一种用于铝合金型材成形模具及其成形方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于铝合金型材成形模具，包括上模具(1)和下模具(3)，所述上模具(1)具有凸起部分(11)，所述凸起部分(11)的两侧为两个上模具肩部(12)，所述下模具3具有与所述凸起部分(11)相对应的凹陷部分(31)，所述凹陷部分的两侧为两个下模具肩部(32)，所述每个下模具肩部(32)表面下方处都设置有加热单元(6)，所述加热单元(6)由温度控制系统(4)进行温度控制。本发明的成形模具能够精确控制成形温度、成形时间。同时，本发明还提供了相应的成形方法，具有操作简单、成形精确高、对型材的厚度和强度没有限制的特点。
【专利说明】
一种用于铝合金型材成形模具及其成形方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于铝合金型材成形模具及其成形方法，特别是一种用于铝锂合金型材成形模具及其成形方法。
【背景技术】
[0002]减轻结构重量和提高服役性能是飞机结构设计的目标之一，第三代铝锂合金及其制造工艺技术是实现这一目标的有效途径和技术保障。第三代铝锂合金综合性能优于2000系铝合金，其克服了第二代铝锂合金的各向异性和韧性差的缺点，抗裂纹扩展能力大幅度提高；同时铝锂合金具有低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度、良好的耐腐蚀、可焊接等性能，与常规铝合金零件相比可减重5%?20%，使用寿命提高15%?20%等特性。
[0003]在大飞机结构中，大量的框类和长析类零件采用挤压型材制造，这类零件与蒙皮、隔框等零件的搭接处经常需要制造下陷，因此，型材零件的成形下陷技术是飞机钣金工艺中普遍应用的一种零件制造技术。一般来说，普通铝合金型材下陷主要有三种成形工艺，对于变形难度较低的下陷采用冷压下陷工艺直接成形，对于变形难度较大的下陷采用冷压下陷成形+热处理复合工艺或者热压下陷成形。热压下陷是把零件及模具加热到某一温度，进行压制成形下陷的加工方法，主要用于强度高、应力集中、敏感性强的材料制成的零件。
[0004]但由于铝锂合金型材硬料状态下延伸率一般小于8%，材料的塑性成形性能差，且该种材料有较大的屈强比，硬化趋势偏小，成形过程中大变形区的应变不易向邻区传播，若采用冷压下陷成形方法容易出现裂纹或因成形不够充分而出现严重的回弹。而铝锂合金的热处理工艺研究和应用还不成熟，导致铝锂合金型材尚不能应用冷压下陷成形+热处理复合工艺进行下陷成形。因此热压下陷工艺是铝锂合金下陷加工的主要方法。
[0005]鉴于第三代铝锂合金开发时间较晚，对其研究认识还处于初级阶段，尚未开展系统研究。部分涉及的铝锂合金材料在国外尚属新开发材料，对其材料性能、加工工艺标准、结构检测标准等相关技术资料的掌握还不够系统。同时由于铝锂合金对温度的敏感性高，成形温度、加热时间对最终零件性能影响较大，因此如何选择合理的时间、温度成为该工艺的难点。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，亟需一种能够控制成形温度、成形时间的成形模具。有鉴于此，本发明提供一种用于铝合金型材成形模具，包括上模具和下模具，所述上模具具有凸起部分，所述凸起部分的两侧为两个上模具肩部，所述下模具具有与所述凸起部分相对应的凹陷部分，所述凹陷部分的两侧为两个下模具肩部，所述每个下模具肩部表面下方处都设置有加热单元，所述加热单元由温度控制系统进行温度控制。
[0007]较优选地，所述铝合金型材为铝锂合金型材。
[0008]较优选地，所述下模具肩部表面下方处设置有热电偶，由所述热电偶测得所述下模具肩部的温度，并传输给所述温度控制系统。
[0009]较优选地，所述温度控制系统具有反馈控制功能，通过所述热电偶实时测量下模具肩部的温度，进而调节外部的电源参数，从而将所述下模具肩部的温度稳定在设定温度。
[0010]较优选地，从成形模具的侧面方向观察，待加工的型材坯料主要呈丁字形或L形，所述上模具和所述下模具结合之后，能够用于对所述型材坯料成型。
[0011]较优选地，所述丁字形或直角形的端部设有转弯部。
[0012]与此同时，本发明还提供了一种采用前述铝合金型材成形模具的铝合金型材成形方法，包括如下步骤:
[0013](b)使所述型材坯料位于所述上模具和所述下模具之间，并放置于所述下模具上；
[0014](C)加热所述下模具的所述加热单元，使所述下模具肩部达到待加工的所述型材坯料成形所需温度；
[0015](d)当位于所述下模具肩部处的所述型材坯料被加热到成形所需温度时，所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形；
[0016](e)关闭所述加热单元，待冷却后获得成形后的合金型材。
[0017]较优选地，在步骤(c)中，所述成形所需温度在110_160°C之间。
