一种用于小高度凸边零件的成形装置及方法
【专利摘要】本发明公开一种用于小高度凸边零件的成形装置及方法，包括第一型胎、第二型胎和芯子；第一型胎的外形与零件成形后的主体外形相匹配；第一型胎的一侧面为弧形型面Ⅰ，弧形型面Ⅰ的曲率与零件上弧形弯边的曲率相匹配；第二型胎具有第二型胎胎盖和第二型胎胎体，第二型胎胎盖的外形与零件主体的形状相匹配，第二型胎胎盖的一侧面为弧形型面II，弧形型面II的曲率与零件上弧形弯边的曲率相匹配；第二型胎胎盖上设有数个通孔Ⅰ，通孔Ⅰ与零件的凸边孔相匹配；第二型胎胎体上设有数个与通孔Ⅰ相对应的通孔II；芯子的外径与零件凸边孔的孔径相匹配。该装置具有结构紧凑、简单新颖等优点，可满足飞机钣金件生产中的极端特殊要求，其方法简单易行便于操作。
【专利说明】
一种用于小高度凸边零件的成形装置及方法
技术领域
[0001]本发明属于飞机零件成形加工领域，具体涉及一种用于小高度凸边零件的成形装置及方法。
【背景技术】
[0002]当前，在飞机零件的设计过程中，带有凸边的零件逐步增多，例如高度较短的凸边，形状复杂的凸边，不属于标准的凸边孔等，而且分布密集，已经成为当今飞机零件的趋势。如图1所示，该零件是隔板类零件，用于飞机框架类之间的连接，起到飞机不同部位之间的隔断作用，零件上具有短弯边式-凸边孔，弧形弯式-短凸边，直弯式-短凸边;若该零件其中某一个凸边或凸边孔出现问题，操作人员一般均采用手工修整的方法，但是对于结构复杂、零件精小的钣金件来说，工人的操作空间弥足珍贵，结构层次复杂的机构占用了大量的使用空间，再加上各种定位器和产品零件所挤占的空间，导致零件的手工修整空间未必规贝1J，修整过程未必有序，手工修整具有更换费时费力的缺陷，因此设计一种带有凸边型芯的，能够成形整个复杂零件的装置就成为解决这类问题的一个好的突破口。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，提供一种用于小高度凸边零件的成形装置及方法，通过利用第一型胎、第二型胎和芯子，配合液压成形机即可以实现在不规则的、特殊环境下的、非规定条件的成形，具有结构紧凑、简单新颖等优点，满足飞机钣金件生产中的极端特殊要求。
[0004]本发明采用的技术方案为:
[0005]—种用于小高度凸边零件的成形装置，所述零件具有主体，主体的边缘具有数条弧形弯边，数条直弯边，主体上具有数个凸边孔，包括第一型胎、第二型胎和芯子；
[0006]所述第一型胎的外形与零件成形后的主体外形相匹配，即第一型胎的横截面与零件主体相匹配;所述第一型胎的一侧面为弧形型面I，所述弧形型面I的曲率与零件上弧形弯边的曲率相匹配;所述第一型胎分为上下两部分，分别第一型胎胎盖和第一型胎胎体;成形时，零件主体位于第一型胎胎盖和第一型胎胎体之间；
[0007]所述第二型胎具有第二型胎胎盖和第二型胎胎体，所述第二型胎胎盖的外形与零件主体的形状相匹配，第二型胎胎盖的一侧面为弧形型面II，所述弧形型面II的曲率与零件上弧形弯边的曲率相匹配;第二型胎胎盖上设有数个通孔I，所述通孔I与零件的凸边孔相匹配;所述第二型胎胎体上设有数个与通孔I相对应的通孔II;成形时，零件主体位于第二型胎胎盖和第二型胎胎体之间；
[0008]所述芯子的外径与零件凸边孔的孔径相匹配，成形时，所述芯子通过与通孔I和通孔II的配合，加工零件上的凸边孔。
