專利名稱：一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鈑金成形技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝。
背景技術(shù)：
蠕變時效成形是大型整體壁板一種主要成形方法，它是利用金屬的蠕變特性，將材料變形與時效處理同步進(jìn)行，達(dá)到成形目的。蠕變時效成形具有工藝可重復(fù)性好、零件殘余應(yīng)力小、能夠提高可時效鋁合金的抗疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)。但蠕變時效成形過程中受到材料本身時效周期的限制，無法將已有的彈性變形全部轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃危瑢?dǎo)致成形后存在一定的回彈量，因此模具型面要有一定的“過彎量”。在零件研制階段，為了使零件回彈后滿足目標(biāo)型面要求，需要對模具型面進(jìn)行反復(fù)多次的優(yōu)化和調(diào)整。傳統(tǒng)時效成形工裝結(jié)構(gòu)形式多為焊接卡板式，由帶有外形的肋板組成。在肋板與零件之間放置與肋板同種材料的墊板，作為模具型面。墊板與肋板之間以及肋板與框架均為點(diǎn)焊。國外Bl-B的上下壁板、灣流IV和灣流V的復(fù)合曲面上翼面壁板均采用了該種焊接式成形工裝。由于采用焊接形式，當(dāng)模具型面設(shè)計的“過彎量”需要優(yōu)化時，模具就要重新更換,會增加生產(chǎn)周期和成本。目前，公開的蠕變時效成形模具大多用于小尺寸壁板零件(長度小于2m)，而對于時效成形大型整體壁板(長度大于5m)的工裝尚未有公開報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決大型整體壁板時效成形時模具型面變化調(diào)整的問題，提出一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，工裝包括支撐結(jié)構(gòu)I、基準(zhǔn)平臺2、卡板3、外側(cè)壁4、內(nèi)側(cè)壁6、限位底座7、墊板11及密封結(jié)構(gòu),支撐結(jié)構(gòu)I為框架結(jié)構(gòu),基準(zhǔn)平臺2固定在支撐結(jié)構(gòu)I的平面上，基準(zhǔn)平臺2上放置m*n個限位底座7，η=零件長度/限位底座7的間距，其中限位底座7的間距為沿零件的長度方向按零件長度的I. 5-3%設(shè)定，m=3為沿零件的寬度方向設(shè)置的限位底座7的個數(shù)，每個限位底座7上沿零件毛坯的寬度方向均開有通槽，沿零件的寬度方向上的三個限位底座7上的通槽在一個直線上，沿零件的寬度方向上的三個限位底座7均勻分部在基準(zhǔn)平臺2上，沿零件的寬度方向上的三個限位底座7位于兩邊的限位底座7上沿零件毛坯的長度方向上開有通槽，沿零件的長度方向上的η個限位底座7上的通槽在一個直線上；沿零件的寬度方向上的三個限位底座7上的通槽內(nèi)放置卡板3，卡板3的兩側(cè)開有與沿零件毛坯的長度方向上的限位底座7上的通槽位置相對應(yīng)的限位孔，限位孔與沿零件毛坯的長度方向上的限位底座7上的通槽通過銷釘限位；沿搭建完成的限位底座7外圍安裝內(nèi)側(cè)壁6，內(nèi)側(cè)壁6的高度值低于基準(zhǔn)平臺2上所有卡板3兩端的最小高度值，內(nèi)側(cè)壁6的外圍安裝外側(cè)壁4，外側(cè)壁4的高度值大于墊板11和零件放置于卡板3上后的高度值。墊板11置于卡板3上，墊板11的外形尺寸小于外側(cè)壁4形成的內(nèi)腔尺寸，墊板整個工裝尺寸大(5907mmX 1145mmX 695mm),精度高(裝配卡板3后，卡板3型:正負(fù)O. 3mm)，可成形長度5. 5米的整體壁板。
工裝支撐結(jié)構(gòu)I采用框架式，既滿足整體剛度要求，又能保證溫度場均勻。
工裝的四周側(cè)壁可拆卸，既方便更換卡板3，又能減少焊接帶來的變形和熱處
設(shè)計獨(dú)特封裝結(jié)構(gòu)，在熱壓罐I. 5MPa壓力下，密封袋不被破壞，保證密封效果。
11的外形尺寸大于零件毛坯的外形尺寸；沿外側(cè)壁4覆蓋透氣氈12，外側(cè)壁4外包裹真空袋9，真空袋9的邊緣與基準(zhǔn)平臺2邊緣通過密封膠8粘接。所述的支撐結(jié)構(gòu)I上開有透氣孔和叉車孔5。所述的所有卡板3組成的空間曲面用于零件外形的成形。所述的墊板11與外側(cè)壁4內(nèi)腔的間隙彡10mm。所述基準(zhǔn)平臺2上的限位底座7沿零件的寬度方向上的三個限位底座7中居中的限位底座7的長度為零件毛坯寬度的20-40%，三個限位底座7中兩邊的限位底座7的長度為居中的限位底座7的長度的1/4。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果I.時效成形模具采用可拆卸卡板形式，方便目標(biāo)型面調(diào)整，大大節(jié)約時間和經(jīng)濟(jì)成本。2.
