一种人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法技术

本发明专利技术提供了一种人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，其基于电磁加载的原理，在翻孔成形区域构建由成形线圈、不同内径的刚性凹模、刚性凸模和铝合金贮箱箱底组成的电磁复合成形装置，首先将内径较小的刚性凹模置于铝合金箱底外侧，成形线圈置于铝合金箱底内侧，采用电磁成形完成第一次翻孔；然后将内径较大的刚性凹模替换前次内径较小的刚性凹模，刚性凸模穿过内径较大的刚性凹模导柱置于铝合金箱底内侧，成形线圈置于刚性凸模上，采用电磁力驱动刚性凸模完成第二次翻孔。本发明专利技术的人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法可提高铝合金翻孔成形极限，改善成形时的应力分布，实现人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔成形。贮箱箱底翻孔成形。贮箱箱底翻孔成形。

【技术实现步骤摘要】
一种人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法


[0001]本专利技术涉及钣金成形
，具体涉及一种人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法。

技术介绍

[0002]铝合金作为航天领域常用轻合金材料，被广泛应用运载火箭和飞行器的结构件，对结构轻量化起到重要作用。但铝合金常温下成形性能有限，其中需热处理强化的铝合金通常需要在退火态下完成塑性成形，在加工一些难成形特征时还需加热辅助，制约了生产效率的提升和工艺流程设计。
[0003]运载火箭及一些飞行器的燃料贮箱的曲面壳体上存在翻孔设计，用于和动力管路连接。近年来，贮箱结构趋向于使用大尺寸整体构件取代传统的拼焊结构，通过减少焊缝和焊接加厚区以提高可靠性和减重效果。以运载火箭贮箱整体箱底为例，若翻孔工序前置于退火态铝合金箱底，则会对后续的热处理变形控制和机加工成本造成极大的负面影响。而传统的钢模冲压翻孔工艺成形窗口有限，无法进行热处理强化后的铝合金壳体局部特征成形，因此迫切需要一种可以将翻孔工序后置于人工时效态铝合金的翻孔成形工艺方法。
[0004]电磁成形作为一种高速率成形工艺，可以有效提高材料的成形性能。多家高校和企业对铝合金材料的电磁翻孔进行了研究，取得了良好的效果。经过前期技术积累发现，该技术在面向人工时效态铝合金时，可以完成部分大直径翻孔的成形，但针对翻边系数较低、难度较大的翻孔时依然存在开裂的问题。
[0005]同时，线圈作为电磁成形过程中的载荷释放装置，其寿命和可靠性直接影响到了电磁成形技术的工程应用。现有的线圈结构形式在面向人工时效态铝合金板，尤其是在厚板上成形小直径翻孔时，线圈匝数有限，表现出明显的强度不足。在许用电压下存在成形不到位、不贴模的现象，而加大电压则会损坏线圈。前期研究证明，通过线圈驱动刚性模具同样可以用于翻孔成形，由于缺少电磁成形对翻孔周围材料的径向拖曳效应，该方法对翻孔成形能力的提升弱于电磁成形，但相比准静态冲压依然存在优势，其与材料的碰撞接触也能更好地保证贴模度。
[0006]综上所述，在线圈技术出现突破前，采用一种基于电磁加载的复合成形工艺将有助于扩大人工时效态铝合金翻孔成形窗口。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，提高人工时效态铝合金贮箱箱底在翻孔加工中的成形能力。
[0008]为了达到上述的目的，本专利技术提供了一种人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，其基于电磁加载的原理，在翻孔成形区域构建由成形线圈、不同内径的刚性凹模、刚性凸模和铝合金贮箱箱底组成的电磁复合成形装置，首先将内径较小的刚性凹模置于铝合金箱底外侧，成形线圈置于铝合金箱底内侧，采用电磁成形完成第一
次翻孔；然后将内径较大的刚性凹模替换前次内径较小的刚性凹模，刚性凸模穿过内径较大的刚性凹模导柱置于铝合金箱底内侧，成形线圈置于刚性凸模上，采用电磁力驱动刚性凸模完成第二次翻孔。
[0009]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据翻孔规格，在铝合金贮箱箱底上加工预制孔；2)调整铝合金贮箱箱底放置角度并固定四周；3)将内径较小的刚性翻孔凹模置于铝合金贮箱箱底翻孔成形区域外侧，在铝合金贮箱箱底翻孔成形区域内侧放置成形线圈，各组件按预制孔中心对中后，固定刚性翻孔凹模和成形线圈；4)将成形线圈连接至电磁成形设备，按预设电压放电，完成铝合金贮箱箱底第一次翻孔成形；5)卸去刚性翻孔凹模和成形线圈；6)将内径较大的刚性翻孔凹模置于铝合金贮箱箱底翻孔成形区域外侧，刚性凸模穿过内径较大的刚性翻孔凹模中心导柱置于铝合金贮箱箱底翻孔成形区域内侧，成形线圈置于刚性凸模上，固定刚性翻孔凹模和成形线圈；7)按预设电压放电，完成铝合金贮箱箱底第二次翻孔成形。
[0010]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，第一次翻孔成形采用电磁成形，第二次翻孔成形采用电磁驱动刚性凸模成形，两次成形的翻孔内径从小到大。
