一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法技术

本发明专利技术公开一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，包括以下步骤：1)根据薄壁曲面件变形规律设计分区模具，制定凹模分区数量和排列方式；2)将轻质合金板材加热处理或者深冷处理后转移定位到分区凹模；3)凸模下行，逐步与分区凹模接触，使板材从中间区域向两侧逐步贴靠模具，直至成形出所需形状的薄壁曲面件；4)凸模复位，取出曲面件，完成轻质合金薄壁曲面件分区模压成形。通过分区顺序成形，将整体大变形分解为各个分区的小变形，显著降低实时成形区的形状非对称程度，减小回转半径较大端的压应力水平；通过分区顺序成形，改变了板坯各区变形顺序，易开裂区域先成形、易起皱区域后成形，提高薄壁曲面件变形均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法
本专利技术涉及金属板材成形
，特别是涉及一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法。
技术介绍
随着新一代运载装备对轻量化和高可靠要求越来越高，铝合金、钛合金等轻质合金因具有的高比强度、刚度和结构性能，被广泛应用于航空、航天和汽车领域内的主体结构件中。以运载火箭为例，铝合金主体结构使用占比达到80％以上。航空航天构件通常是壁厚薄、尺寸大，制造路线往往采用分瓣成形+组装焊接的方式。例如：运载火箭燃料贮箱箱底，开口尺寸大于2米，甚至达到10米，由多块瓜瓣和顶盖拼焊成箱底；新型战机进气道长度也达到5米以上，由多块薄壳拼焊而成。为满足后续拼焊装配要求，避免强制装配导致的焊接残余应力升高，影响拼焊构件可靠性，分块成形尺寸精度要求也越来越高。目前，瓜瓣、蒙皮类薄壁曲面件成形方法主要是模压成形和拉形。模压成形是直接通过上模具和下模具压制，具有成形效率高、省料等优点，主要用于成形曲率变化平缓的简单曲面件。对于曲率变化大、壁厚较薄的曲面件，如运载贮箱瓜瓣，由于型面形状非对称、面内曲率半径差异大，模压成形时会在回转半径较大的区域产生较大压应力，导致起皱。并且，轻质合金常温成形回弹大，薄壁曲面件模压成形尺寸精度也较差。尽管通过拉形可以解决瓜瓣、蒙皮类薄壁曲面件模压成形回弹大、易起皱的问题，但是拉形是通过板坯两端夹持后贴靠模具，一方面需要较长过渡段来满足端部夹持和曲面成形，材料利用率不足30％，材料浪费严重；另一方面板坯与模具贴靠存在先后顺序，存在严重的变形不均匀，甚至开裂导致成形不能顺利完成。现有技术无法解决此类薄壁曲面件模压成形的起皱难题。经过分析，薄壁曲面件模压成形起皱主要是切向压应力超过了临界起皱应力，如何降低切向压应力和提高临界起皱应力成为避免起皱行之有效的解决措施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过分区顺序变形，使轻合金板材逐步成形为曲面件，降低了曲面件分区模压成形起皱趋势。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，包括以下步骤：(1)根据薄壁曲面件变形规律设计分区模具，制定凹模分区数量和排列方式；(2)将轻质合金板材转移定位到分区凹模；(3)凸模下行，逐步与分区凹模接触，使板材从中间区域向两侧逐步贴靠模具，直至成形出所需形状的薄壁曲面件；(4)凸模复位，取出曲面件，完成轻质合金薄壁曲面件分区模压成形。优选地，所述步骤(1)中，分区凹模数量根据薄壁曲面件模压变形分布规律制定。优选地，所述步骤(1)中，分区模具排列高度根据薄壁曲面件模压变形分布规律设计。优选地，所述步骤(2)中，先将轻合金板材进行充分加热，再快速转移到分区模具中，然后步骤(3)中凸模快速下压。优选地，所述步骤(2)中，先将轻合金板材进行深冷处理，再快速转移到分区模具中，然后步骤(3)中凸模快速下压。优选地，所述轻质合金板材的形状根据薄壁曲面件模压变形规律设计。优选地，所述轻质合金板材为轧制板材，壁厚为0.1～20mm。优选地，所述轻质合金板材的材质为铝合金或高强钢或镁合金或钛合金。本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：(1)本专利技术通过分区顺序成形，将整体大变形分解为各个分区的小变形，显著降低实时成形区的形状非对称程度，减小回转半径较大端的压应力水平，解决传统模压成形起皱的难题。