面要求精度3.4.
理問題。5.


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明外側(cè)壁、內(nèi)側(cè)壁和限位底座二者連接關(guān)系意圖；圖3是本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)示意圖(視圖沿零件弦向)；圖4是本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)示意圖(視圖沿零件展向);圖5是本發(fā)明防真空袋破壞結(jié)構(gòu)。其中I.支撐結(jié)構(gòu)2.基準(zhǔn)平臺3.卡板4.外側(cè)壁5.叉車孔6.內(nèi)側(cè)壁7.限位底座8.密封膠9.真空袋10.零件11.墊板12.透氣氈
具體實施例方式本發(fā)明采用一些離散的、可拆卸卡板組成模具型面，通過更換卡板3可以實現(xiàn)模具型面的調(diào)整，滿足大尺寸整體壁板零件的時效成形要求，可大幅降低生產(chǎn)的時間和經(jīng)濟(jì)成本。本發(fā)明是一種基于熱壓罐的大型整體壁板蠕變時效成形工裝(如圖I所示)，包括支撐結(jié)構(gòu)I、基準(zhǔn)平臺2、卡板3、外側(cè)壁4、內(nèi)側(cè)壁6、限位底座7、墊板11與密封結(jié)構(gòu)等幾部分。支撐結(jié)構(gòu)I為框架結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)平臺2固定在支撐結(jié)構(gòu)I的平面上，基準(zhǔn)平臺2上放置m*n個限位底座7 (如圖2所示)，n=零件10長度/限位底座7的間距，其中限位底座7的間距為沿零件10的長度方向按零件10長度的I. 5-3%設(shè)定，m=3為沿零件10的寬度方向設(shè)置的限位底座7的個數(shù)，每個限位底座7上沿零件10毛坯的寬度方向均開有通槽，沿零件10的寬度方向上的三個限位底座7上的通槽在一個直線上，沿零件10的寬度方向上的三個限位底座7均勻分部在基準(zhǔn)平臺2上，沿零件10的寬度方向上的三個限位底座7位于兩邊的限位底座7上沿零件10毛坯的長度方向上開有通槽，沿零件10的長度方向上的η個限位底座7上的通槽在一個直線上；沿零件10的寬度方向上的三個限位底座7上的通槽內(nèi)放置卡板3，卡板3的兩側(cè)開有與沿零件10毛坯的長度方向上的限位底座7上的通槽位置相對應(yīng)的限位孔，限位孔與沿零件10毛坯的長度方向上的限位底座7上的通槽通過銷釘限位；沿搭建完成的限位底座7外圍安裝內(nèi)側(cè)壁6，內(nèi)側(cè)壁6的高度值低于基準(zhǔn)平臺2上所有卡板3兩端的最小高度值，內(nèi)側(cè)壁6的外圍安裝外側(cè)壁4，外側(cè)壁4的高度值大于墊板11和零件10放置于卡板3上后的高度值。墊板11置于卡板3上，墊板11的外形尺寸小于外側(cè)壁4形成的內(nèi)腔尺寸，墊板11的外形尺寸大于零件10毛坯的外形尺寸；沿外側(cè)壁4覆蓋透氣氈12，外側(cè)壁4外包裹真空袋9，真空袋9的邊緣與基準(zhǔn)平臺2邊緣通過密封膠8粘接。本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)I用來加強(qiáng)工裝的整體剛度，采用帶開孔的框架式結(jié)構(gòu)，開孔可以提高加熱過程中工裝的溫度場均勻性。支撐結(jié)構(gòu)I焊接到基準(zhǔn)平臺2下面，并設(shè)計了叉車孔5，便于移動、運(yùn)輸。在基準(zhǔn)平臺2上面焊有限位底座7 (共3*45個)，卡板3與限位底座7用銷釘配合連接。工裝的四周側(cè)壁是可拆卸的，共8塊，分別與限位底座7的側(cè)邊螺紋連接，并非焊接在基準(zhǔn)平臺2上，這樣設(shè)計既方便裝卸又能減少焊接帶來的變形和熱處理問題。