一种板制对称的半弯管零件拉深成形方法及成形模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及飞机制造领域板制半弯管成形技术，具体是一种板制对称的半弯管零件拉深成形方法及成形模具，尤其适用于变曲率且互相对称的板制半弯管采用同套拉深模具一次成形。
【背景技术】
[0002]在飞机零件制造领域，存在大量形状、管径不同的管道象人体血管布满飞机各个角落；由于飞机设计结构及空间限制，为了满足躲避某些结构件要求，多数管道存在变曲率转弯现象。在飞机生产中该类零件一般采用板料分别对相互对称的半弯管单件拉深成形，然后再焊接组合成整体弯管。目前板制半弯管零件拉深成形的主要问题是，首先变曲率弯管及对称件形状不完全相同，必须对相互对称的半弯管分别采用两套模具拉深成形，增加了模具的数量；其次由于管壁内外两侧曲率差异大，单件半弯管拉深成形的缺陷是一侧因多料容易起皱而另一侧因缺料容易断裂；另外单件半弯管拉深成形的展开毛料一般为局部环形，展开毛料内外两侧与模具摩擦阻力差异明显，容易产生压偏现象。
[0003]在飞机设计生产中影响弯管成形质量的因数较多，所以对众多的弯管零件拉深成形会产生哪种缺陷、什么位置产生缺陷、缺陷产生的根源是什么、怎么克服缺陷产生等问题一直严重困扰工程技术人员；导致新产品研制拉深成形成功率较低，造成模具反复投产试制，引起大量成本及时间浪费。
【发明内容】
[0004]为了克服板制变曲率半弯管单件拉深成形方面的缺陷，本申请的目的在于提供一种板制对称的半弯管零件拉深成形方法及成形模具，该拉深方法及模具不仅可同时成形相互对称半弯管零件，而且可实现成形相互对称零件时受力互相补尝，克服单件半弯管拉深产生的缺陷。
[0005]一种板制对称的半弯管零件拉深成形方法，该半弯管零件为近视C形状的半管，已知半弯管零件的理论模型，其特征在于:1)根据半弯管零件的理论模型建立该零件拉深成形的工艺模型，该工艺模型由中间过渡区连接两个相互对称的近视C形状的半弯管零件的理论模型，形成一个近视S形状的半管模型，在S形状的半管模型的两端设有半球形工艺补充曲面，形成一个近视S形状的型腔，在该型腔的底面为环形补充法兰边；2)按照该工艺模型制作与补充法兰边轮廓相似的零件展开毛料；3)按照工艺模型制造拉深成形模具，该模具由下模、压边圈和上模组成；下模的基体是一个长方体的块状结构，在下模基体的上表面设有与工艺模型的内形吻合的S形凸型面，在S形凸型面两侧的下模基体上还设有多个顶杆通过孔，和两个凸出的导向柱；压边圈的基体也是一个长方体的块状结构，在压边圈的基体上设有与下模上的S形凸型面对应的S形通孔和与导向柱对应的两个第一导向孔；上模的基体同样是一个长方体的块状结构，在上模基体的下侧面上设有与下模S形凸型面对应的S形凹型面，该凹型面与工艺模型的外形吻合，上模基体的下侧面上还设有与导向柱对应的第二导向孔；4)将毛料放置到压边圈与上模之间，另有机床顶杆穿过下模基体上的顶杆通过孔，顶压在压边圈的基体上，使压边圈与上模压紧毛料法兰边区域后同步下降，下模基体上的导向柱依次穿过位于压边圈上的第一导向孔、位于上模基体上的第二导向孔，在下模的顶力作用下使毛料在上模的S形凹型腔内完成成形；5)按照半弯管及对称件的理论模型分别切割零件即可。
[0006]本申请的有益效果在于:
[0007]I)本申请拉深方法及拉深模具，实现了相互对称零件在一套模具上同时拉深成形，不仅提高成形效率，而且减少拉深模具数量。