[0011]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，第一次翻孔成形和第二次翻孔成形均使用相同的成形线圈。
[0012]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，目标翻孔外径＞内径较小的刚性翻孔凹模内径；目标翻孔弯边圆角≤内径较小的刚性翻孔凹模圆角。
[0013]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，(内径较小的刚性翻孔凹模内径
‑
铝合金贮箱箱底壁厚)/预制孔直径＞1.15。
[0014]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，内径较大的刚性翻孔凹模的内径与目标翻孔外径一致，刚性凸模直径与目标翻孔内径一致。
[0015]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，内径较大的刚性翻孔凹模的底部安装有聚氨酯板，中心安装有导柱，刚性凸模底部安装有铜制驱动板，中心设有导孔，导孔与导柱间隙配合并进行润滑。
[0016]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，铝合金贮箱箱底上预制孔孔壁应打磨修光，锐边倒圆，并去除表面缺陷。
[0017]上述人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，翻孔所用刚性翻孔凹模和成形线圈均按零件尺寸和加工需要设计，预制孔尺寸按经验公式计算。
[0018]本专利技术的人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法可以提高铝合金翻孔成形极限，改善成形时的应力分布，实现人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔成形。
附图说明
[0019]本专利技术的人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法由以下的实施例及附图给出。
[0020]图1所示为本专利技术中第一次翻孔成形前的示意图。
[0021]图2所示为本专利技术中第二次翻孔成形前的示意图。
具体实施方式
[0022]以下将结合图1～图2对本专利技术的人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法作进一步的详细描述。
[0023]本专利技术的铝合金为经热处理强化至人工时效态的铝合金。
[0024]本专利技术的人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法基于电磁加载的原理，在翻孔成形区域构建由成形线圈、不同内径的刚性凹模、刚性凸模和铝合金贮箱箱底组成的电磁复合成形装置。将内径较小的刚性凹模置于铝合金箱底外侧，成形线圈置于铝合金箱底内侧，采用电磁成形完成第一次翻孔；将内径较大的刚性凹模替换前次内径较小的刚性凹模，刚性凸模穿过内径较大的刚性凹模导柱置于铝合金箱底内侧，成形线圈置于刚性凸模上，采用电磁力驱动刚性凸模完成第二次翻孔。
[0025]图1所示为本专利技术中第一次翻孔成形的示意图；图2所示为本专利技术中第二次翻孔成形的示意图。
[0026]结合图1和图2，本专利技术的人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法包括：
[0027]1)根据翻孔规格，在铝合金贮箱箱底1上加工预制孔；
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，其基于电磁加载的原理，在翻孔成形区域构建由成形线圈、不同内径的刚性凹模、刚性凸模和铝合金贮箱箱底组成的电磁复合成形装置，首先将内径较小的刚性凹模置于铝合金箱底外侧，成形线圈置于铝合金箱底内侧，采用电磁成形完成第一次翻孔；然后将内径较大的刚性凹模替换前次内径较小的刚性凹模，刚性凸模穿过内径较大的刚性凹模导柱置于铝合金箱底内侧，成形线圈置于刚性凸模上，采用电磁力驱动刚性凸模完成第二次翻孔。2.根据权利要求1所述的人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据翻孔规格，在铝合金贮箱箱底上加工预制孔；2)调整铝合金贮箱箱底放置角度并固定四周；3)将内径较小的刚性翻孔凹模置于铝合金贮箱箱底翻孔成形区域外侧，在铝合金贮箱箱底翻孔成形区域内侧放置成形线圈，各组件按预制孔中心对中后，固定刚性翻孔凹模和成形线圈；4)将成形线圈连接至电磁成形设备，按预设电压放电，完成铝合金贮箱箱底第一次翻孔成形；5)卸去刚性翻孔凹模和成形线圈；6)将内径较大的刚性翻孔凹模置于铝合金贮箱箱底翻孔成形区域外侧，刚性凸模穿过内径较大的刚性翻孔凹模中心导柱置于铝合金贮箱箱底翻孔成形区域内侧，成形线圈置于刚性凸模上，固定刚性翻孔凹模和成形线圈；7)按预设电压放电，完成铝合金贮箱箱底第二次翻孔成形。3.根据权利要求1或2所述的人工时效态铝合金贮箱箱底翻孔电磁复合成形方法，其特征在于，第一次翻孔成形采用电磁成形，第二次翻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王紫旻，袁杏，赵淘，简翰鸣，李晓龙，于海平，何冬青，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：