一种薄板浅空腔零件橡皮成形方法及型胎与流程

本发明涉及飞机制造领域的钣金零件成形技术，具体是一种空腔钣金零件成形方法，尤其适用于双曲度薄板铝合金板制浅空腔零件橡皮成形。

背景技术：

橡皮成形是飞机钣金零件制造的一种常用的成形方法，是指用橡皮垫或者液压橡皮囊作为通用的凸模(或凹模)，将金属板料按照刚性凹模(或凸模)加工成形的方法。在成形过程中，橡皮既是传力介质，也起半模的作用，利用高压密闭环境下橡皮可任意变形，逐渐包覆刚性半模或填充模具空腔实现板料成形的柔性制造方法。目前公知的橡皮成形模具结构是由型胎和盖板组成，将板料放在型胎上，用盖板压紧非变形区定位板料，然后放入橡皮成形压力机上成形板料悬空区或空腔部分。

在飞机制造中，浅空腔零件橡皮成形一直是钣金制造领域热门研究课题之一，该类零件一般直接用于金属蜂窝芯胶接结构，对零件成形型面配合精度要求非常高，然而影响型面配合精度的主要缺陷如回弹、起皱、鼓动等问题一直未能解决，尤其是薄板浅空腔零件尤为明显。据分析薄板浅空腔零件成形缺陷产生主要原因有三个方面：一是由于空腔较浅板料弹性变形为主导致零件回弹较大；二是毛料相对厚度很小，抗压缩失稳的能力很弱导致零件易起皱；三是模具空腔封闭，成形时气体聚集于空腔凹型底部区域反作用力使板料产生鼓动。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于薄板浅空腔零件成形方法及型胎，利用板料完全包裹型胎、型胎空腔排气等措施实现增大板料塑性变形量、消除空气反作用力以克服零件回弹，鼓动、起皱等成形缺陷问题。

一种薄板浅空腔零件橡皮成形方法，包含型胎与零件板料，其特征在于；1)所述型胎上表面设有与浅空腔零件表面匹配的凹型面，且凹型底面均匀加深一定深度，在凹型面的底面转角R根部设有排气孔，型胎背面设有与排气孔相通的排气槽，围绕型胎凹型面的是环形的平面凸台；2)所述零件板料轮廓大于型胎平面凸台的外形轮廓；3)将所述零件板料淬火快速校平后定位到型胎上，加压成形，首先橡皮囊将周圈悬空区域的零件板料压紧包裹住型胎平面凸台的轮廓，阻碍平面凸台区域的零件板料起皱及向内流动，同时使凹型面的空腔密闭，最后在橡皮囊的作用下，凹型面空腔内的空气沿排气孔及排气槽排出，零件板料产生拉伸塑性变形贴合凹型面底部成形。

本技术发明的有益效果是，型胎模具结构简单，操作容易，能有效地消除零件橡皮囊液压成形后产生的回弹、起皱、鼓动等成形缺陷，满足金属胶接对该类薄板浅空腔零件提出的质量技术要求。

以下结合实施例附图对该申请作进一步详细描述；

附图说明

图1是薄板浅空腔零件结构示意

图2是成形图1零件所用的型胎结构示意

图3是本发明成形初始零件包边状态示意

图4是本发明成形结束零件状态示意

图中编号说明：1零件、2浅空腔、3型胎、4平面凸台、5大转角、6排气孔、7凹型面、8排气槽、9零件板料、10橡皮囊

具体实施方式

参见附图，图1是薄板浅空腔零件结构示意，该零件1的中部是一个下陷的浅空腔2，本申请的方法是将一个平板状的零件板料9通过型胎3进行橡皮成形为如图1所示的零件，图2是本申请提出的型胎结构，该型胎3上设有与浅空腔零件表面匹配的凹型面7，且凹型面7底部均匀加深一定深度，在凹型面7的底面转角R根部设有四个排气孔6，每个排气孔6通过一个排气槽8与外界连同，排气槽8设在型胎底部背面，与排气孔6相通，围绕型胎凹型面7的是环形的平面凸台4，平面凸台4通过大转角5形成光滑过渡的上表面和侧面。

选用的零件板料9的轮廓必须大于型胎平面凸台4的外形轮廓；零件成形时，将零件板料9淬火快速校平后定位到型胎3上，加压成形，首先橡皮囊10将周圈悬空区域的零件板料9压紧包裹住型胎平面凸台4的轮廓，阻碍平面凸台4区域的零件板料起皱及向内流动，同时使凹型面7的空腔密闭，最后在橡皮囊10的作用下，凹型面7的空腔内的空气沿排气孔6及排气槽8排出，零件板料9产生拉伸塑性变形贴合凹型面2底部成形。

需要补充说明的是，型胎3具有宽的平面凸台4的目的是可以增大零件板料9的压边面积，获得较大的压边力，增强零件板料9包边预拉伸作用，使浅空腔2中的板料可以充分拉伸胀形贴胎，减小回弹、鼓动、起皱的问题。光滑过渡的大转角5可以减少零件1转角处的材料收缩、抑制零件1转角处凸缘面起皱缺陷；型胎凹型面7的底部均匀加深的目的是可以有效补偿抵消零件弹性变形产生的回弹；型胎凹型面7底部的排气孔6可以有效排出凹型面7空腔内的空气，消除凹型面7空腔内空气压缩反作用力形成的鼓动；型胎排气孔6设在凹型面7底部转角R根部，该区域一般是橡皮成形时，型胎3对零件板料9作用力最小区域，也是零件板料9最后贴胎接触点，有利于保护零件1表面不被孔硌伤，同时也有利于完全地排出凹型面7空腔内空气；零件板料9在淬火快速校平后成形，可以利用铝板淬火后短时间内能保持材料良好的塑性成形性能的特性获得良好的橡皮成形效果。