[0018]较优选地，在步骤(b)之前，还包括如下步骤(a):
[0019](a)在所述型材坯料表面涂覆润滑剂，避免所述型材坯料与所述上模具或所述下模具发生粘附。
[0020]较优选地，所述型材坯料上涂覆有温度指示材料，在步骤(d)中，当所述温度指示材料开始进行温度指示时，即认为位于所述下模具肩部处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。
[0021]较优选地，所述型材坯料上涂覆有的温度指示材料为熔化温度指示材料，在步骤
(d)中，当所述温度指示材料开始熔化时，即认为位于下模具肩部处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。
[0022]较优选地，所述型材坯料上涂覆有的温度指示材料为颜色温度指示材料，在步骤
(d)中，当所述温度指示材料开始变色时，即认为位于下模具肩部处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。
[0023]较优选地，在步骤(d)中，所述型材坯料2从被所述下模具肩部加热至成形所需温度的时间短于8分钟。
[0024]较优选地，使所述下模具肩部比待加工的所述型材坯料成形所需温度高5-10°C。
[0025]采用本发明上述提供的用于铝合金型材成形模具，并通过实施本发明提供的铝合金型材成形方法，能够取得如下有益效果:本发明的成形模具能够精确控制成形温度、成形时间;本发明的成形方法操作简单、成形精确高、对型材的厚度和强度没有限制。
[0026]与此同时，本发明还提供了一种用于铝合金型材成形模具，包括上模具和下模具，所述上模具具有凸起部分和至少一个肩部，所述下模具至少包括两个下模具的分模，各个下模具的分模紧密相邻布置，其中，对于任意两个相邻的下模具的分模，至少一个下模具的分模的上表面下方处设置有加热单元，用于对待加工型材坯料进行加热，所述加热单元由温度控制系统进行温度控制，其中，对于任意两个相邻的下模具的分模，至少一个下模具的分模受到此分模对应的弹性装置和限位装置的控制，所述弹性装置使得此分模能够沿着压模方向往返活动，其中，当待加工型材还料被所述加热单元加热时，所述分模对应的所述弹性装置能够推动此分模的上表面与待加工型材坯料的下表面接触，以实现此分模的加热单元对待加工型材坯料的加热；当加热完成并开始由上模具对待加工型材坯料进行下压时，各个相邻的所述分模的在各自分模对应的所述限位装置的控制下能够到达的最低限位点，各个分模所联合形成的下模具的上表面与所述上模具的下表面能够形成表面形状的对应配合。
[0027]较优选地，所述下模具包括两个分模，其中，一个分模是不能活动的，另一个分模是能活动的;或者两个分模都是能够活动的。
[0028]较优选地，所述下模具包括三个分模，其中，位于两边的两个分模是固定的；位于中间的一个分模是能够活动的。
[0029]较优选地，对于下模具中的每个能够沿着压模方向往返活动的分模，此分模对应的所述限位装置的最低限位点能够在压模方向上进行高低调节。
[0030]较优选地，各个能够活动的分模所对应的所述弹性装置是:弹簧式、橡胶式、液压式或气压式。
[0031]较优选地，所述铝合金型材为铝锂合金型材。
[0032]较优选地，下模具的各个分模的上表面的下方处设置有热电偶，由所述热电偶测得下模具的各个分模的上表面的温度，并传输给所述温度控制系统。
[0033]较优选地，所述温度控制系统具有反馈控制功能，通过热电偶实时测量下模具的各个分模的所述加热单元附近的上表面处的温度，进而调节外部的电源参数，从而将各个所述分模的所述加热单元附近的上表面处的温度稳定在设定温度。
[0034]与此同时，本发明还提供了一种采用前述铝合金型材成形模具的铝合金型材成形方法，包括如下步骤:
[0035](a)调节下模具的各个能够活动的分模对应的限位装置的最低限位点，使各个分模所联合形成的下模具的上表面与上模具的下表面能够形成表面形状的对应配合；
[0036](c)使型材坯料位于上模具和下模具之间，并放置于下模具上；
[0037](d)各个能够活动的分模对应的弹性装置推动此分模的上表面与待加工型材坯料的下表面接触；
[0038](e)加热下模具的各个分模的加热单元，使各个分模的加热单元附近的上表面处的温度达到待加工的型材坯料成形所需温度；
[0039](f)当各个分模的加热单元附近的上表面处的温度达到待加工的型材坯料成形所需温度时，上模具朝向下模具进行下压，对型材坯料进行成形；
[0040](g)关闭加热单元，待冷却后获得成形后的合金型材。
[0041]较优选地，在步骤(e)中，所述成形所需温度在110_160°C之间。
[0042]较优选地，在步骤(a)和步骤(C)之间，还包括如下步骤(b): (b)在所述型材坯料表面涂覆润滑剂，避免所述型材坯料与所述上模具或所述下模具发生粘附。
