一種板制對(duì)稱的半彎管零件拉深成形方法及成形模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及飛機(jī)制造領(lǐng)域板制半彎管成形技術(shù)，具體是一種板制對(duì)稱的半彎管零件拉深成形方法及成形模具，尤其適用于變曲率且互相對(duì)稱的板制半彎管采用同套拉深模具一次成形。
【背景技術(shù)】
[0002]在飛機(jī)零件制造領(lǐng)域，存在大量形狀、管徑不同的管道象人體血管布滿飛機(jī)各個(gè)角落；由于飛機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及空間限制，為了滿足躲避某些結(jié)構(gòu)件要求，多數(shù)管道存在變曲率轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象。在飛機(jī)生產(chǎn)中該類零件一般采用板料分別對(duì)相互對(duì)稱的半彎管單件拉深成形，然后再焊接組合成整體彎管。目前板制半彎管零件拉深成形的主要問題是，首先變曲率彎管及對(duì)稱件形狀不完全相同，必須對(duì)相互對(duì)稱的半彎管分別采用兩套模具拉深成形，增加了模具的數(shù)量；其次由于管壁內(nèi)外兩側(cè)曲率差異大，單件半彎管拉深成形的缺陷是一側(cè)因多料容易起皺而另一側(cè)因缺料容易斷裂；另外單件半彎管拉深成形的展開毛料一般為局部環(huán)形，展開毛料內(nèi)外兩側(cè)與模具摩擦阻力差異明顯，容易產(chǎn)生壓偏現(xiàn)象。
[0003]在飛機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)中影響彎管成形質(zhì)量的因數(shù)較多，所以對(duì)眾多的彎管零件拉深成形會(huì)產(chǎn)生哪種缺陷、什么位置產(chǎn)生缺陷、缺陷產(chǎn)生的根源是什么、怎么克服缺陷產(chǎn)生等問題一直嚴(yán)重困擾工程技術(shù)人員；導(dǎo)致新產(chǎn)品研制拉深成形成功率較低，造成模具反復(fù)投產(chǎn)試制，引起大量成本及時(shí)間浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服板制變曲率半彎管單件拉深成形方面的缺陷，本申請(qǐng)的目的在于提供一種板制對(duì)稱的半彎管零件拉深成形方法及成形模具，該拉深方法及模具不僅可同時(shí)成形相互對(duì)稱半彎管零件，而且可實(shí)現(xiàn)成形相互對(duì)稱零件時(shí)受力互相補(bǔ)嘗，克服單件半彎管拉深產(chǎn)生的缺陷。
[0005]一種板制對(duì)稱的半彎管零件拉深成形方法，該半彎管零件為近視C形狀的半管，已知半彎管零件的理論模型，其特征在于:1)根據(jù)半彎管零件的理論模型建立該零件拉深成形的工藝模型，該工藝模型由中間過渡區(qū)連接兩個(gè)相互對(duì)稱的近視C形狀的半彎管零件的理論模型，形成一個(gè)近視S形狀的半管模型，在S形狀的半管模型的兩端設(shè)有半球形工藝補(bǔ)充曲面，形成一個(gè)近視S形狀的型腔，在該型腔的底面為環(huán)形補(bǔ)充法蘭邊；2)按照該工藝模型制作與補(bǔ)充法蘭邊輪廓相似的零件展開毛料；3)按照工藝模型制造拉深成形模具，該模具由下模、壓邊圈和上模組成；下模的基體是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在下?；w的上表面設(shè)有與工藝模型的內(nèi)形吻合的S形凸型面，在S形凸型面兩側(cè)的下?；w上還設(shè)有多個(gè)頂桿通過孔，和兩個(gè)凸出的導(dǎo)向柱；壓邊圈的基體也是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在壓邊圈的基體上設(shè)有與下模上的S形凸型面對(duì)應(yīng)的S形通孔和與導(dǎo)向柱對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一導(dǎo)向孔；上模的基體同樣是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在上模基體的下側(cè)面上設(shè)有與下模S形凸型面對(duì)應(yīng)的S形凹型面，該凹型面與工藝模型的外形吻合，上?；w的下側(cè)面上還設(shè)有與導(dǎo)向柱對(duì)應(yīng)的第二導(dǎo)向孔；4)將毛料放置到壓邊圈與上模之間，另有機(jī)床頂桿穿過下?；w上的頂桿通過孔，頂壓在壓邊圈的基體上，使壓邊圈與上模壓緊毛料法蘭邊區(qū)域后同步下降，下模基體上的導(dǎo)向柱依次穿過位于壓邊圈上的第一導(dǎo)向孔、位于上模基體上的第二導(dǎo)向孔，在下模的頂力作用下使毛料在上模的S形凹型腔內(nèi)完成成形；5)按照半彎管及對(duì)稱件的理論模型分別切割零件即可。
[0006]本申請(qǐng)的有益效果在于:
[0007]I)本申請(qǐng)拉深方法及拉深模具，實(shí)現(xiàn)了相互對(duì)稱零件在一套模具上同時(shí)拉深成形，不僅提高成形效率，而且減少拉深模具數(shù)量。
