一種板制對稱的半彎管零件拉深成形方法及成形模具的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及飛機制造領域板制半彎管成形技術，具體是一種板制對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稱的板制半彎管采用同套拉深模具一次成形。
【背景技術】
[0002]在飛機零件制造領域，存在大量形狀、管徑不同的管道象人體血管布滿飛機各個角落；由于飛機設計結構及空間限制，為了滿足躲避某些結構件要求，多數管道存在變曲率轉彎現象。在飛機生產中該類零件一般采用板料分別對相互對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稱件形狀不完全相同，必須對相互對稱的半彎管分別采用兩套模具拉深成形，增加了模具的數量；其次由于管壁內外兩側曲率差異大，單件半彎管拉深成形的缺陷是一側因多料容易起皺而另一側因缺料容易斷裂；另外單件半彎管拉深成形的展開毛料一般為局部環形，展開毛料內外兩側與模具摩擦阻力差異明顯，容易產生壓偏現象。
[0003]在飛機設計生產中影響彎管成形質量的因數較多，所以對眾多的彎管零件拉深成形會產生哪種缺陷、什么位置產生缺陷、缺陷產生的根源是什么、怎么克服缺陷產生等問題一直嚴重困擾工程技術人員；導致新產品研制拉深成形成功率較低，造成模具反復投產試制，引起大量成本及時間浪費。
【發明內容】
[0004]為了克服板制變曲率半彎管單件拉深成形方面的缺陷，本申請的目的在于提供一種板制對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成形相互對稱半彎管零件，而且可實現成形相互對稱零件時受力互相補嘗，克服單件半彎管拉深產生的缺陷。
[0005]一種板制對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連接兩個相互對稱的近視C形狀的半彎管零件的理論模型，形成一個近視S形狀的半管模型，在S形狀的半管模型的兩端設有半球形工藝補充曲面，形成一個近視S形狀的型腔，在該型腔的底面為環形補充法蘭邊；2)按照該工藝模型制作與補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；下模的基體是一個長方體的塊狀結構，在下模基體的上表面設有與工藝模型的內形吻合的S形凸型面，在S形凸型面兩側的下模基體上還設有多個頂桿通過孔，和兩個凸出的導向柱；壓邊圈的基體也是一個長方體的塊狀結構，在壓邊圈的基體上設有與下模上的S形凸型面對應的S形通孔和與導向柱對應的兩個第一導向孔；上模的基體同樣是一個長方體的塊狀結構，在上模基體的下側面上設有與下模S形凸型面對應的S形凹型面，該凹型面與工藝模型的外形吻合，上模基體的下側面上還設有與導向柱對應的第二導向孔；4)將毛料放置到壓邊圈與上模之間，另有機床頂桿穿過下模基體上的頂桿通過孔，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域后同步下降，下模基體上的導向柱依次穿過位于壓邊圈上的第一導向孔、位于上模基體上的第二導向孔，在下模的頂力作用下使毛料在上模的S形凹型腔內完成成形；5)按照半彎管及對稱件的理論模型分別切割零件即可。
[0006]本申請的有益效果在于:
[0007]I)本申請拉深方法及拉深模具，實現了相互對稱零件在一套模具上同時拉深成形，不僅提高成形效率，而且減少拉深模具數量。
[0008]2)本新型拉深模具通過設置導向機構，達到防止模具各部件間合模過程發生碰撞導致表面損傷，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下及下模凸型面頂力共同作用下，使毛料產生由增厚區向減薄區補充的脹形變形，同時到達防止減薄區開裂與增厚區起皺受力互補的成形效果，緩解單件拉深產生的起皺、斷裂等缺陷。
[0010]4)本新型方法采用兩端球形工藝補充曲面，可緩解成形時毛料完全覆蓋凸模產生應力集中問題，達到較好脹形防皺效果。
[0011]以下結合實施例附圖對本申請作進一步詳細描述。
【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稱零件理論模型的工藝模型
[0014]圖3是下模結構示意
[0015]圖4壓邊圈結構示意
[0016]圖5是上模結構示意
[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]圖中編號說明:1零件的理論模型、2對稱件零件的理論模型、3工藝模型、4法蘭邊、5內側、6外側、7半球形工藝補充曲面、8中間過渡區、9下模、10導向柱、11頂桿通過孔、12S形凸型面、13壓邊圈、14S形狀通孔、15第一導向孔、16上模、17第二導向孔、18S形凹型面、19展開毛料、20頂桿。
【具體實施方式】