[0043]较优选地，所述型材坯料上涂覆有温度指示材料，在步骤(f)中，当所述温度指示材料开始进行温度指示时，即认为位于所述下模具的各个分模的加热单元附近的上表面处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。
[0044]较优选地，所述型材坯料上涂覆有的温度指示材料为熔化温度指示材料，在步骤(f)中，当所述温度指示材料开始熔化时，即认为位于所述下模具的各个分模的加热单元附近的上表面处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。
[0045]较优选地，所述型材坯料上涂覆有的温度指示材料为颜色温度指示材料，在步骤 (f)中，当所述温度指示材料开始变色时，即认为位于所述下模具的各个分模的加热单元附近的上表面处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。
[0046]较优选地，在步骤(f)中，所述型材坯料被所述下模具的各个分模的加热单元附近的上表面加热至成形所需温度的时间短于8分钟。
[0047]较优选地，使各个分模的加热单元附近的上表面的温度比待加工的所述型材坯料 (2)成形所需温度高5-10°C。
[0048]采用本发明提供的用于铝合金型材成形模具，并通过实施本发明提供的铝合金型材成形方法，能够取得如下有益效果:采用的下模具包含多个下模具分模，其中至少一部分下模具分模是能够沿着压膜方向进行上下活动的，并且辅之以弹性装置和限位装置，能够通过调节各个分模纤维装置的最低限位点，联合形成各种下模具的上表面形状，与对应的上模具进行相应配合，具有极强的通用性，同时由于可以采用多个下模具分模，因此，本发明的成形模具能够用于加工多个台阶的不规律形状的型材坯料，具有广泛用途。同时，本发明还能够根据需要把各个加热单元和各个热电偶可以布置在下模具的对应的分模上表面的靠近两端处或靠近一端处，也可以布置在对应的分模上表面的中间处，根据具体的加热需要进行布置，非常灵活。【附图说明】
[0049]图1是本发明的一种优选的用于铝合金型材成形模具的示意图。
[0050]图2是外部的待加工的型材坯料的截面示意图。[0051 ]图3是加工成形后的铝合金型材的立体示意图。[〇〇52]图4A是本发明的另一种优选的用于铝合金型材成形模具的下模具的第二分模被第二分模的弹性装置顶起时的示意图。[〇〇53]图4B是本发明的另一种优选的用于铝合金型材成形模具的下模具的第二分模被压下至最低限位点时的示意图。[〇〇54]图4C是本发明的另一种优选的用于铝合金型材成形模具加工得到的铝合金型材的立体示意图。
[0055]图5A是本发明的再一种优选的用于铝合金型材成形模具的下模具的第二分模被第二分模的弹性装置顶起且第三分模也被第三分模的弹性装置顶起时的示意图。[〇〇56]图5B是本发明的再一种优选的用于铝合金型材成形模具的下模具的第二分模被压下至第二分模的最低限位点且第三分模也被压下至第三分模的最低限位点时的示意图。 [〇〇57]图5C是本发明的再一种优选的用于铝合金型材成形模具加工得到的铝合金型材的立体示意图。【具体实施方式】
[0058]以下结合附图和具体实例对本发明作进一步详细的说明。为了论述的方便，采用 “上”、“下”、“左”、“右”对各个示意图中的方位进行指示，有利于论述的展开。
[0059]如图1所示，本发明提供了一种优选的用于铝合金型材成形模具。此处的铝合金型材中，可以包括其他各种金属元素，比如当加入锂元素时，即为铝锂合金型材。各种型材可以是整体型材，也可以是型材零件，对此没有限制。
[0060]在图1中，铝锂合金型材成形模具包括上模具1和下模具3。上模具1具有凸起部分 11，凸起部分11的两侧为两个上模具肩部12。下模具3具有与凸起部分11相对应的凹陷部分 31，凹陷部分的两侧为两个下模具肩部32。上模具肩部12与下模具肩部32的形状也是相对应的。
[0061]其中，上模具1在型材坯料2的成形过程中不需要加热。每个下模具肩部32表面下方处都设置有加热单元6,加热单元6由温度控制系统4进行温度控制。较优选地，加热单元6 为加热棒，下模具3的侧壁上设有加热孔，以便于加热棒的放置。更优选地，下模具肩部32表面下方处还设置有热电偶7,由热电偶7测得下模具肩部32的温度，并传输给温度控制系统 4。最优选地，温度控制系统4具有反馈控制功能，通过热电偶7实时测量下模具肩部32的温度，进而调节电源参数，从而将下模具肩部32的温度稳定在设定温度。
[0062]本发明的用于铝合金型材成形模具，不仅能够用于型材坯料2为薄壁平板的简单情形，型材坯料2还可以是各种复杂形状，本领域技术人员能够理解，此时的铝合金型材成形模具中的上模具1和下模具3与复杂形状的型材坯料2是相适配的。
