一种恒温箱多点时效调压立柱装置的制作方法

本发明是一种恒温箱多点时效调压立柱装置，属于时效成形领域。

背景技术：

目前新型飞机广泛采用高筋条整体壁板作为飞机的主要承力部件，针对整体壁板成形难题国际上发展了时效成形技术，即利用金属的应力松弛效应，对整体壁板施于一定预载荷使其变形，加温后使部分弹性变形转化为塑性变形的一种成形方法。时效成形具有成形精度相对较高、可重复性好以及残余应力小等优点。时效成形离不开模具，一般情况下，时效成形模具主要可以分为整体式、框板式和多点式。整体式模具是使用数控机床在整块金属板上加工出完整连续的模具型面；框板式模具介于整体式模具和多点式模具，使用若干块加工有型面的肋板，相互之间间隔一定距离构成型面；多点模具是将成形模具型面离散化，使用一组相对高度可调的立柱代替整体式模具型面。多点成形技术以立柱的高度调整代替模具型面的加工，节省了模具的设计和制造费用，能够快速响应产品设计的变化，缩短周期。普通的多点时效模具示意图如图1所示，包括立柱1-1、立柱固定板1-2、立柱导向板1-3、垫板1-4、壁板1-5和整体凹模1-6。立柱1-1可以是由标准螺钉搭配球头螺帽制成，通过调节各个立柱的高度使得板料贴模即可。但是若各个立柱对壁板所施加的载荷不同，则会有时效成形后零件翘曲的可能性，影响成形精度，所以开发一种压力可调立柱非常有意义。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：为了解决壁板多点时效成形后由于各个位置残余应力不同而造成壁板翘曲影响壁板成形精度的问题，发明了一种恒温箱多点时效调压立柱装置。

本发明的技术方案是：一种恒温箱多点时效调压立柱装置，其特征在于，包括若干结构相同的立柱；所述立柱包括定位螺塞3-5、弹簧3-7、撑杆3-9、球头螺帽3-10和丝杠螺母机构；所述撑杆3-9外壁上设有刻度，一端和球头螺帽3-10连接；弹簧3-7一端与撑杆3-8固连，另一端与定位螺塞3-5固连；所述若干结构相同的立柱穿过外部立柱盖板、立柱固定板和导向卡板上设有的若干通孔，整齐排列，先调节效成形前的壁板上方变形最大处对应的立柱，丝杠螺母机构将螺母的旋转运动转化为丝杠的轴向运动，使得撑杆3-8先带动球头螺母3-10接触时效成形前的壁板，然后球头螺母3-10继续压紧时效成形前的壁板使其贴合模具后，其他立柱将从壁板变形最大处向变形最小处进行调节；调节撑杆3-9上的刻度变化量，通过保证刻度变化量相同，保证各个立柱中弹簧3-7所产生的压缩量相同，使得时效成形前的壁板每一点处的应力相同。

本发明的进一步技术方案是：所述丝杠螺母机构包括螺纹套3-4和空心丝杠3-6；螺纹套3-4为一端开口一端封闭的空心柱状体，空心丝杠3-6为空心柱状体，其中一端与定位螺塞3-5螺纹连接，该端与螺纹套3-4的开口端螺纹连接；空心丝杠3-6另一端内壁与撑杆3-9外壁间隙配合，空心丝杠外壁设为平面，与外部导向卡板间隙配合，起到止转作用；撑杆3-9在空心丝杠3-6空腔内能够进行轴向运动；螺纹套3-4和空心丝杠3-6轴线相互重合；螺纹套3-4开口端设有内螺纹，当螺纹套3-4轴向旋转时，因空心丝杠3-6外壁设有的平面，空心丝杠3-6轴向运动。

本发明的进一步技术方案是：还包括旋钮3-1，旋钮和螺纹套3-4连接，带动螺纹套3-4进行旋转。

本发明的进一步技术方案是：所述空心丝杠3-6小径端前端处设为锥面，便于人员操作时从立柱上方查看刻度。

本发明的进一步技术方案是：所述撑杆为柱状体，远离刻度一端能够卡在空心丝杠3-6内腔的台阶处，使得空心丝杠3-6带动撑杆3-9进行轴向运动时，实现撑杆3-9卡住定位，撑杆3-9靠近刻度一端的前端设有螺纹，便于与球头螺帽3-10连接。

本发明的进一步技术方案是：所述若干结构相同的立柱组成多点时效模具，完成对壁板的固定贴模后，放入恒温箱内，对待成形部件进行时效成形。

本发明的进一步技术方案是：所述定位螺塞3-5为柱状体，外壁为二级阶梯状，大径端外壁设有螺纹，且大径端的端面上设有凹槽，便于将定位螺塞拧入空心丝杠3-6内。

本发明的进一步技术方案是：所述撑杆轴向运动的距离大于初始状态下球头螺帽3-10与成形前壁板之间的距离，即所要成形的壁板最高点和最低点在丝杠螺母机构中丝杠的行程范围之内。

