一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具及方法技术

本发明专利技术提供了一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具及方法，成形模具包括上模、下模、第一压料板、第二压料板和第三压料板，上模上设置有平压头，下模包括模座、模芯、两块脱模镶块和若干脱模楔铁，模芯滑动安装在模座内，模芯为U形槽结构，在U型槽结构的槽底部设有两块脱模镶块，在U形槽结构的两个槽壁的上表面对称开设有若干用于安装脱模楔铁的安装槽；在第一压料板底部安装有小冲头，第一压料板、第二压料板和第三压料板从左到右依次排列在模芯上。本发明专利技术通过模芯在模座上的水平滑动，实现了锻件在单动压力机上的局部渐进加载及在小型设备上成形大尺寸复杂构件，避免了整体一次加载带来的折叠缺陷。的折叠缺陷。的折叠缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具及方法


[0001]本专利技术属于热加工
，尤其是涉及一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具及方法。

技术介绍

[0002]随着对航天航空结构件的高性能、轻量化要求的提高，采用轻质高强材料(如钛合金、铝合金等)以及轻量化结构(如薄腹板壁高筋结构)成为提高其可靠性以及减轻其重量的有效途径。
[0003]对于带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件若采用传统的锻造成形方法，整体加载需使用大吨位模锻压机，采用等温局部加载渐进成形不仅突破了成形设备工作台和吨位的限制，实现了在中小型设备上成形大尺寸构件的可能，还大大节约设备投资成本以及维护费用。此外，在超长薄腹板高筋复杂构件整体一次成形过程中容易引起筋部填充不满，折叠等缺陷，且脱模困难。
[0004]因此，亟需提供一种新的带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件局部渐进加载精密成形模具装置及工艺方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具及方法，以解决上述现有技术存在的问题，本申请降低构件的成形载荷，成形出带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具，包括上模、下模、第一压料板、第二压料板和第三压料板，所述上模上设置有平压头，所述下模包括模座、模芯、两块脱模镶块和若干脱模楔铁，所述模芯滑动安装在模座内，所述模芯为U形槽结构，在U型槽结构的槽底部设有两块脱模镶块，所述脱模镶块沿槽的长度方向布置，在U形槽结构的两个槽壁的上表面对称开设有若干安装槽，若干脱模楔铁安装于所述安装槽内，所述脱模镶块和脱模楔铁均用于方便工件脱模；
[0008]在所述第一压料板底部安装有小冲头，所述第一压料板、第二压料板和第三压料板从左到右依次排列在模芯上，且分别通过压紧螺栓安装在所述模芯上，所述模芯上均设置对应的压紧螺栓孔，在模芯上放置坯料，三个压料板接触坯料。
[0009]进一步的，所述脱模楔铁和所述模芯之间通过梯形斜面进行配合；所述脱模楔铁的斜面角度为10
°
～20
°
。
[0010]进一步的，在所述模芯的侧面与对应的所述模座的侧面配合处加工有楔形槽，所述楔形槽用于打入固定楔铁；所述固定楔铁的斜面角度为8
°
～15
°
。
[0011]进一步的，所述上模的平压头的长度等于锻造道次中最大的锻件局部成形长度；
所述模芯和所述模座的长度都大于所述平压头的长度。
[0012]进一步的，两块所述脱模镶块设置在U型槽结构的槽底部的两侧，脱模镶块与所述模芯之间通过梯形斜面进行配合，所述梯形斜面的角度为15
°
～35
°
，所述脱模镶块的长度大于模芯的长度。
[0013]进一步的，所述坯料为异形截面坯且带有预制孔，坯料的预制孔直径为25mm
‑
30mm，小冲头的直径大于坯料的预制孔的直径。
[0014]进一步的，在所述模芯的两端设置拉杆螺纹孔，所述拉杆螺纹孔内安装有拉杆，所述拉杆用于拉动模芯在模座内水平运动。
[0015]一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形方法，采用了上述的模具进行成形，具体包括如下步骤：
[0016]步骤一：安装上模和模座，将带有脱模镶块和脱模楔铁的模芯安装在模座上；安装完成后使用电加热管对模具加热至特定温度，将坯料、小冲头、第一压料板、第二压料板和第三压料板放在热处理加热炉里加热至特定温度；
[0017]步骤二：当坯料以及模具加热完成后，先将坯料从加热炉中取出放置在模芯上，再将拉杆安装在模芯上的拉杆螺纹孔中，根据设计好的带有局部突变特征的薄腹板高筋构件加载顺序以及第一道次成形的长度，确定模芯悬空的长度，通过拉动拉杆将模芯拉到对应的位置上，用固定楔铁固定模芯在模座上的位置；
[0018]固定完模芯后，在模芯的压紧螺栓孔上分别安装第一压料板、第二压料板、第三压料板和第一压料板上的小冲头，拧紧第二压料板和第三压料板的压紧螺栓从而压住坯料，防止成形过程中因局部加载导致未成形区域坯料的翘曲；
[0019]安装完成后，上模下行直至第一压料板与模芯打靠，成形出锻件的局部特征后返回初始位置，并松开固定楔铁；
[0020]步骤三：根据设计好的带有局部突变特征的薄腹板高筋构件的加载顺序以及第二道次成形的长度，确定模芯悬空的长度，通过拉动拉杆将模芯拉到对应的位置上，用固定楔铁固定模芯在模座上的位置，然后将第一压料板通过压紧螺栓固定在模芯上，松开第三压料板上的压紧螺栓，上模下行直至第三压料板与模芯打靠，模压出锻件的局部特征后返回起始位置，并松开固定楔铁；