[0063]如图2所示，为各种复杂形状的型材坯料2的剖面图。当各种复杂形状的型材坯料2 经过了本发明的用于铝合金型材成形模具的成形加工后，最后能够形成如图3所示的合金型材，为了更好地展示成型后的铝合金型材，将其进行上下颠倒过来的展示，更有利于观察到整个成型后的铝合金型材。具体而言，以图观察的方向作为正面方向，那么，从成形模具侧面方向观察，图2(i)中的型材坯料2主要呈丁字形；图2(ii)和(iii)中的型材坯料2主要呈L形。并且，在丁字形和L形的端部还可以设有转弯部，比如直角转弯部或者圆弧转弯部等。
[0064]以下部分，详细介绍采用上述用于铝合金型材成形模具对铝合金型材的优选的成形方法，包括如下步骤:
[0065](a)在型材坯料2表面涂覆润滑剂，避免型材坯料2与上模具1或下模具3发生粘附。 步骤为优选步骤，不是必不可少的。
[0066](b)使型材坯料2位于上模具1和下模具3之间，并放置于下模具3上。
[0067](c)加热下模具3的加热单元6,使下模具肩部32达到待加工的型材坯料2成形所需温度。较优选地，成形所需温度在110-160°C之间。更优选地，使下模具肩部32比待加工的型材坯料2成形所需温度高5-10°C。
[0068](d)当位于下模具肩部32处的所述型材坯料2被加热到成形所需温度时，上模具1 朝向下模具3进行下压，对所述型材坯料2进行成形。较优选地，型材坯料2从被下模具肩部 32加热至成形所需温度的时间短于8分钟。
[0069](e)关闭加热单元6,待冷却后获得成形后的合金型材。
[0070]通过图1，可以看出，在下压时，上模具1的凸起部分11能够精确地把型材坯体2的中部受压部分压入到下模具3的凹陷部分中去。与此同时，位于凸起部分11两侧上模具肩部12和位于凹陷部分31两侧的下模具肩部32能够有力地夹持住型材坯料2的两侧的非受压部分。由此实现精确的下压成形过程。[0071 ] 较优选地，对于上述步骤(d)，可以在型材坯料2上涂覆温度指示材料，当温度指示材料开始进行温度指示时，即认为位于下模具肩部32处的型材坯料2被加热到成形所需温度，进而上模具1朝向下模具3进行下压，对型材坯料2进行成形。温度指示材料可以有很多种，比如熔化温度指示材料，再比如颜色温度指示材料。
[0072]具体而言，型材坯料2上涂覆有的温度指示材料为熔化温度指示材料，在步骤(d) 中，当温度指示材料开始熔化时，即认为位于下模具肩部32处的型材坯料2被加热到成形所需温度，进而上模具1朝向下模具3进行下压，对型材坯料2进行成形。
[0073]再具体而言，型材坯料2上涂覆有的温度指示材料为颜色温度指示材料，在步骤 (d)中，当温度指示材料开始变色时，即认为位于下模具肩部32处的型材坯料2被加热到成形所需温度，进而上模具1朝向下模具3进行下压，对型材坯料2进行成形。
[0074]用于铝合金型材成形模具的铝合金型材成形方法适用于不同形状的铝锂合金型材的成形制造，比如图2中所示的各种复杂形状的型材坯料2,在经过上述成形方法的成形加工后，最后能够形成如图3所示的合金型材。本发明的成形方法操作简单、成形精确高、对型材的厚度和强度没有限制。
[0075]本发明的上述具体实施例相比现有技术具有以下优点:
[0076]采用本发明的成形模具和成形方法实现了铝锂合金压下陷结构件的成形，本发明的成形方法工艺方便、装置简单，其成形过程容易控制，可用于批量零件的生产。本发明成形模具结构可靠，成形方法操作简单、成形效率高、适用于多种截面形状、截面厚度和材料强度航空型材零件的制造。本发明采用仅对下模具采取加热方式，相对于加热炉直接加热、 上下模具全部加热等方式，本方法简化了上模具结构，无需对上模具进行加热，节约加热成本和模具制造费用，因此大大降低型材零件成本，属于绿色制造技术。[〇〇77]根据本发明的另一种优选方式，如图4A、图4B所示的用于铝合金型材成形模具的下模具，上模具1〇〇具有凸起部分111和一个肩部112。下模具300包括两个下模具的分模，分别为紧密相邻布置的下模具第一分模301和下模具第二分模302。[0〇78]较优选地，在下模具第一分模301的上表面下方处设置有第一分模加热单元61，用于对待加工型材坯料进行加热，第一分模加热单元61由温度控制系统(图中未示出)进行温度控制。同样优选地，在下模具第二分模302的上表面下方处设置有第二分模加热单元62， 用于对待加工型材坯料进行加热，第二分模加热单元62由温度控制系统(图中未示出)进行温度控制。[〇〇79]较优选地，下模具第一分模301是固定的，较优选地，也可以布置有第一分模热电偶71，其具体的加热方式与前述图1中所示的固定下模具300是类似的，故不赘述。此时，下模具第二分模302受到此分模对应的第二分模弹性装置92和第二分模限位装置82的控制。 第二分模弹性装置92使得此分模能够沿着压模方向(即图4A或图4B的上下方向)往返活动。 如图4A所示，当待加工型材坯料200被第二分模加热单元62加热时，第二分模302对应的第二分模弹性装置92能够推动(顶起)第二分模302的上表面并与待加工型材坯料200的下表面接触，以实现第二分模302的第二分模加热单元62对待加工型材坯料200的加热。作为一种极为具体的实施方式，如图4A和图4A所示，第二分模弹性装置92是弹簧，第二分模限位装置82是垫砖。根据实际需要，弹性装置还能够选择橡胶方式、液压方式、气缸方式等，限位装置能够选择各种硬接触式或缓冲接触式的限位结构。