[0008]2)本新型拉深模具通过设置导向机构，达到防止模具各部件间合模过程发生碰撞导致表面损伤，提高模具使用可靠性及寿命。
[0009]3)在压边圈与上模压紧状态下及下模凸型面顶力共同作用下，使毛料产生由增厚区向减薄区补充的胀形变形，同时到达防止减薄区开裂与增厚区起皱受力互补的成形效果，缓解单件拉深产生的起皱、断裂等缺陷。
[0010]4)本新型方法采用两端球形工艺补充曲面，可缓解成形时毛料完全覆盖凸模产生应力集中问题，达到较好胀形防皱效果。
[0011]以下结合实施例附图对本申请作进一步详细描述。
【附图说明】
[0012]图1是半弯管零件理论模型
[0013]图2是包含半弯管零件及其对称零件理论模型的工艺模型
[0014]图3是下模结构示意
[0015]图4压边圈结构示意
[0016]图5是上模结构示意
[0017]图6是拉深模具装配示意
[0018]图7是零件的成形原理示意
[0019]图中编号说明:1零件的理论模型、2对称件零件的理论模型、3工艺模型、4法兰边、5内侧、6外侧、7半球形工艺补充曲面、8中间过渡区、9下模、10导向柱、11顶杆通过孔、12S形凸型面、13压边圈、14S形状通孔、15第一导向孔、16上模、17第二导向孔、18S形凹型面、19展开毛料、20顶杆。
【具体实施方式】
[0020]首先是工艺模型的建模方法及成形受力原理
[0021]参见附图1、图2。图1展现的是已知的半弯管零件的理论模型1，该半弯管零件是一个近似C形状的半管，半管内侧5的弧线长度小于外侧6的弧线长度，该类变曲率弯管零件成形时其内侧5为成形变薄区，其外侧6为成形增厚区；图2是依据已知的零件理论模型I制作的成形所需的工艺模型3，该工艺模型3由中间过渡区8连接两个相互对称的近视C形状的半弯管零件的理论模型，形成一个近视S形状的半管工艺模型，该模型同时包含了零件的理论模型I及对称件2，在S形状的半管模型的两端设有半球形工艺补充曲面7，形成一个近视S形状的型腔，在该型腔的底面为环形补充法兰边4。拉深成形时，零件的内侧5变薄区的材料处于延伸缺料状态，零件外侧6增厚区的材料处于缩短多料状态，该工艺模型在S形状的两侧各分布有一个近视C形状的半弯管零件的变薄区内侧5和增厚区外侧6，成形时有利于增厚区对应位置的法兰边多余材料向变薄区对应位置法兰边转移，起到同时缓解增厚区起皱及变薄区开裂的作用，更加有利于零件的拉深成形。按照上述工艺模型3即可制作与补充法兰边外轮廓相似的零件展开毛料19。
[0022]其次是拉深成形模具的结构及操作方法
[0023]拉深成形模具的设计制造是按照工艺模型3来进行，该模具由下模9、压边圈13和上模16组成；如图3、图4和图5所示，下模9的基体是一个长方体的块状结构，在下模基体的上表面设有与工艺模型3的内形吻合的S形凸型面12，在S形凸型面12两侧下模的基体上还设有多个顶杆通过孔11和两个凸出的导向柱10 ;压边圈13的基体也是一个长方体的块状结构，在压边圈13的基体上设有与下模上的S形凸型面12对应的S形状通孔14和与两个导向柱10对应的两个第一导向孔15 ;上模的基体同样是一个长方体的块状结构，在上模基体的下侧面上设有与下模S形凸型面12对应的S形凹型面18，该凹型面与工艺模型3的外形吻合，上模基体的下侧面上还设有与导向柱10对应的第二导向孔17。
