一种大尺寸钛合金筒体类零件整体热卷圆方法及其模具的制作方法
【专利摘要】本发明属于一种钣金及热加工领域，具体涉及一种大尺寸高强钛合金板材整体热卷圆成形方法及模具。它包括两端带吊耳的上模，上模两侧的吊耳挂有侧位压板，侧位压板下设有成形芯轴，成形芯轴下设有下模，下模上设有定位板组件及吊装螺钉。成形后的筒体件完全贴合在芯轴上，通过吊装出成形芯轴将其从一侧顺利取出，解决了取活难题。成形后的零件由于尺寸及形状精度较高，降低了后续的焊接及校形工序的难度，有利于提高焊接质量。其优点是，模具通过简单的结构变化，在没有增加斜楔和弹性装置的条件下，增加出上模吊耳及侧位压板，一次成形出常规工艺难以成形的大尺寸高强钛合金筒体类零件，降低了模具成本，并且减少了加工工序。
【专利说明】一种大尺寸钛合金筒体类零件整体热卷圆方法及其模具
【技术领域】
[0001]本发明属于一种钣金及热加工领域，具体涉及一种大尺寸高强钛合金板材整体热卷圆成形方法及模具，它适用于航空航天用高强钛合金等材料筒体类零件的整体热卷圆成形。
【背景技术】
[0002]当前，航空航天产品零部件正向轻量化、复杂化及整体化方向发展，其中有大量产品为圆筒形结构件。而高强钛合金等材料由于具有密度小、强度高，并具有良好的耐热、抗腐蚀性能等突出优点，已成为航空航天尖端领域中的理想结构材料。但由于高强钛合金性能特点，在普通成形条件下的变形抗力大、弹性模量小、冷压成形后回弹严重，冷成形加工十分困难，有许多零件由于材料，壁厚，直径大小等多种原因，根本无法用常规卷圆等工艺方法完成；而采用热成形时，常规的整体卷圆模具结构复杂，需要设计斜楔及弹性装置，通过模具的翻转实现整体圆筒形零件的成形与脱模，在高温条件下，对模具材料要求很高，模具成本上升，成形可靠性不高，并且受热压设备及模具结构的限制，筒体件不能完全成形到位，提高了后续焊接及校形工序的难度。而通过对热成形模具结构的改进设计，可以一次成形出常规工艺难以成形的大尺寸钛合金筒体类零件，并且减少了加工工序，缩短了制造周期，成形后的筒体件完全贴合在芯轴上，降低了后续的焊接及校形工序的难度，有利于提高焊接质量，提高筒体件的使用强度。整体热卷圆模具是钛合金零件成形质量的重要保证。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种大尺寸钛合金筒体类零件整体热卷圆方法及其模具，它能克服普通热冲压方法成形时成形不到位及模具成本较高，工序复杂，操作稳定性低等缺点，有效地保证筒体零件一次卷圆成形。成形出的零件质量可控性和稳定性好，通用性强，加工合格率高。
[0004]本发明是这样实现的，一种大尺寸钛合金筒体类零件整体热卷圆模具，它包括两端带吊耳的上模，上模两侧的吊耳挂有侧位压板，侧位压板下设有成形芯轴，成形芯轴下设有下模，下模上设有定位板组件及吊装螺钉。
[0005]所述的定位板组件为两套，吊装螺钉为8个。
[0006]一种钛合金板材整体热卷圆成形方法，在所述的模具处于开模状态时，成形芯轴由侧位压板吊装在两端带吊耳的上模下面，此时将需卷圆板材放置在下模上，由定位板组件固定其初始位置，在合模过程中，成形芯轴首先与板材接触，通过侧位压板传递压力机平台压力给成形芯轴，成形出下半圆，使板料成U形；移开左右侧位压板后，上模继续下行，板材导入上模型腔半圆内，并逐渐贴服在成形芯轴上，在完全合模后，保温保压成形出整个圆形筒体。
[0007]本发明的优点是，模具通过简单的结构变化，在没有增加斜楔和弹性装置的条件下，增加出上模吊耳及侧位压板，一次成形出常规工艺难以成形的大尺寸高强钛合金筒体类零件，降低了模具成本，并且减少了加工工序，缩短了制造周期，成形后的筒体件完全贴合在芯轴上，通过吊装出成形芯轴将其从一侧顺利取出，解决了取活难题。成形后的零件由于尺寸及形状精度较高，降低了后续的焊接及校形工序的难度，有利于提高焊接质量，提高筒体件的使用强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为一种大尺寸钛合金筒体类零件整体热卷圆模具总体结构示意图；
[0009]图2为开模状态模具结构示意图；
[0010]图3为下半圆成形完成模具结构示意图；
[0011]图4为图3的A-A向剖视图；
[0012]图5为图3的B-B向剖视图；
[0013]图6为侧位压板移开时模具结构示意图；
[0014]图7为合模状态模具结构示意图；
[0015]图8为开模取活结构示意图。