[0080]较优选地，下模具的第二分模302的上表面的下方处设置有第二分模热电偶72,由第二分模热电偶72测得下模具的第二分模302的上表面的温度，并传输给温度控制系统(图中未示出)。最优选地，温度控制系统具有反馈控制功能，通过第二分模热电偶72实时测量下模具的第二分模302的上表面的温度，进而调节电源参数，从而将下模具第二分模302的上表面的温度稳定在设定温度。[〇〇811如图4B所示，当加热完成并开始由上模具100对待加工型材坯料200进行下压时， 第二分模302的在其对应的第二分模限位装置82的控制下能够到达的最低限位点。第一分模301和第二分模302联合形成的下模具300的上表面，此上表面与上模具100的下表面能够形成表面形状的对应配合。如图4C所示，为最后压模成型后的铝合金型材的立体示意图，为了更好地展示成型后的铝合金型材，将其进行上下颠倒过来的展示，更有利于观察到整个成型后的铝合金型材。
[0082]根据本发明的再一种优选方式，如图5A、图5B所示的用于铝合金型材成形模具的下模具，上模具1〇〇具有凸起部分111和第一肩部112、第二肩部113。下模具300包括三个下模具的分模，分别为紧密相邻布置的下模具第一分模301、下模具第二分模302、下模具第三分模303。[0〇83]较优选地，在下模具第一分模301的上表面下方处设置有第一分模加热单元61，用于对待加工型材坯料进行加热，第一分模加热单元61由温度控制系统(图中未示出)进行温度控制。同样优选地，在下模具第二分模302的上表面下方处设置有第二分模加热单元62， 用于对待加工型材坯料进行加热，第二分模加热单元62由温度控制系统(图中未示出)进行温度控制。同样优选地，在下模具第三分模303的上表面下方处设置有第三分模加热单元 63,用于对待加工型材坯料进行加热，第三分模加热单元63由温度控制系统(图中未示出) 进行温度控制。[〇〇84]较优选地，下模具第一分模301是固定的，较优选地，也可以布置有第一分模热电偶71，其具体的加热方式与前述图1中所示的固定下模具300是类似的，故不赘述。此时，下模具第二分模302受到此分模对应的第二分模弹性装置92和第二分模限位装置82的控制。 第二分模弹性装置92使得此分模能够沿着压模方向(即图4A或图4B的上下方向)往返活动。 如图4A所示，当待加工型材坯料200被第二分模加热单元62加热时，第二分模302对应的第二分模弹性装置92能够推动(顶起)第二分模302的上表面并与待加工型材坯料200的下表面接触，以实现第二分模302的第二分模加热单元62对待加工型材坯料200的加热。非常类似地，下模具第三分模302受到此分模对应的第三分模弹性装置93和第三分模限位装置83 的控制。第三分模弹性装置93使得此分模能够沿着压模方向(即图5A或图5B的上下方向)往返活动。如图5A所示，当待加工型材坯料200被第三分模加热单元63加热时，第三分模303对应的弹性装置93能够推动(顶起)第三分模303的上表面并与待加工型材坯料200的下表面接触，以实现第三分模303的第三分模加热单元63对待加工型材坯料200的加热。[〇〇85]较优选地，下模具的第二分模302的上表面的下方处设置有第二分模热电偶72,由第二分模热电偶72测得下模具的第二分模302的上表面的温度，并传输给温度控制系统(图中未示出)；类似地，下模具的第三分模303也设置有第三分模热电偶73。最优选地，温度控制系统具有反馈控制功能，通过第二分模热电偶72实时测量下模具的第二分模302的上表面的温度，进而调节电源参数，从而将下模具第二分模302的上表面的温度稳定在设定温度;类似地，第三分模303也是如此设置。[〇〇86]如图4B所示，当加热完成并开始由上模具100对待加工型材坯料200进行下压时， 第二分模302的在其对应的第二分模限位装置82的控制下能够到达的最低限位点;类似地， 第三分模303的在其对应的第三分模限位装置83的控制下能够到达的最低限位点。第一分模301、第二分模302和第三分模303联合形成的下模具300的上表面，此上表面与上模具100 的下表面能够形成表面形状的对应配合。如图5C所示，为最后压模成型后的铝合金型材的立体示意图，为了更好地展示成型后的铝合金型材，将其进行上下颠倒过来的展示，更有利于观察到整个成型后的铝合金型材。[〇〇87] 对于图4A、图4B、图4C和图5A、图5B、图5C中的实施例，各个加热单元和各个热电偶可以布置在下模具的对应的分模上表面的靠近两端处或靠近一端处，也可以布置在对应的分模上表面的中间处，也能够配合使用，这是可以根据具体情况选择的。[〇〇88]以上，分别对如图4A、图4B、图4C所示的另一种实施例和如图5A、图5B、图5C所示的再一种实施例的结构和形状进行了详细地描述。鉴于后一种实施例更具有一般性，因此，以下部分，根据图5A、图5B、图5C，详细介绍采用后一种用于铝合金型材成形模具对铝合金型材的优选的成形方法，包括如下步骤:
