一種鈦合金筒形點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)件成形模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鈦合金筒形點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)件成形模具，屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]輕量化對于飛行器的裝載、運(yùn)輸以及射程、飛行速度等方面均有較大影響。點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)借用了晶體點(diǎn)陣的概念，其實(shí)際意義為具有周期性重復(fù)單元的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有極佳的輕質(zhì)、高強(qiáng)；抗爆炸、抗彈道沖擊；高效散熱、隔熱；吸收電磁波性能；吸聲性能及多功能可設(shè)計性，是當(dāng)前國際學(xué)術(shù)界公認(rèn)的最有前景的新一代超輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)之一，相比于其他輕量化結(jié)構(gòu)，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)更適用于航空航天飛行器高承載、輕重量的關(guān)鍵部件中，因而在航空航天領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)件主要承力部位在于其芯層的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同芯層構(gòu)型可分為Kagome點(diǎn)陣、單層金字塔點(diǎn)陣、雙層金字塔點(diǎn)陣、單層波紋板及雙層波紋板等。采用有限元分析的方法，綜合考慮質(zhì)量效率和失效模式，金字塔結(jié)構(gòu)與帶有金字塔子結(jié)構(gòu)特征的Kagome結(jié)構(gòu)為最佳構(gòu)型。然而，鈦合金室溫塑性差、回彈嚴(yán)重，難以得到高尺寸精度的金字塔及其子結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型提供了一種鈦合金筒形點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)件成形模具，可用于制造高尺寸精度、無殘余應(yīng)力的三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，解決了目前市場該類產(chǎn)品短缺的現(xiàn)狀。
[0004]為了解決上述問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種鈦合金筒形點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)件成形模具，該模具包括內(nèi)模具1、外模具2、沖頭3和加載模具4 ;其中:外模具2套于內(nèi)模具1外部，沖頭3與外模具2連接，加載模具4扣在內(nèi)模具1、外模具2和沖頭3的外部；
[0005]所述內(nèi)模具1包括圓柱形柱體11和底座12，圓柱形柱體11上設(shè)有向柱體11內(nèi)部凹陷的凹槽111，底座12上表面設(shè)有與柱體11底面同心的圓環(huán)形凸起121 ;所述外模具2呈圓筒形，外模具2 —端設(shè)有與圓環(huán)形凸起121相配合的裝配槽21，外模具2表面設(shè)有與凹槽111相對應(yīng)的預(yù)留加載通道22 ;所述沖頭3包括直角梯形板31和直角梯形板31直角腰所在的矩形平面上的、與矩形平面垂直的凸起32，所述凸起32頂端平面與凹槽111底面相吻合；所述加載模具4呈倒圓臺形，加載模具4內(nèi)部型腔下表面直徑大于上表面的直徑，加載模具4無下底面。
[0006]優(yōu)選地，所述凹槽111和預(yù)留加載通道22均呈點(diǎn)陣排布。
[0007]優(yōu)選地，所述凹槽111底面與凸起32頂端平面均呈環(huán)向圓弧形。
[0008]優(yōu)選地，所述預(yù)留加載通道22，尺寸大于凸起32的尺寸。
[0009]優(yōu)選地，所述加載模具4底部直徑小于各個沖頭3與外模具2連接后各沖頭3底部邊緣所形成的最大圓的直徑。
[0010]更優(yōu)選地，所述加載模具4底部直徑小于各個沖頭3與外模具2連接后各沖頭3底部邊緣所形成的最大圓的直徑1-2_。
[0011]優(yōu)選地，所述加載模具4，內(nèi)側(cè)錐面與沖頭錐面相配合。
[0012]優(yōu)選地，所述加載模具4，內(nèi)側(cè)錐面呈15°。
[0013]優(yōu)選地，內(nèi)模具1、外模具2、沖頭3和加載模具4可以組合和拆卸。
[0014]本實(shí)用新型具有以下特征:
[0015]1)本實(shí)用新型針對一種基于金字塔子結(jié)構(gòu)的筒形點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計并制作了成形模具。通過模具型腔與沖頭的配合，保證多鑲塊高精度協(xié)同進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)一次加載完成所有點(diǎn)陣晶格的同步成形，從而制作出尺寸精度高、無殘余應(yīng)力的復(fù)雜三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)產(chǎn)品Ο
[0016]2)通過控制模具與材料熱膨脹系數(shù)的差異，可實(shí)現(xiàn)成形后自動脫模，使成形前后材料與模具的裝卸十分簡便。
[0017]3)成形開始前，將內(nèi)外模具通過裝配槽配合，將沖頭與外模通過加載通道配合；成形過程中，下壓加載模具，利用加載模具內(nèi)側(cè)錐面與沖頭的外錐面配合，將壓機(jī)豎直下壓運(yùn)動轉(zhuǎn)換為沖頭水平運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對鏤空管材陣點(diǎn)位置的成形，利用內(nèi)模型腔與沖頭端部的配合，控制結(jié)構(gòu)件最終尺寸精度，從而實(shí)現(xiàn)高尺寸精度、無殘余應(yīng)力的三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的成形。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:
[0019]本新型針對一種新型鈦合金點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)提出了高尺寸精度成形模具，利用模具內(nèi)部機(jī)構(gòu)配合，使多沖頭同步進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)對鏤空板材各陣點(diǎn)的同步成形，成功解決了鈦合金等金屬材料難以形成三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的技術(shù)難題，填補(bǔ)了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)在鈦合金領(lǐng)域應(yīng)用的空白，綜合考慮尺寸精度、機(jī)械性能、成形效率等因素，本實(shí)用新型適用于一種鈦合金筒形點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)件的成形，在鈦合金筒形點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)零件制造方面具有良好的應(yīng)用前景，極具前瞻性。
【附圖說明】
[0020]圖1為鈦合金點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)零件正視示意圖。
[0021]圖2為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)成形模具組成；
[0022](a,內(nèi)模具立體示意圖；b，外模具立體示意圖；c，沖頭立體示意圖；dl，加載模具立體示意圖；d2，加載模具仰視圖；1，內(nèi)模具；11，柱體；111，凹槽；12，底座；121，圓環(huán)形凸起；2，外模具；21，裝配槽；22，預(yù)留加載通道；3，沖頭；31，直角梯形板；32，凸起；4，加載模具)。
[0023]圖3為成形過程示意圖；
[0024](a，將鈦合金鏤空管材套于內(nèi)模具外側(cè)；b，放置外模具；c，將沖頭與預(yù)留加載通道配合；d，下壓加載模具使材料變形)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但不以任何形式限制本實(shí)用新型。
[0026]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”和“豎著”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0027]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接連接，亦可以是通過中間媒介間接連接，可以是兩個部件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0028]此外，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個”、“多組”、“多根”的含義是兩個或兩個以上。
[0029]結(jié)合圖1-3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種鈦合金筒形點(diǎn)陣輕量化結(jié)構(gòu)件成形模具，該模具包括內(nèi)模具1、外模具2、沖頭3和加載模具4 ;其中:外模具2套于內(nèi)模具1外部，沖頭3與外模具2連接，加載模具4套在內(nèi)模具1