本發(fā)明涉及將料厚小于1.5mm的高溫合金板材加工成流線型支板的工藝方法，屬于鈑金沖壓技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

流線型支板在需要氣流流動通道的結(jié)構(gòu)設計中普遍使用，在軸流式通道中用于連接上下層面的支撐，保證通道的流通面積需求，在環(huán)形通道中用于支撐內(nèi)外表面的徑向間隙，起到分流氣流和保證流道均勻性的作用，在高速氣流的工作環(huán)境下，支板前端要求圓滑，型面還要保持為流線形以便減小阻力和氣流的流動損失，在某些特殊結(jié)構(gòu)中，支板間的通道還要保持氣動學中的截面變化的功能要求，所以，支板的結(jié)構(gòu)尺寸，強度及穩(wěn)定性是保證組件工作性能的關(guān)鍵要素。

在航空發(fā)動機進氣機匣、渦輪支承機匣以及加力擴散器機匣中的內(nèi)外涵道環(huán)槽中通常都裝配8到12個月流線型支板，支板分為帶襯套和不帶襯套的支板，支板基本上都是用氬弧焊直接焊接或通過支板襯套焊接到內(nèi)外機匣上，在支板內(nèi)部還要保證一定的空間用于裝配通油的管路。支板截面為兩側(cè)凸起的流線形型面，該類零件的型面在鈑金結(jié)構(gòu)工藝類型中屬淺變形成型結(jié)構(gòu)，此類鈑金零件加工通常是依靠型胎采用手工敲擊變形，最主要的問題是零件型面回彈大，變形量不足導致零件的型面尺寸難以到達產(chǎn)品的設計要求。

在某些發(fā)動機中為了減少焊縫的數(shù)量，將支板襯套設計在支板上，此類支板不但有淺變形的特點，端面還要求一定高度的翻邊變形，這類支板又增加了工藝難度，所以，零件最終常常出現(xiàn)主體型面輪廓變形不足，面輪廓度超差，端面翻邊變形量都較大，經(jīng)常導致邊緣出現(xiàn)裂紋，因此，產(chǎn)品設計時通常都有允許補焊裂紋的技術(shù)條件。

流線型支板這種設計結(jié)構(gòu)的零件在很早就在航空發(fā)動機零件中使用，鑒于支板的前變形難以穩(wěn)定，形狀尺寸以及翻邊變形量過大等技術(shù)難點，現(xiàn)有機型的支板加工工藝還立足在鈑金敲擊成型。手工敲擊成型能逐步延展板材的變形，充分利用板材的塑性，能夠最大限度的延展材料到達很大的變形效果，其工藝不足是零件加工效率低，工人勞動強度大，而且，對工人的鈑金敲擊技術(shù)要求高，所以，零件加工的成本也很高，特別是在大批量的情況下，其工藝不足特別明顯。

支板加工的手工加工方法借助于一個合頁型兩面帶型面的鉗工夾具，夾具中心有一個芯模，在夾具的兩端面有符合支板零件側(cè)面的弧形型面。首先，根據(jù)支板的零件形狀尺寸，剪切板料，然后用一個帶凹槽的簡易型塊彎曲板材呈30～40°，將彎曲后的板料進行去應力熱處理，腐蝕去除表面氧化層，拋光待焊接邊，將毛料裝入合頁型夾具內(nèi)型腔中，再將敲修用芯模用敲擊方法裝入板材中心的位置，將板材向型腔內(nèi)型面，使板材產(chǎn)生一定變形，然后敲修支板進出口端面的翻邊，保證板材翻邊面與型胎貼合，間隙不大于0.8。

再將板材和芯模從型腔中取出，放置在工作平臺上，敲擊料與芯模型面貼合，保證間隙不大于0.8，最后再將板料裝入合頁型型腔中，敲擊翻邊部分，再裝入芯模到板料中心，擠壓板材貼合型腔表面，如此反復幾次，檢查板料與夾具型面的貼間隙不大于0.8，完成支板的成型工作。

支板加工的另一種加工是采用一套壓形模具裝置，其主要結(jié)構(gòu)為一件芯模，上下型塊，在型塊的前后端面有符合零件翻邊形狀一致的形狀特征。零件的加工工藝是采用一塊板材彎曲呈V型，將芯模裝入板材內(nèi)部，利用該模具上下型塊壓制，由于零件是在彎曲下變形，且變形量不大，一般只能完成型面要求的40～70％，兩面回彈很大，端面沒有翻邊，余下工作量完全依靠手工敲修主體型面與芯模貼合，將帶零件的芯模裝入上下模塊中，再用手工敲擊支板兩端面材料，直到板材兩端貼合上下型塊的兩端，完成支板的型面加工工作，該工藝的主要工作量還是在手工鈑金上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種流線型薄壁金屬支板的加工方法，利用液壓設備加工帶翻邊流線型支板，將手工鈑金加工轉(zhuǎn)變?yōu)闆_壓成型加工，克服手工鈑金勞動量大，塑性變形不足，尺寸精度不高和加工效率低等缺陷。