[0016]图中，I上模，2侧位压板，3成形芯轴，4下模，5定位板组件，6吊装螺钉，7金属板材。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍:
[0018]如图1所示，一种大尺寸钛合金筒体类零件整体热卷圆模具，它包括两端带吊耳的上模1，上模I两侧的吊耳挂有侧位压板2，侧位压板2下设有成形芯轴3，成形芯轴3下设有下模4，下模4上设有2套定位板组件5及8个吊装螺钉6。
[0019]在上模I设置两端吊耳，用于吊挂侧位压板2，利用左右侧位压板2吊装成形芯轴3下行并传递压力机平台压力，完成了板材的预成型，而后移开侧位压板2，上模I继续下行，完成模具合模，最终由两端带吊耳的上模1、成形芯轴3、下模4共同作用，完成了整个筒体的卷圆成形。
[0020]其中，左右侧位压板2吊装成形芯轴3下行到一定位置后，左右侧位压板2通过半圆弧与成形芯轴3的圆弧接触并传递压力机平台压力，相当于共同起到了模具成形时上模的作用，与下模4合模成形出下半圆，使板料成U形。
[0021]在完成了整个筒体的卷圆成形后，开模，将下平台移出，吊出成形芯轴3，从其一侧将圆筒零件取出，得到合格零件。
[0022]该钛合金零件为一种大尺寸钛合金筒体类零件，其直径尺寸为Φ 300，长度尺寸840。
[0023]首先将该模具固定在热成型压力机内加热，达到热成型温度700?750°C时，将待成形金属板材放置在下模，由定位板组件5固定其初始位置，如图2所示，此时模具处于开模状态，悬挂在吊耳上左右各I件侧位压板2贴于两端带吊耳的上模I侧壁，成形芯轴3通过两端小圆柱由侧位压板吊装在上模下面。
[0024]此时热压力机上平台逐渐下行，成形芯轴3和待成形金属板材接触，并依靠成形芯轴本身的重力将板材压入下模型腔，直到热压力机上平台继续下行带动两端带吊耳的上模I到达如图3所示位置处，此时，两端带吊耳的上模I通过4处吊耳在A处将压力传递给侧位压板2，侧位压板于左右两端B处压住成形芯轴3，此时，成形芯轴起模具上模的作用，将板材压合在下模4上，板材压成U形，这时下半圆已经成形到位。
[0025]接下来，操作热压力机，让上平台稍微上升，以卸掉侧位压板2对成形芯轴3的合模压力，然后由操作工人将两侧侧位压板2脱出成形芯轴3，向外拉至吊耳外侧，如图6所示，这时侧位压板已经不能施力给成形芯轴3，但由于板材下半圆已经成形到位，成形芯轴由于重力作用仍然留在下模4型腔内压住板材。当热压力机再次下行时，侧位压板已经完成了它的作用，只是吊挂在上模两侧跟随下行，不再受力。而在两端带吊耳的上模I的下行过程中，U形件两边逐步被导入上模半圆内，随着两端带吊耳的上模I最后到达合模位置时，如图7所示，上模已将板材完全压合在成形芯轴3上。此时，筒体形状零件已经成形到位，由两端带吊耳的上模1，成形芯轴3，下模4形成的封闭型腔已经将板材形状固定。在一定温度下保压一定时间，圆形筒体成形完成。
[0026]开模，此时，两端带吊耳的上模I带动两侧侧位压板2上行，而成形芯轴3与零件一起留在下模4中，如图8所示，将下平台移出，吊出成形芯轴3，从其一侧将圆筒零件取出，得到合格零件。
【权利要求】
1.一种大尺寸钛合金筒体类零件整体热卷圆模具，其特征在于:它包括两端带吊耳的上模(1)，上模(I)两侧的吊耳挂有侧位压板(2)，侧位压板(2)下设有成形芯轴(3)，成形芯轴(3 )下设有下模(4 )，下模(4 )上设有定位板组件(5 )及吊装螺钉(6 )。
2.如权利要求1所述的一种大尺寸钛合金筒体类零件整体热卷圆模具，其特征在于:所述的定位板组件(5)为两套，吊装螺钉(6)为8个。
3.一种钛合金板材整体热卷圆成形方法，其特征在于:在如权利要求1所述的模具处于开模状态时，成形芯轴(3)由侧位压板(2)吊装在两端带吊耳的上模(I)下面，此时将需卷圆板材放置在下模(4)上，由定位板组件(5)固定其初始位置，在合模过程中，成形芯轴(3)首先与板材接触，通过侧位压板(2)传递压力机平台压力给成形芯轴(3)，成形出下半圆，使板料成U形；移开左右侧位压板(2 )后，上模(I)继续下行，板材导入上模(I)型腔半圆内，并逐渐贴服在成形芯轴(3)上，在完全合模后，保温保压成形出整个圆形筒体。
【文档编号】B21D37/10GK103801596SQ201410051807
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】李妍华, 王猛团, 刘萍, 胡宝林 申请人:北京航星机器制造有限公司