[0089](a)调节下模具的各个能够活动的分模对应的限位装置的最低限位点，使各个分模所联合形成的下模具的上表面与上模具的下表面能够形成表面形状的对应配合；
[0090](b)在型材坯料表面涂覆润滑剂，避免型材坯料与上模具或所述下模具发生粘附。
[0091](c)使型材坯料位于上模具和下模具之间，并放置于下模具上；
[0092](d)各个能够活动的分模对应的弹性装置推动此分模的上表面与待加工型材坯料的下表面接触；
[0093](e)加热下模具的各个分模的加热单元，使各个分模的加热单元附近的上表面处的温度达到待加工的型材坯料成形所需温度。较优选地，所述成形所需温度在110_160°C之间。
[0094](f)当各个分模的加热单元附近的上表面处的温度达到待加工的型材坯料成形所需温度时，上模具朝向下模具进行下压，对型材坯料进行成形；
[0095](g)关闭加热单元，待冷却后获得成形后的合金型材。
[0096]对于上述对铝合金型材的优选的成形方法中，在本发明第一个实施例中具体描述的各种优选技术方案，也都能够在此实施例的成形方法中予以运用。[〇〇97]如图5A、图5B、图5C所示，成形后的合金型材呈现出连续的台阶形状。事实上，可以采用更多的分模，比如第四分模、第五分模等。通过下模具的各个分模的联合使用，通过调节各个可活动分模的最低限位点，使得联合形成的下模具的上表面与上模具的下表面能够形成表面形状的对应配合，就能够实现此下模具与各种不同的上模具的相应配合，具有很强的通用性。[〇〇98]特别地，当下模具300由三个分模组成，其中，第一分模301和第三分模303都为固定分模，第一分模301和第三分模303的上表面齐平，第二分模302为活动分模且其最低限位点低于第一分模301和第三分模303的上表面时，即能实现与本发明的第一个实施例相同的技术效果。本实施例还能够通过调节第二分模限位装置82的最低限位点，进而调节第二分模的下凹程度，具体而言，可以根据需要，把第二分模限位装置82(比如垫砖)的最低限位点调节地较高或较低(比如把垫砖设置得较厚或较薄)，这是本发明的第一个实施例所不能实现的技术优势。
[0099]在此另一种和再一种实施例中，也能够实现对于图2所述的各种截面的待加工的型材坯料的压膜加工，比如截面主要呈丁字形或L形，只要把上模具和下模具做成适配的形状即可，与本发明第一个实施例中的方法是相同原理，故不赘述。[〇1〇〇]在此优选实施例中，本发明的第一个实施例中所用到的各种温度指示材料也是适用的，比如熔化温度指示材料或颜色温度指示材料等。其原理与本发明的第一个实施例中的相同，故不再赘述。
[0101]本发明的另一种和再一种实施例相比现有技术具有以下优点:
[0102]采用本发明的成形模具的下模具包含多个下模具分模，其中至少一部分下模具分模是能够沿着压膜方向进行上下活动的，并且辅之以弹性装置和限位装置，能够通过调节各个分模纤维装置的最低限位点，联合形成各种下模具的上表面形状，与对应的上模具进行相应配合，具有极强的通用性。由于可以采用多个下模具分模，因此，本发明的成形模具能够用于加工多个台阶的不规律形状的型材坯料，具有广泛用途。能够根据需要把各个加热单元和各个热电偶可以布置在下模具的对应的分模上表面的靠近两端处或靠近一端处， 也可以布置在对应的分模上表面的中间处，根据具体的加热需要进行布置。
[0103]对实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。 即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
【主权项】
1.一种用于铝合金型材成形模具，包括上模具(1)和下模具(3)，其特征在于， 所述上模具(1)具有凸起部分(11)，所述凸起部分(11)的两侧为两个上模具肩部(12)， 所述下模具3具有与所述凸起部分(11)相对应的凹陷部分(31)，所述凹陷部分的两侧为两个下模具肩部(32)，所述每个下模具肩部(32)表面下方处都设置有加热单元(6)，所述加热单元(6)由温度控制系统(4)进行温度控制。2.根据权利要求1所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，所述铝合金型材为铝锂合金型材。3.根据权利要求1或2所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，所述下模具肩部(32)表面下方处设置有热电偶(7)，由所述热电偶(7)测得所述下模具肩部(32)的温度，并传输给所述温度控制系统(4)。4.根据权利要求1或2所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，所述温度控制系统(4)具有反馈控制功能，通过热电偶(7)实时测量下模具肩部(32)的温度，进而调节外部的电源参数，从而将所述下模具肩部(32)的温度稳定在设定温度。