本發(fā)明是立足于板材的塑性變形，考慮到封閉的流線型支板在型面空腔尺寸小，型面形狀平緩，以及整體狀態(tài)下金屬板材難以充分產(chǎn)生塑性變形，導致零件的加工后回彈很大，型面難以獲得所需的形狀。于是，本發(fā)明將支板兩側(cè)面的型面展開成一定的角度，在型面的轉(zhuǎn)接處采用圓弧過渡連接，并設計好轉(zhuǎn)接圓弧的直徑尺寸，按照零件型面展開形狀制作一件異形的支板板材毛料，在毛料上、下端設計定位(凹)槽，運用帶壓邊的成型裝置將板材拉伸成帶翻邊的淺變形支板展開零件，零件的主體在沖壓裝置中因為產(chǎn)生了充分的塑性變形，從而保證了零件的型面尺寸，翻邊部分也完成了主要的變形量要求，轉(zhuǎn)接圓弧R與支板的頭部轉(zhuǎn)接半徑保持一定的位置關(guān)系，為后續(xù)彎曲提供準確的定位位置。

然后以零件的轉(zhuǎn)接圓弧R作為定位基準，采用手工或彎曲裝置彎曲支板的頭部轉(zhuǎn)接圓弧R，零件在彎曲裝置型面的作用下，支板主體繞頭部旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)面主體合攏形成支板的封閉狀態(tài)。

最后焊接支板的尾部，使支板呈封閉的整體結(jié)構(gòu)，采用帶芯模的校型模具校正零件的主體型面和翻邊的形狀，從而實現(xiàn)零件的成型和翻邊。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種流線型薄壁金屬支板的加工方法，包括以下步驟：

步驟一，將板材剪切成上、下兩端帶定位槽的燕尾形毛坯；

步驟二，以上、下兩端的定位槽定位，利用沖壓裝置將板材平面壓制成上、下兩端邊緣彎曲，上、下兩端之間變形符合支板型面要求的半成品，所述上、下兩端之間變形符合支板型面要求部分包括左、右兩側(cè)型面，左、右兩側(cè)型面之間通過轉(zhuǎn)接圓弧R連接，且左、右兩側(cè)型面的基準線有一夾角；

步驟三，以轉(zhuǎn)接圓弧R為定位基準對左、右型面進行彎曲，再將彎曲后的左、右型面尾端焊接相連；

步驟四，校正支板型面和邊緣彎曲翻邊。

所述步驟二中，左、右兩側(cè)型面的基準線夾角范圍為90°～150°。

所述步驟二中，轉(zhuǎn)接圓弧R的半徑大于支板頭部半徑。

所述步驟二中，轉(zhuǎn)接圓弧R的弧長與支板頭部弧長一致(相等)。

所述步驟二中，左、右兩側(cè)型面通過轉(zhuǎn)接圓弧R連接并成相切狀態(tài)(換句話說，即在一個截面內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧R分別與左、右型面的截面線相切)。

所述步驟二中，轉(zhuǎn)接圓弧R的半徑取值范圍為5～20mm。

所述步驟三中，支板尾端采用氬弧焊焊接。

步驟二中以上、下兩端的定位槽定位，利用沖壓裝置將板材平面壓型，以兩個定位槽為中心、將板材前后兩邊緣折邊彎曲，左右兩邊的板材按零件型面狀態(tài)壓制成型，左右型面的基準線呈一定角度的半成品，該半成品為零件左右型面的展開狀態(tài)；

作為一種沖壓裝置的選擇，沖壓成型模具由上下兩個部分組成，上模部分包括上模板，上模塊，下模部分包括下模塊，凹模和下模板，上下模通過導柱導套定位，工作時將板材長槽定位在凹模的定位銷上，液壓機頂桿頂起下模塊，直到接觸板材為止，上模部分在液壓機上平臺的作用下向下運動，將板材壓緊到下模塊上表面，然后上模部分和板材以及下模塊一起向下運動，板材邊緣擠進上模塊和凹模的間隙，形成支板的翻邊，板材中間主體在上下模型面間擠壓成流線型的型面。

步驟三中，作為一種可選的彎曲裝置，彎曲模具由上下兩個部分組成，上模部分為彎曲芯模，連接支座組成，下模部分由左右兩塊定位板和中心彎曲下模塊組成，上下模通過導柱導套定位。