[0009]所述的一种用于小高度凸边零件的成形装置，所述第一型胎的一侧面具有数个弧形型面I，数个弧形型面I分别与零件上的数条弧形弯边相匹配。
[0010]所述的一种用于小高度凸边零件的成形装置，第二型胎胎盖的一侧面具有数个弧形型面II，数个弧形型面II分别与零件上的数条弧形弯边相匹配。
[0011]所述的一种用于小高度凸边零件的成形装置，所述芯子的外形与凸边孔形状相匹配，即芯子横截面的形状与凸边孔的孔型相匹配。
[0012]—种用于小高度凸边零件的成形方法，采用上述的一种用于小高度凸边零件的成形装置，具体包括如下步骤:
[0013]I)按照二维展开数据集铣切零件的展开外形；
[0014]2)利用第一型胎成形零件上的两个弧形弯边，具将零件置于第一型胎胎盖和第一型胎胎体之间，利用第一型胎上的弧形型面I和橡皮囊液压机配合成形零件上的两个弧形弯边；
[0015]3)利用第二型胎完成零件上直弯边的成形，利用第二型胎和芯子完成零件上凸边孔的成形;首先将零件置于第二型胎胎盖和第二型胎胎体之间，零件上已成形的弧形弯边与第二型胎胎盖配合，利用第二型胎胎体和橡皮囊液压机配合成形零件上的直弯边;利用芯子配合第二型胎上通孔I和通孔II完成零件上凸边孔的成形。
[0016]本发明具有以下有益效果:
[0017]本发明一种用于小高度凸边零件的成形装置是一种带有凸边型芯的，能够成形整个复杂零件的装置，方便具有较多凸边孔的小型钣金件的成形，具有结构紧凑、简单新颖的优点，可以实现在不规则的、特殊环境下的非规定条件的成形，满足飞机钣金件生产中的极端特殊要求。
[0018]本发明对于零件上凸边孔的成形，利用与凸边孔相适应的芯子，以达到增加液压成形的压力，使得短小的凸边靠胎。第二型胎胎盖和第二型胎胎体实行分开式，并且以两个弧弯边的形状来设计上盖板的形状，方便零件的取出。用MARC模拟软件模拟橡皮囊成形的加速度和速度，减少工人的手工校形，提高产品表面质量。提高隔板零件的生产效率，提高自我加工能力，满足大批量、快节奏生产速率要求。
【附图说明】
[0019]图1为零件结构示意图。
[0020]图2为第一型胎结构示意图。
[0021 ]图3为第二型胎结构示意图。
[0022]1-第一型胎，i.1-第一型胎胎体，I.2-第一型胎胎盖，I.3-弧形型面I; 2_第二型胎，2.1-第二型胎胎盖，2.2-第二型胎胎体，2.3-弧形型面II，2.4-通孔I，2.5-通孔II; 3-芯子;4-零件，4.1-主体，4.2-弧形弯边，4.3-直弯边，4.4-凸边孔。
【具体实施方式】
[0023]如图2-3所示一种用于小高度凸边零件4的成形装置，所述零件4具有主体4.1，主体4.1的边缘具有数条弧形弯边4.2，数条直弯边4.3，主体4.1上具有数个凸边孔4.4，包括第一型胎、第二型胎和芯子3;
[0024]如图2所示第一型胎的外形与零件4成形后的主体4.1外形相匹配，即第一型胎的横截面与零件4主体4.1相匹配;所述第一型胎的一侧面为弧形型面I1.3，所述弧形型面I1.3的曲率与零件4上弧形弯边的曲率相匹配;所述第一型胎分为上下两部分，分别第一型胎胎盖1.2和第一型胎胎体1.1;成形时，零件4主体4.1位于第一型胎胎盖1.2和第一型胎胎体1.1之间；