沿工裝長度方向，外側(cè)壁4和限位底座7之間還設(shè)計了內(nèi)側(cè)壁6。外側(cè)壁4、內(nèi)側(cè)壁6和限位底座7三者螺紋連接。卡板3與零件10之間放置一塊墊板11，在外載荷作用下，零件10與墊板11貼合到卡板3上，墊板11起到完整型面的作用。為了便于密封，防止真空袋9在氣壓下“鉆進(jìn)”工裝內(nèi)，墊板11與四周側(cè)壁之間間隙小于3_。本發(fā)明采用可拆卸卡板式，涉及裝配過程，因此整個工裝的精度控制是一項關(guān)鍵技術(shù)。精度保證由兩方面確定一、每個卡板的型面精度。該精度靠每個卡板整體數(shù)控機(jī)加來保證。二、每個卡板之間的相對空間位置。支撐結(jié)構(gòu)I與限位底座7焊接到基準(zhǔn)平臺2后經(jīng)去應(yīng)力退火，對所有限位底座7依照數(shù)模進(jìn)行一體加工，這樣從高度方向、弦向和展向三方面保證卡板3之間的相對位置。限位底座7中的弦向定位槽與每個卡板的定位孔進(jìn)行銷釘配合，保證卡板3弦向的位置。每個限位底座7中與卡板3接觸平面是整體加工，可以保證在同一平面，從而保證卡板3高度方向一致。每個限位底座7的展向位置是整體依據(jù)數(shù)模確定，從而保證卡板3在展向的間距。本發(fā)明在放置熱壓罐加壓加溫之前，需要用真空袋9密封，并抽真空，因此在設(shè)計工裝時要考慮密封的可行性。密封真空袋9在基準(zhǔn)平臺2凸出四周側(cè)壁的位置上，如圖3、4所示。零件10表面與真空袋9之間覆蓋一層透氣氈12，其作用是當(dāng)熱壓罐中通入氬氣加壓時，防止真空袋9被工裝的棱角部位刮破。此外，為了防止真空袋9 “鉆進(jìn)”墊板11與側(cè)壁的間隙里造成真空袋9撕破，在外側(cè)壁4內(nèi)部設(shè)計了內(nèi)側(cè)壁6結(jié)構(gòu)(如圖5所示)，在透氣氈12的保護(hù)下可以防止真空袋9破壞。為了避免因熱膨脹系數(shù)不同而影響工裝精度，整個工裝選擇Q235鋼這一相同材料。支撐結(jié)構(gòu)I焊接到基準(zhǔn)平臺2 (尺寸為5907mmX 1145mmX 15mm),限位底座7的間距為120-130mm，三個限位底座7中居中的限位底座7的長度為350mm，兩邊的限位底座7的長度為 1 SOmnin本工裝用于7050鋁合金整體壁板蠕變時效成形試驗，零件毛坯尺寸大致為5500mmX 1200mm,零件毛還厚度5 16mm,沿弦向最小曲率半徑為9698mm,沿展向最小曲率
5半徑為42946mm。
權(quán)利要求
1.一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝，其特征是，工裝包括支撐結(jié)構(gòu)(I)、基準(zhǔn)平臺(2)、卡板(3)、限位底座(7)、內(nèi)側(cè)壁(6)、外側(cè)壁(4)、墊板(11)及密封結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)(I)為框架結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)平臺(2 )固定在支撐結(jié)構(gòu)(I)的平面上，基準(zhǔn)平臺(2 )上放置m*n個限位底座(7)，η=零件長度/限位底座(7)的間距，其中限位底座(7)的間距為沿零件的長度方向按零件長度的I. 