工作時將待彎曲的半成品放置在定位板上，上模部分隨著液壓機上平臺下移，半成品零件在彎曲芯模的作用下壓入定位板中間的中心彎曲下模塊之間，直到彎曲下模貼到下模板使板材彎曲成型，上模開啟，零件隨彎曲芯模上移，脫離下模部分，最后將零件從彎曲芯模的一端推出，完成彎曲過程。

步驟四中，作為一種可選的翻邊校形裝置，翻邊校正模具主要由上、下和左、右四個部分組成。

上模部分包括上模板，凸模座，上模塊等組成，下模部分由下模板，承力框，下模塊和定位芯模組成，左、右為帶斜鍥槽型面校正塊。上、下模由導柱導套定位。

工作時上、下模具開啟，左、右型塊分開，液壓機頂桿頂起下模塊到一定高度，將焊接后的零件中心空腔部位套入下模的定位芯模上，上模部分隨著上平臺下移，上型塊將零件壓入芯模上并隨著上型塊向下移動。左、右型面校正塊在上模斜鍥塊的作用下從兩邊向中間移動，上模塊下行到一定位置后，型面將零件貼上并擠壓到芯模外側(cè)保持不動，上模繼續(xù)下行，上、下模塊將零件的翻邊部分擠到左、右校正塊的上、下表面上，從而實現(xiàn)零件校正翻邊和主體流線型面的功能；開啟時上模塊向上運動，左、右校正塊分別向兩邊移動，機床的頂桿將下型塊向上頂出，使零件脫離定位芯模，取出零件完成校正工作。

本發(fā)明利用鈑金成型的工藝特點，運用拉伸成型方式，先將零件展開，在展開狀態(tài)把該零件最難以成型，回彈大的主體型面采用壓型的方式成型，讓板材產(chǎn)生充分的塑性變形，以實現(xiàn)零件的型面變形且保證尺寸穩(wěn)定，解決零件型面尺寸精度的問題，同時翻出兩端面的部分形狀，成型時運用金屬板材變形前后的變化設計處支板頭部圓弧的變形特征，并充分考慮后續(xù)彎曲時左、右型面及轉(zhuǎn)接圓弧R符合的線性尺寸關(guān)系來排布展開形狀之間的距離，最后確定成型翻邊的整體形狀，轉(zhuǎn)接圓弧R以不產(chǎn)生明顯冷作硬化變形為主，尺寸大于產(chǎn)品(支板)頭部的R值，兩邊支板型面通過轉(zhuǎn)接圓弧R連接并成相切狀態(tài)，圓弧R的弧長與原支板的頭部轉(zhuǎn)接弧長一致，長度誤差不大于0.5mm。

左、右兩瓣支板間的距離，以設置的轉(zhuǎn)接圓弧R和弧長來確定，根據(jù)支板實際轉(zhuǎn)接R情況來定，一般以R5到R20之間，同時為有利于成型翻邊，兩邊支板間角度90°到150°之間，最后確定成型翻邊的整體形狀，然后，將帶翻邊型面的支板彎曲，焊接兩端，再使用包括芯模、歪型塊的校型工裝模具中，在設備的作用下，校正支板兩側(cè)的主體型面，同時，壓制校型支板端面的翻邊形狀，使其符合產(chǎn)品要求的錐面形狀尺寸。上述方法不但能保證型面成型穩(wěn)定，且翻邊效果也能比較理想，整個加工流程完全在沖壓設備和工裝上，生產(chǎn)效率高，加工成本也顯著降低，特別適合批量生產(chǎn)的情況。

本發(fā)明是運用高合金板材在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形的特點，在特殊結(jié)構(gòu)的成型裝置中模塊的作用下，分步進行零件的變形，使零件型面變形充分，型面穩(wěn)定，尺寸精度高，且翻邊面的邊緣不出現(xiàn)裂紋，使用液壓設備進行加工，提高了零件加工的效率，解決了人工鈑金敲修引起的質(zhì)量問題。

附圖說明

圖1為支承機匣的剖面示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為帶定位槽的毛坯料圖；

圖4為經(jīng)過成形處理的半成品展開狀態(tài)圖；

圖5為圖4的截面圖；

圖6為半成品彎曲狀態(tài)圖；

圖7為沖壓模具示意圖；

圖8為彎曲模具示意圖；

圖9為圖8的左視圖；

圖10為翻邊校正模具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為焊接完成的支板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為圖11中A-A截面示意圖。