[0025]如图3所示第二型胎具有第二型胎胎盖2.1和第二型胎胎体2.2，所述第二型胎胎盖2.1的外形与零件4主体4.1的形状相匹配，第二型胎胎盖2.1的一侧面为弧形型面112.3，所述弧形型面112.3的曲率与零件4上弧形弯边的曲率相匹配;第二型胎胎盖2.1上设有数个通孔12.4，所述通孔12.4与零件4的凸边孔4.4相匹配;所述第二型胎胎体2.2上设有数个与通孔12.4相对应的通孔112.5;成形时，零件4主体4.1位于第二型胎胎盖2.1和第二型胎胎体2.2之间；所述芯子3的外径与零件4凸边孔4.4的孔径相匹配，成形时，所述芯子3通过与通孔12.4和通孔112.5的配合，加工零件4上的凸边孔4.4。所述芯子3的外形与凸边孔4.4形状相匹配，即芯子3横截面的形状与凸边孔4.4的孔型相匹配。
[0026]第一型胎的一侧面具有数个弧形型面I1.3，数个弧形型面I1.3分别与零件4上的数条弧形弯边相匹配。第二型胎胎盖2.1的一侧面具有数个弧形型面112.3，数个弧形型面112.3分别与零件4上的数条弧形弯边相匹配。
[0027]如图1所示此零件4是隔板类零件4，隔板类零件4在飞机的应用极为广泛，用于飞机各种框类零部件之间的连接，起到飞机不同部位之间的隔断作用，零件4通过导孔、定位孔与其他零件4进行铆接;该零件4上有两个弧形弯边，并且这两个弧形弯边都是二次弯边，不能闸压成形，零件4上还有四个短小的凸边孔4.4，仅仅液压成形很难使弯边靠胎，零件4上还有五个直弯边4.3，且五个直弯边4.3与两条弧形弯边异向，直弯边4.3与凸边孔4.4的凸边。且无论是弧形弯边、直弯边4.3还是凸边孔4.4的凸边，其相对于零件4主体4.1的凸出高度均小于7mm，一般为5mm-7mm。
[0028]—种用于小高度凸边零件4的成形方法，采用上述一种用于小高度凸边零件4的成形装置，成形前，根据实际使用需求，考虑使用时工人的操作舒适度和与周围环境的躲避情况，预测零件4生产中可能遇到的问题，运用Marc仿真工具，加载各个约束参数对组件成形过程进行模拟仿真，检查表面与裂纹情况，根据输出的点云数据及曲线修正和完善约束参数，同时可模拟在不同生产条件下的安全距离变化，确定零件4合理的生产过程，模拟橡皮囊成形过程中的速度与加速度变化，确定采用适当的模拟环境准确设置橡皮囊成形过程中的工艺参数。
[0029]成形过程具体包括如下步骤:
[0030]I)首先按照二维展开数据集铣切零件4的展开外形，并检查展开料的表面质量，表面是否存在裂纹或者较大的凹坑，若表面质量不合格不能进行下一道的成形工序，以免后续出现裂纹。
[0031]2)利用第一型胎成形零件4上的两个弧形弯边，具将零件4置于第一型胎胎盖1.2和第一型胎胎体I.I之间，利用第一型胎上的弧形型面11.3和橡皮囊液压机配合成形零件4上的两个弧形弯边;成形时由于这两个弧形弯边都具有二次弯边，橡皮囊成形可能会出现零件4弯边不靠胎的情况，因此需按照模拟的参数设置橡皮囊液压机的速度和加速度参数，尽量避免手工修整量，提高生产效率，改善零件4的表面质量。
[0032]3)利用第二型胎完成零件4上5个直弯边4.3的成形，利用第二型胎和芯子3完成零件4上4个凸边孔4.4的成形;首先将零件4置于第二型胎胎盖2.1和第二型胎胎体2.2之间，零件4上已成形的两个弧形弯边与第二型胎胎盖2.1配合，利用第二型胎胎体2.2和橡皮囊液压机配合成形零件4上的5个直弯边4.3;利用芯子3配合第二型胎上通孔12.4和通孔112.5完成零件4上4个凸边孔4.4的成形。