[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近似C形狀的半管，半管內側5的弧線長度小于外側6的弧線長度，該類變曲率彎管零件成形時其內側5為成形變薄區，其外側6為成形增厚區；圖2是依據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8連接兩個相互對稱的近視C形狀的半彎管零件的理論模型，形成一個近視S形狀的半管工藝模型，該模型同時包含了零件的理論模型I及對稱件2，在S形狀的半管模型的兩端設有半球形工藝補充曲面7，形成一個近視S形狀的型腔，在該型腔的底面為環形補充法蘭邊4。拉深成形時，零件的內側5變薄區的材料處于延伸缺料狀態，零件外側6增厚區的材料處于縮短多料狀態，該工藝模型在S形狀的兩側各分布有一個近視C形狀的半彎管零件的變薄區內側5和增厚區外側6，成形時有利于增厚區對應位置的法蘭邊多余材料向變薄區對應位置法蘭邊轉移，起到同時緩解增厚區起皺及變薄區開裂的作用，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構及操作方法
[0023]拉深成形模具的設計制造是按照工藝模型3來進行，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的基體是一個長方體的塊狀結構，在下模基體的上表面設有與工藝模型3的內形吻合的S形凸型面12，在S形凸型面12兩側下模的基體上還設有多個頂桿通過孔11和兩個凸出的導向柱10 ;壓邊圈13的基體也是一個長方體的塊狀結構，在壓邊圈13的基體上設有與下模上的S形凸型面12對應的S形狀通孔14和與兩個導向柱10對應的兩個第一導向孔15 ;上模的基體同樣是一個長方體的塊狀結構，在上模基體的下側面上設有與下模S形凸型面12對應的S形凹型面18，該凹型面與工藝模型3的外形吻合，上模基體的下側面上還設有與導向柱10對應的第二導向孔17。
[0024]拉深成形時，將展開毛料19放置到壓邊圈13與上模16之間，機床頂桿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區域，然后壓邊圈13與上模16同步向下運動，下模9的導向柱10先后穿過壓邊圈13的第一導向孔15及上模16的第二導向孔17，確保凸型面12與凹型面18自動合模完成成形，最后按照半彎管及對稱件的理論模型分別切割零件即可。
【主權項】
1.一種板制對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連接兩個相互對稱的近視C形狀的半彎管零件的理論模型，形成一個近視S形狀的半管模型，在S形狀的半管模型的兩端設有半球形工藝補充曲面，形成一個近視S形狀的型腔，在該型腔的底面為環形補充法蘭邊；2)按照該工藝模型制作與補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；下模的基體是一個長方體的塊狀結構，在下模基體的上表面設有與工藝模型的內形吻合的S形凸型面，在S形凸型面兩側的下模基體上還設有多個頂桿通過孔，和兩個凸出的導向柱；壓邊圈的基體也是一個長方體的塊狀結構，在壓邊圈的基體上設有與下模上的S形凸型面對應的S形通孔和與導向柱對應的兩個第一導向孔；上模的基體同樣是一個長方體的塊狀結構，在上模基體的下側面上設有與下模S形凸型面對應的S形凹型面，該凹型面與工藝模型的外形吻合，上模基體的下側面上還設有與導向柱對應的第二導向孔；4)將毛料放置到壓邊圈與上模之間，另有機床頂桿穿過下模基體上的頂桿通過孔，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域后同步下降，下模基體上的導向柱依次穿過位于壓邊圈上的第一導向孔、位于上模基體上的第二導向孔，在下模的頂力作用下使毛料在上模的S形凹型腔內完成成形；5)按照半彎管及對稱件的理論模型分別切割零件即可。2.一種板制對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:下模的基體是一個長方體的塊狀結構，在下模基體的上表面設有與工藝模型的內形吻合的S形凸型面，在S形凸型面兩側的下模基體上還設有多個頂桿通過孔，和兩個凸出的導向柱；壓邊圈的基體也是一個長方體的塊狀結構，在壓邊圈的基體上設有與下模上的S形凸型面對應的S形通孔和與導向柱對應的兩個第一導向孔；上模的基體同樣是一個長方體的塊狀結構，在上模基體的下側面上設有與下模S形凸型面對應的S形凹型面，該凹型面與工藝模型的外形吻合，上模基體的下側面上還設有與導向柱對應的第二導向孔。
【專利摘要】一種板制對稱的半彎管零件拉深成形方法及成形裝置，根據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連接兩個相互對稱的近視C形狀的半彎管零件的理論模型，形成一個近視S形狀的型腔，在該型腔的底面為環形補充法蘭邊；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】CN104985058
【申請號】CN201510413026
【發明人】倪興屹, 劉波, 郭全慶, 馬雄, 范子翠
【申請人】中航飛機股份有限公司西安飛機分公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月14日