具體實施方式

如圖1和圖2為支板的最終使用狀態(tài)圖。本發(fā)明采用的流線型薄壁金屬支板的加工方法包括以下幾個步驟：

(1)如圖3，首先將板材劃線剪切成兩端帶定位槽的燕尾形毛坯。

(2)如圖4，使用板材毛坯兩端定位槽口定位，在專用的成型翻邊沖壓裝置模塊中，利用上下模塊和邊緣的作用，將板材平面壓制呈兩端彎曲，中間變形的半成品展開狀態(tài)，轉(zhuǎn)接圓弧R取15mm，零件的型面在模塊的壓制下產(chǎn)生塑性變形，兩邊的型面輪廓達到產(chǎn)品兩面的要求，尺寸上穩(wěn)定不回彈，左、右兩側(cè)型面基準線間夾角為135°，如圖5，圖5中左、右型面基準線與水平線夾角均為22°30′，因此二者間的夾角為135°。

(3)如圖6，若采用手工彎曲，則先將半成品毛坯裝配到型胎上，用手工敲修彎曲兩側(cè)面，彎曲過程中調(diào)整對支板型面尾部的位置，避免兩側(cè)面彎曲后產(chǎn)生錯位，彎曲處以型胎的R面(與轉(zhuǎn)接圓弧R對應)貼合，保證支板頭部的型面尺寸精度，若采用彎曲模具，則采用彎曲的裝置需要芯模和側(cè)壓塊，型面與產(chǎn)品的型面和位置一致，另外彎曲裝置需要考慮與壓型型面位置協(xié)調(diào)一致的定位孔，完成彎曲后零件要從芯模的另一端能順利取出。

彎曲兩側(cè)面接觸后，在支板尾端采用氬弧焊接的方式將后邊緣焊上，形成一個封閉的盒形件。

(4)半成品彎曲焊接后，在支板頭部翻邊部位往往隨著變形，而且，兩側(cè)面的翻邊在成型工序中邊緣由于是分段的錐面形狀，所以，成型加工中的型面與產(chǎn)品所需存在很大差異，采用帶翻邊校型的工藝方法就是采用液壓工藝裝備對盒型支板整體校型，盒型支板在芯軸和兩側(cè)面壓力作用下校正主體形狀，支板兩端翻邊面通過上下型塊的擠壓，配合校型外模塊的上下表面一起壓制支板的端面邊緣，最后實現(xiàn)支板的整體形狀要求，滿足產(chǎn)品需要。

下面結(jié)合附圖7～10來說明本發(fā)明中沖壓成型、彎曲成型和型面翻邊校形過程：

如圖7所示，成型模具由上、下兩個部分組成，上模部分包括上模板1，上模塊2，下模部分包括下模塊4，凹模3和下模板5，上、下模通過導柱導套定位，工作時將板材上下端定位槽定位在凹模3的定位銷上，液壓機頂桿頂起下模塊4，直到接觸板材為止，上模部分在液壓機上平臺的作用下向下運動，將板材壓緊到下模塊4上表面，然后上模部分和板材以及下模塊4一起向下運動，板材邊緣擠進上模塊2和凹模3的間隙，形成支板的翻邊，板材中間主體在上下模型面間擠壓成流線型的型面。

如圖8和圖9所示，彎曲模具由上、下兩個部分組成，上模部分為彎曲芯模7，連接支座6組成，下模部分由左、右兩塊定位板8和9和中心彎曲下模塊組成，上、下模通過導柱導套定位。工作時將待彎曲的半成品放置在定位板8和9上，上模部分隨著液壓機上平臺下移，半成品零件在彎曲芯模7的作用下壓入定位塊8和9中間的彎曲下模塊之間，直到彎曲下模貼到下模板使板材彎曲成型，上模開啟，零件隨彎曲芯模7上移，脫離下模部分，最后將零件從彎曲芯模7的一端推出，完成彎曲過程。

如圖10所示，翻邊校正模具上、下和左、右四個部分組成。上模部分包括上模板10，凸模座11，上模塊12等組成，下模部分由下模板16，承力框，下14模塊和定位芯模15組成，左、右為帶斜鍥槽型面19帶的校正塊13和17。上、下模由導柱導套定位。工作時上下模具開啟，左、右校正塊13和17分開，液壓機頂桿頂起下模塊到一定高度，將焊接后的零件中心空腔部位套入下模的定位芯模15上，上模部分隨著上平臺下移，上型塊12將零件壓入芯模15上并隨著上型塊12向下移動。左、右型面校正塊13和17在上模斜鍥塊18的作用下從兩邊向中間移動，上模塊12下行到一定位置后，型面將零件貼上并擠壓到定位芯模15外側(cè)后保持不動，上模塊12繼續(xù)下行，上、下模塊將零件的翻邊部分擠到左、右校正塊13和17的上、下表面上，從而實現(xiàn)零件校正翻邊和主體流線型面的功能；開啟時上模塊12向上運動，左、右校正塊13和17分別向兩邊移動，機床的頂桿將下模塊14向上頂出，使零件脫離定位芯模15，取出零件完成校正工作。