一種頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，包括頂桿、墊片、頂桿固定板和型面墊板；頂桿高度均相同、墊片厚度均相同；頂桿包括桿身和帶有螺桿的端頭，桿身設(shè)有與螺桿相匹配的螺紋孔；頂桿固定板面開有橫縱交叉的正交槽，頂桿桿身裝在正交槽交叉處，墊片設(shè)置在正交槽內(nèi)、頂桿桿身下方；通過將墊片堆疊成不同厚度粗略調(diào)整頂桿的高度，通過頂桿端頭的螺桿對(duì)頂桿高度進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，以形成所需的頂桿陣列。本發(fā)明所提供的模具制造簡(jiǎn)單，操作方便，適用于大型工件蠕變成形的工程化實(shí)驗(yàn)研究與少批量生產(chǎn)。本發(fā)明不僅可以避免實(shí)驗(yàn)過程中反復(fù)修模帶來的加工成本與研發(fā)周期問題，并且能夠保證成形件表面波浪度小于0.5%。
【專利說明】一種頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種模具，特別涉及一種用于金屬材料加工的板材蠕變成形模具。

【背景技術(shù)】
[0003]整體壁板由于具有結(jié)構(gòu)效率高、易于實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)、密封性好等突出優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)代航空航天、交通運(yùn)輸先進(jìn)裝備的重要結(jié)構(gòu)件。但其結(jié)構(gòu)往往較復(fù)雜，常具有外形曲率非均勻連續(xù)性變化、多內(nèi)部結(jié)構(gòu)、厚度非均勻分布等特點(diǎn)。成形復(fù)雜外形及結(jié)構(gòu)的整體壁板構(gòu)件已成為制備現(xiàn)代先進(jìn)飛機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。整體壁板蠕變成形是利用金屬的蠕變變形和時(shí)效強(qiáng)化特性，將構(gòu)件的成形與時(shí)效強(qiáng)化熱處理過程同時(shí)進(jìn)行的一種加工方法。蠕變成形制造壁板類部件的一般過程為:將板坯放在模具上密封并置于真空環(huán)境中，再通過熱壓罐等設(shè)備對(duì)整個(gè)密封工裝施加壓力與溫度，使板坯貼模，并完成熱處理過程，最后卸載回彈，獲得成形構(gòu)件。由于蠕變應(yīng)力處于彈性范圍，回彈是不可避免的，因此制造蠕變成形模具時(shí)需要考慮金屬坯料在整個(gè)過程中發(fā)生的彈塑性變形和時(shí)效強(qiáng)化等一系列復(fù)雜的組織與性能變化，根據(jù)計(jì)算模擬設(shè)計(jì)以及多次試驗(yàn)結(jié)果修模，才能最終獲得滿足要求的模具形面，因此，試模對(duì)于獲得符合要求的蠕變模具型面非常關(guān)鍵。
[0004]目前蠕變成形的模具結(jié)構(gòu)形式主要有固定曲率特性整體結(jié)構(gòu)何肋板式分體結(jié)構(gòu)兩種。顯然，固定曲率特性整體結(jié)構(gòu)對(duì)于構(gòu)件蠕變成形模具定型前所需的多次修改，模具加工成本高，設(shè)計(jì)與制造周期長(zhǎng)；肋板式分體結(jié)構(gòu)模具與固定曲率特性整體結(jié)構(gòu)模具相比，定型前仍需要多次修改筋板，只是減小了修改時(shí)模具的加工量，仍需要多次修改筋板模具，成本依然較高，且設(shè)計(jì)、制造周期也沒有縮短。由于整體壁板的發(fā)展日益追求大尺寸結(jié)構(gòu)，配套的模具也隨之增大，模具制造成本與模具形面調(diào)整消耗的工時(shí)也大幅增加。因此，需要進(jìn)一步減少1?具制造成本，提聞1?具型面調(diào)整效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有蠕變成形模具的不足，本發(fā)明提供了一種頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，模具型面調(diào)整效率更高、加工成本更低。
[0006]本發(fā)明提供的頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，包括多個(gè)頂桿、多個(gè)墊片、頂桿固定板和型面墊板。所述頂桿高度均相同、墊片厚度均相同，或兩者在允許的公差范圍內(nèi)。所述頂桿包括桿身和帶有螺桿的端頭，桿身設(shè)有與螺桿相匹配的螺紋孔。所述頂桿固定板面開有一定深度的橫縱交叉的正交槽，槽寬與頂桿桿身相匹配，頂桿桿身裝在正交槽交叉處，墊片設(shè)置在正交槽內(nèi)、頂桿桿身下方。所述型面墊板設(shè)置于頂桿端頭上方。通過將墊片堆疊成不同厚度粗略調(diào)整頂桿的高度，通過頂桿端頭的螺桿對(duì)頂桿高度進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，以形成所需的頂桿陣列。
[0007]作為改進(jìn)，在頂桿固定板的正交槽底部、墊片位置的下方設(shè)置通孔，便于頂桿和墊片的取出。
[0008]所述墊片為“T”形，使用時(shí)由f 10層堆疊而成。
[0009]所述頂桿桿身截面為與固定板正交槽匹配的“十”字形。
[0010]所述頂桿端頭為半圓球形。
[0011]所述型面墊板是鋁、鋼或鋼鋁復(fù)合的薄板。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:①模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且各個(gè)部件加工難度小，其中頂桿和墊片還可批量制造和重復(fù)使用，因此模具成本大幅降低。②頂桿和墊片的組合可以獲得大致的點(diǎn)陣高度，在通過頂桿端頭螺桿的微調(diào)，不僅可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣型面的精確控制，而且操作方便，提高了模具型面調(diào)整效率。③頂桿與頂桿固定板的正交槽能夠很好地配合，起到定位和穩(wěn)固的效果。