(2)本专利技术通过分区顺序成形，改变了板坯各区变形顺序，易开裂区域先成形、易起皱区域后成形，提高薄壁曲面件变形均匀性。(3)本专利技术通过模内淬火，使曲面件在模具约束下均匀冷却，不仅能减小回弹、提高零件形状尺寸精度，还能避免成形后再热处理引起曲面件严重形状畸变的难题。(4)本专利技术通过深冷处理，提高板坯抗失稳起皱能力，进一步降低了曲面件分区模压成形起皱趋势。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为铝合金曲面件分区模压成形示意图一；图2为模具中间分区贴靠成形示意图；图3为模具近大端分区贴靠成形示意图；图4为模具近小端分区贴靠成形示意图；图5为模具完全贴靠成形示意图；图6为瓜瓣类曲面件；图7为铝合金曲面件分区模压成形示意图二；图8为铝合金曲面件分区模压成形示意图三；其中，1-上模；2-板材；3-下模小端分区；4-下模近小端分区；5-下模中间分区；6-弹簧；7-下模近大端分区；8-下模大端分区。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过分区顺序变形，使轻合金板材逐步成形为曲面件，降低了曲面件分区模压成形起皱趋势。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本实施例提供一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，通过分区顺序变形，使轻合金板材逐步成形为曲面件。具体步骤如下：步骤一、根据薄壁曲面件变形规律设计分区模具，制定凹模分区数量和排列方式；分区凹模数量根据薄壁曲面件模压变形分布规律制定，降低各个分区的接触面积和变形差异，减小切向压应力，确保每步成形坯料均不起皱，分区数量分为三区、五区或更多区域；分区模具排列高度根据薄壁曲面件模压变形分布规律优化设计，实现各个区域依次分步成形，避免起皱。步骤二、将轻质合金板材转移定位到分区凹模；步骤三、凸模下行，逐步与分区凹模接触，使板材从中间区域向两侧逐步贴靠模具，直至成形出所需形状的薄壁曲面件；步骤四、凸模复位，取出曲面件，完成轻质合金薄壁曲面件分区模压成形。其中，步骤二前将所述轻合金板材进行充分加热，并快速转移到分区模具中，然后所述步骤三凸模快速下压，实现曲面件模内淬火，提高零件形状尺寸精度；步骤二前还可以将所述轻合金板材进行深冷处理，并快速转移到分区模具中，然后所述步骤三凸模快速下压，使轻合金板材在超低温条件下成形为曲面件，提高板材抗失稳起皱能力。于本实施例中，轻质合金板材形状根据薄壁曲面件模压变形规律优化设计，提高变形均匀性；板材为轧制板材，壁厚为0.1～20mm；板材可以是铝合金、高强钢、镁合金、钛合金等轻质合金中的任一种。实施例一五分区-30-70-50-铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)根据薄壁曲面件变形规律设计分区模具，制定凹模分区数量和排列方式；/n(2)将轻质合金板材转移定位到分区凹模；/n(3)凸模下行，逐步与分区凹模接触，使板材从中间区域向两侧逐步贴靠模具，直至成形出所需形状的薄壁曲面件；/n(4)凸模复位，取出曲面件，完成轻质合金薄壁曲面件分区模压成形。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据薄壁曲面件变形规律设计分区模具，制定凹模分区数量和排列方式；
(2)将轻质合金板材转移定位到分区凹模；
(3)凸模下行，逐步与分区凹模接触，使板材从中间区域向两侧逐步贴靠模具，直至成形出所需形状的薄壁曲面件；
(4)凸模复位，取出曲面件，完成轻质合金薄壁曲面件分区模压成形。


2.根据权利要求1所述的轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，其特征在于：所述步骤(1)中，分区凹模数量根据薄壁曲面件模压变形分布规律制定。


3.根据权利要求1所述的轻质合金薄壁曲面件分区模压成形方法，其特征在于：所述步骤(1)中，分区模具排列高度根据薄壁曲面件模压变形分布规律设计。


4.根据权利要求1所述的轻质合金薄壁曲面件...

【专利技术属性】
技术研发人员：凡晓波，亢鑫，何祝斌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21