撑块与气缸的活塞杆端部平板相连，并将气缸活塞的运动传递给Y向移动支撑板，Y向移动支撑板上表面有对称分布的多组螺孔，每组螺孔通过螺钉将电机固定板与Y向移动支撑板相连接；电机安装在电机固定板上，电机端连接器为一端加工有齿盘的圆柱体，通过中间通孔安装在电机轴上，调整型面时，电机端连接器与螺杆端连接器的齿盘相互啮合，由电机驱动调形螺杆转动；所述支撑板为长方形平板，支撑板璧上表面一侧有定位孔，用于安装定位销，支撑板对称面下部位开有矩形凹槽，避免安装时与轴承座干涉，支撑板下表面分布有通孔，支撑板安装在调形模块底板上；所述导向块为弯折160度的长方块体，下半部有台阶孔，两个导向块通过螺栓固定在支撑板外侧壁上，两个支撑板上的导向块对称安装，用于引导多点柔性模具组件放置在数控调形组件上相应位置。所述螺杆支撑板上加工有若干个台阶孔。所述柔性立柱单元数量为若干个,柔性立柱单元的数量与螺杆支撑板上台阶孔数量相同。所述垫板材料为等厚度的不锈钢板。有益效果本专利技术提出的一种热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装，涉及航空制造工程领域。该时效成形柔性工装由多点柔性模具组件和数控调形组件组成，多点柔性模具组件安装在数控调形组件上面；将数控调整的多点柔性模具用于整体壁板的热压罐蠕变时效成形工艺中，以提高柔性模具的使用效率。通过将数控调形组件与多点柔性模具组件设计为相互分离的两部分，使数控调形组件在调整完模具型面后无需放入热压罐中承受高温，实现了热压罐蠕变时效成形工艺与多点柔性模具的结合，在实现装备的柔性化的同时实现自动化，提高了生产效率并保证产品精度。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术一种热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装作进一步详细说明。图1为本专利技术热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装轴测图。图2为本专利技术热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装结构示意图。图3为X-Y移动平台的结构示意图。图4为X向移动平台支撑板结构示意图。图5a、图5b为Y向移动平台支撑板上电机端连接器安装部位示意图。图6为螺杆支撑板结构示意图。图7a、图7b为柔性立柱单元示意图。图8为多点柔性模具组件在模具底座上的安装示意图。图中:1.壁板工件2.立柱3.压边条4.短框板5.导向块6.支撑板7.轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装，其特征在于:包括多点柔性模具组件和数控调形组件，多点柔性模具组件位于数控调形组件上面；所述多点柔性模具组件包括壁板工件、压边条、短框板、长框板、垫板、柔性立柱单元，定位销、模具底座、螺杆支撑板，所述柔性立柱单元包括立柱、调形螺杆、推力球轴承、深沟球轴承、螺杆端连接器、内六角螺钉,立柱与调形螺杆螺纹配合连接，并通过螺纹连接自锁来保持调整后立柱的高度；推力球轴承位于调形螺杆的上方，用于将立柱、调形螺杆上的载荷传递至螺杆支撑板，并限制调形螺杆的向下移动；深沟球轴承位于推力球轴承下方，用于确定调形螺杆的中心线位置，并在螺杆端连接器和内六角螺钉的作用下限制调形螺杆向上移动；所述螺杆端连接器为圆柱形，上端有倒角，下端面加工有齿盘，螺杆端连接器与电机端连接器的齿盘配合驱动调形螺杆转动，螺杆端连接器与调形螺杆通过内六角螺钉连接；所述短框板为长方形板，上下两侧有凸起，短框板上侧凸起均布有螺孔，上侧凸起两端有带孔吊耳，用于多点柔性模具组件的吊装；短框板下侧凸起上等间距分布有台阶孔，底面一端部有定位孔；所述长框板为长方形板，两侧端有凹槽，上端面有对称分布的螺孔，外表面下部等间距分布有台阶孔；所述压边条为L形结构，四根压边条上均布有台阶孔，短框板与长框板通过压边条和内六角螺钉固连；所述螺杆支撑板为矩形板，上表面均布有台阶孔，用于安装柔性立柱单元，底面沿轴向等间距分布有多根加强筋，用于增加刚度，螺杆支撑板沿周边均布有多个螺孔,且相对的侧面螺孔对称设置；所述垫板位于壁板工件与柔性立柱单元之间，用于减轻立柱对零件表面的压痕；所述模具底座为矩形板，上表