【技术实现步骤摘要】
一种考虑非均匀温度场的复杂曲面件热成形模具设计方法
本专利技术属于金属板或管、棒或型材的基本无切削加工或处理领域，是一种金属板材热校形工艺，尤其涉及一种考虑非均匀温度场的复杂曲面件热成形模具设计方法。
技术介绍
在航空航天领域，产品零部件正向轻量化、复杂化及整体化方向发展，尤其是复杂曲面薄壁构件。钛合金由于比强度高，耐高温，耐腐蚀等优异性能被广泛应用于航空航天领域。但是，由于钛合金在常温状态下塑性差，变形抗力大，板材冷成形难，因此热成形是钛合金钣金成形的主要工艺。钛合金的热成形主要采用与热模具接触的板料加热方式，在完成加热后同时进行热校形处理，减少零件的回弹现象，保证零件的加工精度，并且此工艺方法对于零件板材的加热时间较短，因此零件成形中金相组织变化较少，能保证零件的服役寿命和性能要求。然而，在实际工业生产时，需要先将模具放入恒温炉中进行加热，由于加热炉功率大，加热速度较快，导致模具加热过程中具有明显的非均匀温度场，此时模具各区域将受非均匀温度场的影响发生不同程度形变；并且为了加快成形效率，成形过程有时采用热模冷板的成形方式，这样导致成形零件各区域也在非均匀温度场...
【技术保护点】
1.一种考虑非均匀温度场的复杂曲面件热成形模具设计方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、根据毛坯料热成形的温度，选择对应的模具材料，并对材料膨胀系数，弹性模量，泊松比，高温应力应变关系进行测定；步骤二、建立板料与模具间的热传导模型，获得成形结束时刻板料及模具表面的非均匀温度场分布；步骤三、基于材料的热胀冷缩效应，在非均匀温度下，对模具尺寸进行缩尺系数计算，以抵消不同温度下板料与模具相互膨胀导致的尺寸差异，根据零件尺寸完成模具的初步结构设计；步骤四、将毛坯料及模具数模导入仿真软件中，模拟热成形过程，并通过热传导获得大型模具的温度场和应力分布，并结合理论计算结果逆向修正模具结构设...
【技术特征摘要】
1.一种考虑非均匀温度场的复杂曲面件热成形模具设计方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、根据毛坯料热成形的温度，选择对应的模具材料，并对材料膨胀系数，弹性模量，泊松比，高温应力应变关系进行测定；步骤二、建立板料与模具间的热传导模型，获得成形结束时刻板料及模具表面的非均匀温度场分布；步骤三、基于材料的热胀冷缩效应，在非均匀温度下，对模具尺寸进行缩尺系数计算，以抵消不同温度下板料与模具相互膨胀导致的尺寸差异，根据零件尺寸完成模具的初步结构设计；步骤四、将毛坯料及模具数模导入仿真软件中，模拟热成形过程，并通过热传导获得大型模具的温度场和应力分布，并结合理论计算结果逆向修正模具结构设计；步骤五、重复步骤四，待模拟仿真结果达到蒙皮件技术要求后，考虑模具装配，板料毛坯件放置位置，板料毛坯件压边情况对模具结构进行细化；步骤六、开始进行复杂曲面薄壁构件生产，针对实际生产结果进一步优化模具结构，再次生产，获得最终的复杂曲面薄壁构件。2.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀温度场的复杂曲面件热成形模具设计方法，其特征在于，所述的步骤二具体为：2.1，设板料与模具间的热量的流向是单向的，且垂直于板料-模具的接触界面，则基于傅里叶定律，模具-板料界面处的热流密度表示为:式中：φtool(t)为模具-板料界面处的热流密度，λ(T)为界面的热导率；热流进行一维单向传导时化为：式中：ρ(T)、Cp(T)分别为材料的密度和定压比热；而在界面处单位时间传递的热量表示为：Qcond＝hcondA(TM-T)(3)式中：hcond为界面的热传导换热系数；A为换热面积；TM为模具温度；T为板料温度；2.2，沿热量传递方向，在凸凹模各放置多个测温热电偶，通过温度记录仪对各个热电偶的读数进行实时记录；假设从凹模表面到热电偶的距离为l,对凹模利用傅里叶定律和一维单向的导...
【专利技术属性】
技术研发人员：武永，吴迪鹏，陈明和，谢兰生，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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