5-3%設(shè)定，m=3為沿零件的寬度方向設(shè)置的限位底座(7)的個數(shù)，每個限位底座(7)上沿零件毛坯的寬度方向均開有通槽，沿零件的寬度方向上的三個限位底座(7)上的通槽在一個直線上，沿零件的寬度方向上的三個限位底座(7)均勻分部在基準(zhǔn)平臺(2)上，沿零件的寬度方向上的三個限位底座(7)位于兩邊的限位底座(7)上沿零件毛坯的長度方向上開有通槽，沿零件的長度方向上的η個限位底座(7)上的通槽在一個直線上；沿零件的寬度方向上的三個限位底座(7)上的通槽內(nèi)放置卡板(3)，卡板(3)的兩側(cè)開有與沿零件毛坯的長度方向上的限位底座(7)上的通槽位置相對應(yīng)的限位孔，限位孔與沿零件毛坯的長度方向上的限位底座(7)上的通槽通過銷釘限位；沿搭建完成的限位底座(7)外圍安裝內(nèi)側(cè)壁(6)，內(nèi)側(cè)壁(6)的高度值低于基準(zhǔn)平臺(2)上所有卡板(3)兩端的最小高度值，內(nèi)側(cè)壁(6)的外圍安裝外側(cè)壁(4)，外側(cè)壁(4)的高度值大于墊板(11)和零件放置于卡板(3 )上后的高度值。墊板(11)置于卡板(3 )上，墊板(11)的外形尺寸小于外側(cè)壁(4)形成的內(nèi)腔尺寸，墊板(11)的外形尺寸大于零件毛坯的外形尺寸；沿外側(cè)壁(4)覆蓋透氣氈(12)，外側(cè)壁(4)外包裹真空袋(9)，真空袋(9)的邊緣與基準(zhǔn)平臺(2)邊緣通過密封膠(8)粘接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝，其特征是，所述的支撐結(jié)構(gòu)(I)上開有透氣孔和叉車孔(5 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝，其特征是，所述的所有卡板(3)組成的空間曲面用于零件外形的成形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝，其特征是，所述的墊板(11)與外側(cè)壁(4)內(nèi)腔的間隙彡10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝，其特征是，所述基準(zhǔn)平臺(2 )上的限位底座(7 )沿零件的寬度方向上的三個限位底座(7 )中居中的限位底座(7)的長度為零件毛坯寬度的20-40%，三個限位底座(7)中兩邊的限位底座(7)的長度為居中的限位底座(7)的長度的30-50%。
全文摘要
本發(fā)明屬于鈑金成形技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于熱壓罐的整體壁板蠕變時效成形工裝。工裝包括支撐結(jié)構(gòu)、基準(zhǔn)平臺、卡板、限位底座、內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁、墊板及密封結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)平臺固定在支撐結(jié)構(gòu)的平面上，基準(zhǔn)平臺上安裝限位底座，四周安裝內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁。本發(fā)明時效成形模具采用可拆卸卡板形式，方便目標(biāo)型面調(diào)整，大大節(jié)約時間和經(jīng)濟(jì)成本。整個工裝尺寸大，精度高，可成形長度5.5米的整體壁板。工裝支撐結(jié)構(gòu)采用框架式，既滿足整體剛度要求，又能保證溫度場均勻。工裝的四周側(cè)壁可拆卸，既方便更換卡板，又能減少焊接帶來的變形和熱處理問題。設(shè)計獨(dú)特封裝結(jié)構(gòu)，在熱壓罐1.5MPa壓力下，密封袋不被破壞，保證密封效果。
文檔編號C21D1/00GK102925826SQ201210465308
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者曾元松, 王明濤, 黃遐 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所