5.根据权利要求4所述的铝合金型材成形模具，从成形模具的侧面方向观察，待加工的型材坯料(2)主要呈丁字形或L形，所述上模具(I)和所述下模具(3)结合之后，能够用于对所述型材坯料(2)成型。6.根据权利要求4所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，所述丁字形或直角形的端部设有转弯部。7.—种采用权利要求1-6中任意一种用于铝合金型材成形模具的铝合金型材成形方法，包括如下步骤: (b)使所述型材坯料(2)位于所述上模具(I)和所述下模具(3)之间，并放置于所述下模具⑶上； (c)加热所述下模具(3)的所述加热单元(6)，使所述下模具肩部(32)达到待加工的所述型材坯料(2)成形所需温度； (d)当位于所述下模具肩部(32)处的所述型材坯料(2)被加热到成形所需温度时，所述上模具(I)朝向所述下模具(3)进行下压，对所述型材坯料(2)进行成形； (e)关闭所述加热单元(6)，待冷却后获得成形后的合金型材。8.根据权利要求7所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述成形所需温度在110-160 °C之间。9.根据权利要求7所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，在步骤(b)之前，还包括如下步骤(a): (a)在所述型材坯料(2)表面涂覆润滑剂，避免所述型材坯料(2)与所述上模具(I)或所述下模具(3)发生粘附。10.根据权利要求7所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料(2)上涂覆有温度指示材料，在步骤(d)中，当所述温度指示材料开始进行温度指示时，即认为位于所述下模具肩部(32)处的所述型材坯料(2)被加热到成形所需温度，进而所述上模具(I)朝向所述下模具(3)进行下压，对所述型材坯料(2)进行成形。11.根据权利要求10所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料(2)上涂覆有的温度指示材料为熔化温度指示材料，在步骤(d)中，当所述温度指示材料开始熔化时，即认为位于下模具肩部(32)处的所述型材坯料(2)被加热到成形所需温度，进而所述上模具(I)朝向下模具(3)进行下压，对所述型材坯料(2)进行成形。12.根据权利要求10所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料(2)上涂覆有的温度指示材料为颜色温度指示材料，在步骤(d)中，当所述温度指示材料开始变色时，即认为位于下模具肩部(32)处的所述型材坯料(2)被加热到成形所需温度，进而所述上模具I朝向所述下模具(3)进行下压，对所述型材坯料(2)进行成形。13.根据权利要求7所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述型材坯料(2)从被所述下模具肩部(32)加热至成形所需温度的时间短于8分钟。14.根据权利要求7或8所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，使所述下模具肩部(32)比待加工的所述型材坯料(2)成形所需温度高5-10°C。15.一种用于铝合金型材成形模具，包括上模具和下模具，其特征在于， 所述上模具具有凸起部分和至少一个肩部， 所述下模具至少包括两个下模具的分模，各个下模具的分模紧密相邻布置， 其中，对于任意两个相邻的下模具的分模，至少一个下模具的分模的上表面下方处设置有加热单元，用于对待加工型材坯料进行加热，所述加热单元由温度控制系统进行温度控制， 其中，对于任意两个相邻的下模具的分模，至少一个下模具的分模受到此分模对应的弹性装置和限位装置的控制，所述弹性装置使得此分模能够沿着压模方向往返活动，其中，当待加工型材坯料被所述加热单元加热时，所述分模对应的所述弹性装置能够推动此分模的上表面与待加工型材坯料的下表面接触，以实现此分模的加热单元对待加工型材坯料的加热；当加热完成并开始由上模具对待加工型材坯料进行下压时，各个相邻的所述分模的在各自分模对应的所述限位装置的控制下能够到达的最低限位点，各个分模所联合形成的下模具的上表面与所述上模具的下表面能够形成表面形状的对应配合。16.根据权利要求15所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，所述下模具包括两个分模，其中， 一个分模是不能活动的，另一个分模是能活动的;或者两个分模都是能够活动的。17.