面中间部分为长方形凸台，凸台上两端部对角位置设有定位孔用于安装定位销；所述数控调形组件包括X向移动平台、Y向移动平台、支撑板、导向块，所述X向移动平台由X向驱动电机、电机支座、X向导轨定位条、X向移动支撑板、X向移动导轨、轴承座、调形模块底板、X向移动丝杠、连接块、导轨滑块组成，其中，X向驱动电机通过电机支座安装在调形模块底板上，两个轴承座位于X向移动丝杠的两端固定在调形模块底板上；两个X向导轨定位条固定在调形模块底板上表面两侧，X向移动导轨安装在X向导轨定位条上；X向移动支撑板的两端纵向杆上有凹槽，凹槽中各有螺孔用于安装Y向移动导轨，X向移动支撑板对称处靠上凸起部位有对称的螺孔，用于安装气缸，X向移动支撑板对称处靠下凸起部位有通孔，两侧对称分布有螺孔，用于安装X向移动丝杠的丝杠螺母，X向移动支撑板两侧凹槽上表面与连接块连接，连接块安装在导轨滑块上；所述Y向移动平台包括Y向移动支撑板、Y向移动导轨、气缸、电机固定板、电机端连接器、电机，所述Y向移动支撑板为对称结构，两端的安装平板沿支撑板平面的法线方向错开，安装平板与导轨滑块相连，导轨滑块安装在Y向移动导轨上；Y向移动支撑板对称处的下表面有支撑块，支撑块与气缸的活塞杆端部平板相连，并将气缸活塞的运动传递给Y向移动支撑板，Y向移动支撑板上表面有对称分布的多组螺孔，每组螺孔通过螺钉将电机固定板与Y向移动支撑板相连接；电机安装在电机固定板上，电机端连接器为一端加工有齿盘的圆柱体，通过中间通孔安装在电机轴上，调整型面时，电机端连接器与螺杆端连接器的齿盘相互啮合，由电机驱动调形螺杆转动；所述支撑板为长方形平板，支撑板璧上表面一侧有定位孔，用于安装定位销，支撑板对称面下部位开有矩形凹槽，避免安装时与轴承座干涉，支撑板下表面分布有通孔，支撑板安装在调形模块底板上；所述导向块为弯折160度的长方块体，下半部有台阶孔，两个导向块通过螺栓固定在支撑板外侧壁上，两个支撑板上的导向块对称安装，用于引导多点柔性模具组件放置在数控调形组件上相应位置。...

【技术特征摘要】
1.一种热压罐整体壁板蠕变时效成形柔性工装，其特征在于:包括多点柔性模具组件和数控调形组件，多点柔性模具组件位于数控调形组件上面；所述多点柔性模具组件包括壁板工件、压边条、短框板、长框板、垫板、柔性立柱单元，定位销、模具底座、螺杆支撑板，所述柔性立柱单元包括立柱、调形螺杆、推力球轴承、深沟球轴承、螺杆端连接器、内六角螺钉,立柱与调形螺杆螺纹配合连接，并通过螺纹连接自锁来保持调整后立柱的高度；推力球轴承位于调形螺杆的上方，用于将立柱、调形螺杆上的载荷传递至螺杆支撑板，并限制调形螺杆的向下移动；深沟球轴承位于推力球轴承下方，用于确定调形螺杆的中心线位置，并在螺杆端连接器和内六角螺钉的作用下限制调形螺杆向上移动；所述螺杆端连接器为圆柱形，上端有倒角，下端面加工有齿盘，螺杆端连接器与电机端连接器的齿盘配合驱动调形螺杆转动，螺杆端连接器与调形螺杆通过内六角螺钉连接；所述短框板为长方形板，上下两侧有凸起，短框板上侧凸起均布有螺孔，上侧凸起两端有带孔吊耳，用于多点柔性模具组件的吊装；短框板下侧凸起上等间距分布有台阶孔，底面一端部有定位孔；所述长框板为长方形板，两侧端有凹槽，上端面有对称分布的螺孔，外表面下部等间距分布有台阶孔；所述压边条为L形结构，四根压边条上均布有台阶孔，短框板与长框板通过压边条和内六角螺钉固连；所述螺杆支撑板为矩形板，上表面均布有台阶孔，用于安装柔性立柱单元，底面沿轴向等间距分布有多根加强筋，用于增加刚度，螺杆支撑板沿周边均布有多个螺孔,且相对的侧面螺孔对称设置；所述垫板位于壁板工件与柔性立柱单元之间，用于减轻立柱对零件表面的压痕；所述模具底座为矩形板，上表面中间部分为长方形凸台，凸台上两端部对角位置设有定位孔用于安装定位销；所述数控调形组件包括X向移动平台、Y向移动平台、支撑板、导向块，所述X向移动平台由X向驱动电机、电机支座、X向导轨定位条、X向移动支撑板、X向移动导轨、轴承座、调形模块底板、X向移动丝杠、连接块、导轨滑块组成，其中，X向驱动电机通过电机支座安装在调形模块底板上，两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘忠，张尧，王亚茹，胡贤龙，李义龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61