[0021]步骤四：根据设计好的带有局部突变特征的薄腹板高筋构件的加载顺序以及第三道次成形的长度，确定模芯悬空的长度，通过拉动拉杆将模芯拉到对应的位置上，用固定楔铁固定模芯在模座上的位置，然后将第三压料板通过压紧螺栓固定在模芯上，松开第二压料板上的压紧螺栓，上模下行，直至第二压料板与模芯打靠模压出锻件的局部特征后返回起始位置；
[0022]步骤五：针对局部加载导致锻件部分区域的略微翘曲，对锻件进行局部精整，局部精整的道次数和局部加载的道次数一致，局部精整的每一道次都是首先将模芯水平拉至对应道次局部加载工步的位置，然后卸下对应道次的压紧螺栓和压料板，接着上模下行进行锻件局部特征精整，精整完成后上模返回起始位置，如此渐进精整，直至完成所有局部精整的道次；
[0023]步骤六：卸下小冲头、第一压料板、第二压料板和第三压料板，将模芯上的脱模楔铁取出，释放张模力，抬起模芯两侧的脱模镶块，通过脱模镶块将锻件从模芯中取出。
[0024]进一步的，所述步骤二中，坯料和模具的加热温度为400～470℃；所述步骤二至所述步骤六中，上模下行速度为0.5mm/s～3mm/s。
[0025]进一步的，为确保局部加载区边缘部分筋部的良好充填，两次加载区域重叠尺寸为局部加载区域长度的1/5
‑
1/4。
[0026]相对于现有技术，本专利技术所述的一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具及方法具有以下优势：
[0027]1、本申请通过模芯在模座上的水平滑动，实现了锻件在单动压力机上的局部加载，大大降低了成形力；
[0028]2、通过水平移动下模模芯，成形出锻件局部特征，从而实现局部渐进加载；
[0029]3、每道次加载区域均一次成形，并利用压料板解决了局部加载过程中未加载区域的上翘问题；通过固定楔铁的设置实现了模芯移动中位置的固定；
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具，其特征在于：包括上模(8)、下模、第一压料板(6)、第二压料板(7)和第三压料板(9)，所述上模(8)上设置有平压头，所述下模包括模座(1)、模芯(2)、两块脱模镶块(3)和若干脱模楔铁(10)，所述模芯(2)滑动安装在模座(1)内，所述模芯(2)为U形槽结构，在U型槽结构的槽底部设有两块脱模镶块(3)，所述脱模镶块沿槽的长度方向布置，在U形槽结构的两个槽壁的上表面对称开设有若干安装槽，若干脱模楔铁(10)安装于所述安装槽内，所述脱模镶块(3)和脱模楔铁均用于方便工件脱模；在所述第一压料板(6)底部安装有小冲头(5)，所述第一压料板(6)、第二压料板(7)和第三压料板(9)从左到右依次排列在模芯(2)上，且分别通过压紧螺栓(4)安装在所述模芯(2)上，所述模芯上均设置对应的压紧螺栓孔，在模芯(2)上放置坯料，三个压料板接触坯料。2.根据权利要求1所述的一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具，其特征在于：所述脱模楔铁(10)和所述模芯(2)之间通过梯形斜面进行配合；所述脱模楔铁(10)的斜面角度为10
°
～20
°
。3.根据权利要求1所述的一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具，其特征在于：在所述模芯(2)的侧面与对应的所述模座(1)的侧面配合处加工有楔形槽，所述楔形槽用于打入固定楔铁(11)；所述固定楔铁(11)的斜面角度为8
°
～15
°
。4.根据权利要求1所述的一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具，其特征在于：所述上模(8)的平压头的长度等于锻造道次中最大的锻件局部成形长度；所述模芯(2)和所述模座(1)的长度都大于所述平压头的长度。5.根据权利要求1所述的一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具，其特征在于：两块所述脱模镶块(3)设置在U型槽结构的槽底部的两侧，脱模镶块(3)与所述模芯(2)之间通过梯形斜面进行配合，所述梯形斜面的角度为15
°
～35
°
，所述脱模镶块(3)的长度大于模芯(2)的长度。6.根据权利要求1所述的一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具，其特征在于：所述坯料(13)为异形截面坯且带有预制孔，坯料(13)的预制孔直径为25mm
‑
30mm，小冲头(5)的直径大于坯料(13)的预制孔的直径。7.根据权利要求3所述的一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形模具，其特征在于：在所述模芯(2)的两端设置拉杆螺纹孔，所述拉杆螺纹孔内安装有拉杆(12)，所述拉杆(12)用于拉动模芯(2)在模座(1)内水平运动。8.一种带有局部突变特征的超长薄腹板高筋复杂构件的局部渐进加载精密成形方法，其特征在于：采用了如权利要求1
‑
7中任一项所述的模具进行成形，具体包括如下步骤：步骤一：安装上模(8)和模座(1)，将带有脱模镶块(3)和脱模楔铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文臣，单德彬，杨国静，徐佳炜，郭卜瑞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：