[0008]2)本新型拉深模具通過設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，達(dá)到防止模具各部件間合模過程發(fā)生碰撞導(dǎo)致表面損傷，提高模具使用可靠性及壽命。
[0009]3)在壓邊圈與上模壓緊狀態(tài)下及下模凸型面頂力共同作用下，使毛料產(chǎn)生由增厚區(qū)向減薄區(qū)補(bǔ)充的脹形變形，同時(shí)到達(dá)防止減薄區(qū)開裂與增厚區(qū)起皺受力互補(bǔ)的成形效果，緩解單件拉深產(chǎn)生的起皺、斷裂等缺陷。
[0010]4)本新型方法采用兩端球形工藝補(bǔ)充曲面，可緩解成形時(shí)毛料完全覆蓋凸模產(chǎn)生應(yīng)力集中問題，達(dá)到較好脹形防皺效果。
[0011]以下結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0012]圖1是半彎管零件理論模型
[0013]圖2是包含半彎管零件及其對(duì)稱零件理論模型的工藝模型
[0014]圖3是下模結(jié)構(gòu)示意
[0015]圖4壓邊圈結(jié)構(gòu)示意
[0016]圖5是上模結(jié)構(gòu)示意
[0017]圖6是拉深模具裝配示意
[0018]圖7是零件的成形原理示意
[0019]圖中編號(hào)說明:1零件的理論模型、2對(duì)稱件零件的理論模型、3工藝模型、4法蘭邊、5內(nèi)側(cè)、6外側(cè)、7半球形工藝補(bǔ)充曲面、8中間過渡區(qū)、9下模、10導(dǎo)向柱、11頂桿通過孔、12S形凸型面、13壓邊圈、14S形狀通孔、15第一導(dǎo)向孔、16上模、17第二導(dǎo)向孔、18S形凹型面、19展開毛料、20頂桿。
【具體實(shí)施方式】
[0020]首先是工藝模型的建模方法及成形受力原理
[0021]參見附圖1、圖2。圖1展現(xiàn)的是已知的半彎管零件的理論模型1，該半彎管零件是一個(gè)近似C形狀的半管，半管內(nèi)側(cè)5的弧線長度小于外側(cè)6的弧線長度，該類變曲率彎管零件成形時(shí)其內(nèi)側(cè)5為成形變薄區(qū)，其外側(cè)6為成形增厚區(qū)；圖2是依據(jù)已知的零件理論模型I制作的成形所需的工藝模型3，該工藝模型3由中間過渡區(qū)8連接兩個(gè)相互對(duì)稱的近視C形狀的半彎管零件的理論模型，形成一個(gè)近視S形狀的半管工藝模型，該模型同時(shí)包含了零件的理論模型I及對(duì)稱件2，在S形狀的半管模型的兩端設(shè)有半球形工藝補(bǔ)充曲面7，形成一個(gè)近視S形狀的型腔，在該型腔的底面為環(huán)形補(bǔ)充法蘭邊4。拉深成形時(shí)，零件的內(nèi)側(cè)5變薄區(qū)的材料處于延伸缺料狀態(tài)，零件外側(cè)6增厚區(qū)的材料處于縮短多料狀態(tài)，該工藝模型在S形狀的兩側(cè)各分布有一個(gè)近視C形狀的半彎管零件的變薄區(qū)內(nèi)側(cè)5和增厚區(qū)外側(cè)6，成形時(shí)有利于增厚區(qū)對(duì)應(yīng)位置的法蘭邊多余材料向變薄區(qū)對(duì)應(yīng)位置法蘭邊轉(zhuǎn)移，起到同時(shí)緩解增厚區(qū)起皺及變薄區(qū)開裂的作用，更加有利于零件的拉深成形。按照上述工藝模型3即可制作與補(bǔ)充法蘭邊外輪廓相似的零件展開毛料19。
[0022]其次是拉深成形模具的結(jié)構(gòu)及操作方法
[0023]拉深成形模具的設(shè)計(jì)制造是按照工藝模型3來進(jìn)行，該模具由下模9、壓邊圈13和上模16組成；如圖3、圖4和圖5所示，下模9的基體是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在下?；w的上表面設(shè)有與工藝模型3的內(nèi)形吻合的S形凸型面12，在S形凸型面12兩側(cè)下模的基體上還設(shè)有多個(gè)頂桿通過孔11和兩個(gè)凸出的導(dǎo)向柱10 ;壓邊圈13的基體也是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在壓邊圈13的基體上設(shè)有與下模上的S形凸型面12對(duì)應(yīng)的S形狀通孔14和與兩個(gè)導(dǎo)向柱10對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一導(dǎo)向孔15 ;上模的基體同樣是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在上?；w的下側(cè)面上設(shè)有與下模S形凸型面12對(duì)應(yīng)的S形凹型面18，該凹型面與工藝模型3的外形吻合，上模基體的下側(cè)面上還設(shè)有與導(dǎo)向柱10對(duì)應(yīng)的第二導(dǎo)向孔17。