[0033]利用芯子3可以使短弯边在液压机上一次成形到位，减少了零件4的手工修整量，提高了生产效率，芯子3用于短弯边凸边孔4.4的增压作用。按照凸边孔4.4的形状设计芯子3的形状，以便在液压成形的过程中增加压力，使得凸边孔4.4的凸边靠胎。
[0034]成形时，按照模拟的参数设置橡皮囊液压机的速度和加速度参数，第二型胎胎盖2.1与第二型胎胎体2.2设置成分体式，第二型胎胎盖2.1的形状完全按照零件4上2个弧形弯边的形状进行设计，以便2次弯边不影响零件4的取出。
[0035]本发明目前应用于多种型号飞机隔板零件4的装配中，现场反馈使用情况良好，很多型号的飞机类似零件4的生产都在应用这种带有凸边型芯的装置来成形分布密集、形状复杂的凸边孔4.4，在不同的情况下都可以成形或者校形，充分满足了现场的生产需求。
【主权项】
1.一种用于小高度凸边零件的成形装置，所述零件具有主体，主体的边缘具有数条弧形弯边，数条直弯边，主体上具有数个凸边孔，其特征在于，包括第一型胎、第二型胎和芯子； 所述第一型胎的外形与零件成形后的主体外形相匹配，即第一型胎的横截面与零件主体相匹配;所述第一型胎的一侧面为弧形型面I，所述弧形型面I的曲率与零件上弧形弯边的曲率相匹配;所述第一型胎分为上下两部分，分别第一型胎胎盖和第一型胎胎体;成形时，零件主体位于第一型胎胎盖和第一型胎胎体之间； 所述第二型胎具有第二型胎胎盖和第二型胎胎体，所述第二型胎胎盖的外形与零件主体的形状相匹配，第二型胎胎盖的一侧面为弧形型面II，所述弧形型面II的曲率与零件上弧形弯边的曲率相匹配;第二型胎胎盖上设有数个通孔I，所述通孔I与零件的凸边孔相匹配;所述第二型胎胎体上设有数个与通孔I相对应的通孔II;成形时，零件主体位于第二型胎胎盖和第二型胎胎体之间； 所述芯子的外径与零件凸边孔的孔径相匹配，成形时，所述芯子通过与通孔I和通孔II的配合，加工零件上的凸边孔。2.如权利要求1所述的一种用于小高度凸边零件的成形装置，其特征在于，所述第一型胎的一侧面具有数个弧形型面I，数个弧形型面I分别与零件上的数条弧形弯边相匹配。3.如权利要求1所述的一种用于小高度凸边零件的成形装置，其特征在于，第二型胎胎盖的一侧面具有数个弧形型面II，数个弧形型面II分别与零件上的数条弧形弯边相匹配。4.如权利要求1所述的一种用于小高度凸边零件的成形装置，其特征在于，所述芯子的外形与凸边孔形状相匹配，即芯子横截面的形状与凸边孔的孔型相匹配。5.—种用于小高度凸边零件的成形方法，其特征在于，采用如权利要求1-4所述的一种用于小高度凸边零件的成形装置，具体包括如下步骤: 1)按照二维展开数据集铣切零件的展开外形； 2)利用第一型胎成形零件上的两个弧形弯边，具将零件置于第一型胎胎盖和第一型胎胎体之间，利用第一型胎上的弧形型面I和橡皮囊液压机配合成形零件上的两个弧形弯边； 3)利用第二型胎完成零件上直弯边的成形，利用第二型胎和芯子完成零件上凸边孔的成形;首先将零件置于第二型胎胎盖和第二型胎胎体之间，零件上已成形的弧形弯边与第二型胎胎盖配合，利用第二型胎胎体和橡皮囊液压机配合成形零件上的直弯边;利用芯子配合第二型胎上通孔I和通孔II完成零件上凸边孔的成形。
【文档编号】B21D35/00GK106001311SQ201610397565
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】刘娜, 杜建宇, 齐红德
【申请人】沈阳飞机工业（集团）有限公司