根据权利要求15所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，所述下模具包括三个分模，其中， 位于两边的两个分模是固定的;位于中间的一个分模是能够活动的。18.根据权利要求15所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，对于下模具中的每个能够沿着压模方向往返活动的分模，此分模对应的所述限位装置的最低限位点能够在压模方向上进行高低调节。19.根据权利要求15所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，各个能够活动的分模所对应的所述弹性装置是:弹簧式、橡胶式、液压式或气压式。20.根据权利要求15所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，所述铝合金型材为铝锂合金型材。21.根据权利要求15所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，下模具的各个分模的上表面的下方处设置有热电偶，由所述热电偶测得下模具的各个分模的上表面的温度，并传输给所述温度控制系统。22.根据权利要求15所述的铝合金型材成形模具，其特征在于，所述温度控制系统具有反馈控制功能，通过热电偶实时测量下模具的各个分模的所述加热单元附近的上表面处的温度，进而调节外部的电源参数，从而将各个所述分模的所述加热单元附近的上表面处的温度稳定在设定温度。23.—种采用权利要求15-22中任意一种用于铝合金型材成形模具的铝合金型材成形方法，包括如下步骤: (a)调节下模具的各个能够活动的分模对应的限位装置的最低限位点，使各个分模所联合形成的下模具的上表面与上模具的下表面能够形成表面形状的对应配合； (c)使型材坯料位于上模具和下模具之间，并放置于下模具上； (d)各个能够活动的分模对应的弹性装置推动此分模的上表面与待加工型材坯料的下表面接触； (e)加热下模具的各个分模的加热单元，使各个分模的加热单元附近的上表面处的温度达到待加工的型材坯料成形所需温度； (f)当各个分模的加热单元附近的上表面处的温度达到待加工的型材坯料成形所需温度时，上模具朝向下模具进行下压，对型材坯料进行成形； (g)关闭加热单元，待冷却后获得成形后的合金型材。24.根据权利要求23所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，在步骤(e)中，所述成形所需温度在110-160 °C之间。25.根据权利要求23所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，在步骤(a)和步骤(c)之间，还包括如下步骤(b): (b)在所述型材坯料表面涂覆润滑剂，避免所述型材坯料与所述上模具或所述下模具发生粘附。26.根据权利要求23所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料上涂覆有温度指示材料，在步骤(f)中，当所述温度指示材料开始进行温度指示时，即认为位于所述下模具的各个分模的加热单元附近的上表面处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。27.根据权利要求26所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料上涂覆有的温度指示材料为熔化温度指示材料，在步骤(f)中，当所述温度指示材料开始熔化时，即认为位于所述下模具的各个分模的加热单元附近的上表面处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。28.根据权利要求26所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料上涂覆有的温度指示材料为颜色温度指示材料，在步骤(f)中，当所述温度指示材料开始变色时，即认为位于所述下模具的各个分模的加热单元附近的上表面处的所述型材坯料被加热到成形所需温度，进而所述上模具朝向所述下模具进行下压，对所述型材坯料进行成形。29.根据权利要求23所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，在步骤(f)中，所述型材坯料被所述下模具的各个分模的加热单元附近的上表面加热至成形所需温度的时间短于8分钟。30.根据权利要求23或24所述的铝合金型材成形方法，其特征在于，使各个分模的加热单元附近的上表面的温度比待加工的所述型材坯料(2)成形所需温度高5-10°C。
【文档编号】B21D37/10GK105945146SQ201610292802
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】陈保国, 何雪婷, 尹铂淞, 陈伟忠
【申请人】中国商用飞机有限责任公司, 上海飞机制造有限公司