[0013]本發(fā)明所提供的模具適用于大型工件蠕變成形的工程化實(shí)驗(yàn)研究與少批量生產(chǎn)，不僅可以避免實(shí)驗(yàn)過程中反復(fù)修模帶來的加工成本與研發(fā)周期問題，并且能夠保證成形件表面波浪度小于0.5%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明中的頂桿固定板正交槽設(shè)置示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明中的頂桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中I為頂桿固定板，2為頂桿,3為正交槽,4為墊片,5為型面墊板,6為通孔,7為頂桿桿身，8為頂桿端頭半球結(jié)構(gòu)，9為頂桿端頭圓柱過渡段，10為螺桿，11為桿身內(nèi)螺孔。

【具體實(shí)施方式】
[0018]參見圖1，本發(fā)明包括多個(gè)頂桿2、多個(gè)墊片4、頂桿固定板I和型面墊板5。頂桿固定板I設(shè)有橫縱交叉的正交槽3 (如圖2所示)，用于固定頂桿2的位置，頂桿固定板I的厚度為l(Tl200mm，正交槽3深為5?1000mm，正交槽3的寬度為5?200mm。正交槽3的底部在每個(gè)放置頂桿2的位置中心設(shè)置通孔6，孔徑為(Tl50mm，方便頂桿2和墊片4的取出。
[0019]頂桿2如圖3所示，頂身7的截面為與固定板正交槽匹配的“十”字形，徑長(zhǎng)為l(T300mm，高度為5?2000mm。頂桿端頭是由半球結(jié)構(gòu)8、圓柱過渡段9和螺桿10組成的整體，半球8直徑為l(T300mm，圓柱過渡段9軸長(zhǎng)為l(T30mm，螺桿10直徑為5?200mm，螺桿10長(zhǎng)度為5?100mm。相鄰的頂桿2的中心間距為10?800臟。
[0020]墊片4為“T”形，厚度為l(T500mm，使用時(shí)可由1?10層堆疊而成。頂桿2和墊片4是一系列尺寸固定的標(biāo)準(zhǔn)件，它們可以批量制造并儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> [0021]頂桿2陣列上方鋪有一層型面墊板5，用于將離散點(diǎn)陣面過渡為所需的平滑曲面，型面墊板可以是鋁板、鋼板或鋼鋁復(fù)合板等易于變形但又不會(huì)破壞所需的平滑曲面的板材。
[0022]本發(fā)明采用與所述頂桿2點(diǎn)陣接觸的型面墊板實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)模具的連續(xù)平滑型面。通過選擇合適的頂桿2間距與型面墊板5厚度，可使型面墊板具有足夠的剛度來抵抗頂桿2局部作用引起的壓痕，也可改善貼模效果，減小成形構(gòu)件的型面誤差。
【權(quán)利要求】
1.一種頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于: 該模具包括多個(gè)頂桿、多個(gè)墊片、頂桿固定板和型面墊板； 所述頂桿高度均相同、墊片厚度均相同，或兩者在允許的公差范圍內(nèi)； 所述頂桿包括桿身和帶有螺桿的端頭，桿身設(shè)有與螺桿相匹配的螺紋孔； 所述頂桿固定板面開有一定深度的橫縱交叉的正交槽，槽寬與頂桿桿身相匹配，頂桿桿身裝在正交槽交叉處，墊片設(shè)置在正交槽內(nèi)、頂桿桿身下方； 所述型面墊板設(shè)置于頂桿端頭上方； 通過將墊片堆疊成不同厚度粗略調(diào)整頂桿的高度，通過頂桿端頭的螺桿對(duì)頂桿高度進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，以形成所需的頂桿陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于在頂桿固定板的正交槽底部、墊片位置的下方設(shè)置通孔，便于頂桿和墊片的取出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于所述墊片為“T”形，厚度為l(T500mm，使用時(shí)由1?10層堆疊而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于所述頂桿桿身截面為與固定板正交槽匹配的“十”字形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于“十”字形頂桿桿身，徑長(zhǎng)為10?300mm,高度為5?2000mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于所述頂桿端頭為半圓球形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于所述頂桿半圓球端頭直徑為10?300mm,螺桿直徑為5?200mm,螺桿長(zhǎng)度為5?100mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于相鄰的頂桿的中心間距為l(T800mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或8所述的頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于所述的頂桿固定板的厚度為l(Tl200mm，正交槽深度為5?1000mm，槽寬為5?200 mm，所述通孔直徑不大于150_。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂桿和墊片組合式金屬蠕變成形模具，其特征在于所述型面墊板是鋁、鋼或鋼鋁復(fù)合的薄板，厚度為f 15mm。
【文檔編號(hào)】B21D26/031GK104259290SQ201410497172
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】鄧運(yùn)來, 張勁, 胡珊珊, 雷郴祁, 周澤鵬, 王洋, 郭曉斌, 郭奕文 申請(qǐng)人:中南大學(xué)