[0024]拉深成形時(shí)，將展開毛料19放置到壓邊圈13與上模16之間，機(jī)床頂桿20通過下模9的頂桿通過孔11頂壓在壓邊圈的下表面，先壓緊毛料法蘭邊4區(qū)域，然后壓邊圈13與上模16同步向下運(yùn)動(dòng)，下模9的導(dǎo)向柱10先后穿過壓邊圈13的第一導(dǎo)向孔15及上模16的第二導(dǎo)向孔17，確保凸型面12與凹型面18自動(dòng)合模完成成形，最后按照半彎管及對(duì)稱件的理論模型分別切割零件即可。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種板制對(duì)稱的半彎管零件拉深成形方法，該半彎管零件為近視C形狀的半管，已知半彎管零件的理論模型，其特征在于:1)根據(jù)半彎管零件的理論模型建立該零件拉深成形的工藝模型，該工藝模型由中間過渡區(qū)連接兩個(gè)相互對(duì)稱的近視C形狀的半彎管零件的理論模型，形成一個(gè)近視S形狀的半管模型，在S形狀的半管模型的兩端設(shè)有半球形工藝補(bǔ)充曲面，形成一個(gè)近視S形狀的型腔，在該型腔的底面為環(huán)形補(bǔ)充法蘭邊；2)按照該工藝模型制作與補(bǔ)充法蘭邊輪廓相似的零件展開毛料；3)按照工藝模型制造拉深成形模具，該模具由下模、壓邊圈和上模組成；下模的基體是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在下?；w的上表面設(shè)有與工藝模型的內(nèi)形吻合的S形凸型面，在S形凸型面兩側(cè)的下模基體上還設(shè)有多個(gè)頂桿通過孔，和兩個(gè)凸出的導(dǎo)向柱；壓邊圈的基體也是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在壓邊圈的基體上設(shè)有與下模上的S形凸型面對(duì)應(yīng)的S形通孔和與導(dǎo)向柱對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一導(dǎo)向孔；上模的基體同樣是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在上?；w的下側(cè)面上設(shè)有與下模S形凸型面對(duì)應(yīng)的S形凹型面，該凹型面與工藝模型的外形吻合，上?；w的下側(cè)面上還設(shè)有與導(dǎo)向柱對(duì)應(yīng)的第二導(dǎo)向孔；4)將毛料放置到壓邊圈與上模之間，另有機(jī)床頂桿穿過下?；w上的頂桿通過孔，頂壓在壓邊圈的基體上，使壓邊圈與上模壓緊毛料法蘭邊區(qū)域后同步下降，下?；w上的導(dǎo)向柱依次穿過位于壓邊圈上的第一導(dǎo)向孔、位于上?；w上的第二導(dǎo)向孔，在下模的頂力作用下使毛料在上模的S形凹型腔內(nèi)完成成形；5)按照半彎管及對(duì)稱件的理論模型分別切割零件即可。2.一種板制對(duì)稱的半彎管零件拉深成形模具，包含下模、壓邊圈和上模，其特征在于:下模的基體是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在下?；w的上表面設(shè)有與工藝模型的內(nèi)形吻合的S形凸型面，在S形凸型面兩側(cè)的下?；w上還設(shè)有多個(gè)頂桿通過孔，和兩個(gè)凸出的導(dǎo)向柱；壓邊圈的基體也是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在壓邊圈的基體上設(shè)有與下模上的S形凸型面對(duì)應(yīng)的S形通孔和與導(dǎo)向柱對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一導(dǎo)向孔；上模的基體同樣是一個(gè)長方體的塊狀結(jié)構(gòu)，在上?；w的下側(cè)面上設(shè)有與下模S形凸型面對(duì)應(yīng)的S形凹型面，該凹型面與工藝模型的外形吻合，上?；w的下側(cè)面上還設(shè)有與導(dǎo)向柱對(duì)應(yīng)的第二導(dǎo)向孔。
【專利摘要】一種板制對(duì)稱的半彎管零件拉深成形方法及成形裝置，根據(jù)半彎管零件的理論模型建立該零件拉深成形的工藝模型，該工藝模型由中間過渡區(qū)連接兩個(gè)相互對(duì)稱的近視C形狀的半彎管零件的理論模型，形成一個(gè)近視S形狀的型腔，在該型腔的底面為環(huán)形補(bǔ)充法蘭邊；按照工藝模型制作零件加工的展開毛料；按照工藝模型制造拉深成形模具，該模具由下模、壓邊圈和上模組成；將毛料放置到壓邊圈與上模之間，在下模的頂力作用下使毛料在上模的S形凹型腔內(nèi)成形；最后按照半彎管零件的理論模型切割零件即可。
【IPC分類】B21D22/22, B21D37/12
【公開號(hào)】CN104985058
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510413026
【發(fā)明人】倪興屹, 劉波, 郭全慶, 馬雄, 范子翠
【申請(qǐng)人】中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)分公司
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日