本发明的进一步技术方案是：所述弹簧3-7压缩量大于等于壁板成形前和成形后在成形前壁板平面相垂直方向上的变化量，即所述弹簧的压缩量满足壁板成形所需要的力)。

发明效果

本发明的技术效果在于：本发明提出的一种恒温箱多点时效调压立柱装置，结构简单，可以实现各个立柱对壁板所施加的载荷基本相同，避免了时效过程中应力的分布不均，提高了最后的时效成形精度。

附图说明

图1为现有技术多点时效原理图。

图2为该调压立柱结构示意图。

图3为该调压立柱的原理图及安装示意图。

图4为螺纹套(3-4)示意图。

图5定位螺塞(3-5)示意图。

图6为空心丝杠(3-6)示意图。

图7为撑杆(3-9)示意图。

附图标记说明：1-1.立柱1-2.立柱固定板1-3.立柱导向板1-4.垫板1-5.壁板1-6.成形凹模.3-1.旋钮3-2.立柱盖板3-3.立柱固定板3-4.螺纹套3-5.定位螺塞3-6.空心丝杠3-7.弹簧3-8.导向卡板3-9.撑杆3-10.球头螺母3-11.成形壁板

具体实施方式

本发明的主要思想是首先利用丝杠螺母机构将各个立柱调至与壁板接触，其中该丝杠螺母机构为螺母固定丝杠移动，然后利用弹簧压缩量继续下调立柱使得各个立柱对壁板的载荷相等。

本发明是通过以下方案实现的：一种恒温箱多点时效调压立柱装置，如图3所示，包括1个旋钮3-1(亦可以是内六方螺钉直接固定在螺旋套4上)、1个螺纹套3-4、1个定位螺塞3-5、1个空心丝杠3-6、1个弹簧3-7、1个撑杆3-9、1个球头螺母3-10；图中3-2为立柱盖板，3-3为立柱固定板，3-8为导向卡板，3-11为所要成形的壁板。本实施例中，壁板厚度为2cm，采用铝合金材料制成，材料为可时效强化铝合金，如al2124)。

旋钮3-1通过过盈配合或者其他连接方式与螺纹套3-4固连，通过旋转旋钮3-1来达到螺纹套3-4的旋转。

螺纹套3-4(丝杠螺母机构中螺母)为一空心筒体，如图4所示，其内部有螺纹实现空心丝杠3-6的平动，外部为阶梯状柱形，用于将调压立柱安装在立柱固定板3-3上，且其外壁与立柱固定板为间隙配合。

定位螺塞3-5用于将弹簧固定在空心丝杠3-6中，其上部槽用于定位螺塞的拧入，下部有弹簧定位柱用于弹簧的定位，中间段车有螺纹，如图5所示。

空心丝杠3-6如图6所示，它为阶梯柱状空心结构；直径较大段外表面车有螺纹，用于与螺纹套3-4的内孔螺纹段配合实现传动；直径较小段与导向卡板为间隙配合，且长度方向铣削一平面，用来止转实现平动，该段前部一小段为锥面，方便看清刻度；其内部结构为一阶梯孔，孔径较大段口部车有螺纹用于和定位螺塞3-5连接，孔径较小段与撑杆3-9为间隙配合，其前段与撑杆3-9无配合。

弹簧3-7为压簧，用定位螺塞3-5下部定位柱和撑杆3-9上部定位柱定位，初始状态有一定的压缩量，保证立柱接触壁板即有压缩。该调压立柱在使用时，只要保证所要成形的壁板的最高点和最低点在立柱中丝杠螺母机构空心丝杠的行程范围之内即可，所要时效成形的力，只要弹簧压缩量满足即可。

撑杆3-9为阶梯圆柱杆体，如图7所示，其上部有弹簧定位柱；与定位柱相接段为一台阶，该台阶与空心丝杠3-6孔径较大段底部接触；长度较长段与空心丝杠3-6孔径较小段为间隙配合，且其上标有刻度，初始状态下，空心丝杠3-6直径较小段锥面末端与刻线对齐；撑杆3-9末段为螺纹段，用于连接球头螺帽3-10。

球头螺帽3-10为标准球头螺帽。

具体实施时，可以通过以下步骤：

1)首先将该调压立柱末端球头螺帽去掉，同时调节好导向卡板3-8的上下位置。

2)然后将每个调压立柱从末端螺纹段依次装入立柱固定板3-3和导向卡板3-8，并使其导向正常后，将球头螺帽3-10装入调压立柱。

3)进一步地，先调节变形量最大的地方的立柱，使其贴模，并调节至要求力的大小，然后从最大变形处依次调节各个立柱使其满足贴模和力的要求。

4)进一步地，将整套多点时效模具放入恒温箱内，按照工艺参数进行时效成形。