[0024]拉深成形时，将展开毛料19放置到压边圈13与上模16之间，机床顶杆20通过下模9的顶杆通过孔11顶压在压边圈的下表面，先压紧毛料法兰边4区域，然后压边圈13与上模16同步向下运动，下模9的导向柱10先后穿过压边圈13的第一导向孔15及上模16的第二导向孔17，确保凸型面12与凹型面18自动合模完成成形，最后按照半弯管及对称件的理论模型分别切割零件即可。
【主权项】
1.一种板制对称的半弯管零件拉深成形方法，该半弯管零件为近视C形状的半管，已知半弯管零件的理论模型，其特征在于:1)根据半弯管零件的理论模型建立该零件拉深成形的工艺模型，该工艺模型由中间过渡区连接两个相互对称的近视C形状的半弯管零件的理论模型，形成一个近视S形状的半管模型，在S形状的半管模型的两端设有半球形工艺补充曲面，形成一个近视S形状的型腔，在该型腔的底面为环形补充法兰边；2)按照该工艺模型制作与补充法兰边轮廓相似的零件展开毛料；3)按照工艺模型制造拉深成形模具，该模具由下模、压边圈和上模组成；下模的基体是一个长方体的块状结构，在下模基体的上表面设有与工艺模型的内形吻合的S形凸型面，在S形凸型面两侧的下模基体上还设有多个顶杆通过孔，和两个凸出的导向柱；压边圈的基体也是一个长方体的块状结构，在压边圈的基体上设有与下模上的S形凸型面对应的S形通孔和与导向柱对应的两个第一导向孔；上模的基体同样是一个长方体的块状结构，在上模基体的下侧面上设有与下模S形凸型面对应的S形凹型面，该凹型面与工艺模型的外形吻合，上模基体的下侧面上还设有与导向柱对应的第二导向孔；4)将毛料放置到压边圈与上模之间，另有机床顶杆穿过下模基体上的顶杆通过孔，顶压在压边圈的基体上，使压边圈与上模压紧毛料法兰边区域后同步下降，下模基体上的导向柱依次穿过位于压边圈上的第一导向孔、位于上模基体上的第二导向孔，在下模的顶力作用下使毛料在上模的S形凹型腔内完成成形；5)按照半弯管及对称件的理论模型分别切割零件即可。2.一种板制对称的半弯管零件拉深成形模具，包含下模、压边圈和上模，其特征在于:下模的基体是一个长方体的块状结构，在下模基体的上表面设有与工艺模型的内形吻合的S形凸型面，在S形凸型面两侧的下模基体上还设有多个顶杆通过孔，和两个凸出的导向柱；压边圈的基体也是一个长方体的块状结构，在压边圈的基体上设有与下模上的S形凸型面对应的S形通孔和与导向柱对应的两个第一导向孔；上模的基体同样是一个长方体的块状结构，在上模基体的下侧面上设有与下模S形凸型面对应的S形凹型面，该凹型面与工艺模型的外形吻合，上模基体的下侧面上还设有与导向柱对应的第二导向孔。
【专利摘要】一种板制对称的半弯管零件拉深成形方法及成形装置，根据半弯管零件的理论模型建立该零件拉深成形的工艺模型，该工艺模型由中间过渡区连接两个相互对称的近视C形状的半弯管零件的理论模型，形成一个近视S形状的型腔，在该型腔的底面为环形补充法兰边；按照工艺模型制作零件加工的展开毛料；按照工艺模型制造拉深成形模具，该模具由下模、压边圈和上模组成；将毛料放置到压边圈与上模之间，在下模的顶力作用下使毛料在上模的S形凹型腔内成形；最后按照半弯管零件的理论模型切割零件即可。
【IPC分类】B21D22/22, B21D37/12
【公开号】CN104985058
【申请号】CN201510413026
【发明人】倪兴屹, 刘波, 郭全庆, 马雄, 范子翠
【申请人】中航飞机股份有限公司西安飞机分公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月14日