一种钛合金筒形点阵轻量化结构件成形模具的制作方法

文档序号:10164396
一种钛合金筒形点阵轻量化结构件成形模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钛合金筒形点阵轻量化结构件成形模具,属于机械技术领域。
【背景技术】
[0002]轻量化对于飞行器的装载、运输以及射程、飞行速度等方面均有较大影响。点阵轻量化结构借用了晶体点阵的概念,其实际意义为具有周期性重复单元的空间网络结构。该结构具有极佳的轻质、高强;抗爆炸、抗弹道冲击;高效散热、隔热;吸收电磁波性能;吸声性能及多功能可设计性,是当前国际学术界公认的最有前景的新一代超轻质高强结构之一,相比于其他轻量化结构,点阵结构更适用于航空航天飞行器高承载、轻重量的关键部件中,因而在航空航天领域具有十分广阔的应用前景。点阵结构件主要承力部位在于其芯层的复杂三维结构,根据不同芯层构型可分为Kagome点阵、单层金字塔点阵、双层金字塔点阵、单层波纹板及双层波纹板等。采用有限元分析的方法,综合考虑质量效率和失效模式,金字塔结构与带有金字塔子结构特征的Kagome结构为最佳构型。然而,钛合金室温塑性差、回弹严重,难以得到高尺寸精度的金字塔及其子结构的产品。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供了一种钛合金筒形点阵轻量化结构件成形模具,可用于制造高尺寸精度、无残余应力的三维复杂结构产品,解决了目前市场该类产品短缺的现状。
[0004]为了解决上述问题,本实用新型的技术方案如下:一种钛合金筒形点阵轻量化结构件成形模具,该模具包括内模具1、外模具2、冲头3和加载模具4 ;其中:外模具2套于内模具1外部,冲头3与外模具2连接,加载模具4扣在内模具1、外模具2和冲头3的外部;
[0005]所述内模具1包括圆柱形柱体11和底座12,圆柱形柱体11上设有向柱体11内部凹陷的凹槽111,底座12上表面设有与柱体11底面同心的圆环形凸起121 ;所述外模具2呈圆筒形,外模具2 —端设有与圆环形凸起121相配合的装配槽21,外模具2表面设有与凹槽111相对应的预留加载通道22 ;所述冲头3包括直角梯形板31和直角梯形板31直角腰所在的矩形平面上的、与矩形平面垂直的凸起32,所述凸起32顶端平面与凹槽111底面相吻合;所述加载模具4呈倒圆台形,加载模具4内部型腔下表面直径大于上表面的直径,加载模具4无下底面。
[0006]优选地,所述凹槽111和预留加载通道22均呈点阵排布。
[0007]优选地,所述凹槽111底面与凸起32顶端平面均呈环向圆弧形。
[0008]优选地,所述预留加载通道22,尺寸大于凸起32的尺寸。
[0009]优选地,所述加载模具4底部直径小于各个冲头3与外模具2连接后各冲头3底部边缘所形成的最大圆的直径。
[0010]更优选地,所述加载模具4底部直径小于各个冲头3与外模具2连接后各冲头3底部边缘所形成的最大圆的直径1-2_。
[0011]优选地,所述加载模具4,内侧锥面与冲头锥面相配合。
[0012]优选地,所述加载模具4,内侧锥面呈15°。
[0013]优选地,内模具1、外模具2、冲头3和加载模具4可以组合和拆卸。
[0014]本实用新型具有以下特征:
[0015]1)本实用新型针对一种基于金字塔子结构的筒形点阵轻量化结构产品设计并制作了成形模具。通过模具型腔与冲头的配合,保证多镶块高精度协同进给,实现一次加载完成所有点阵晶格的同步成形,从而制作出尺寸精度高、无残余应力的复杂三维点阵结构产品Ο
[0016]2)通过控制模具与材料热膨胀系数的差异,可实现成形后自动脱模,使成形前后材料与模具的装卸十分简便。
[0017]3)成形开始前,将内外模具通过装配槽配合,将冲头与外模通过加载通道配合;成形过程中,下压加载模具,利用加载模具内侧锥面与冲头的外锥面配合,将压机竖直下压运动转换为冲头水平运动,实现对镂空管材阵点位置的成形,利用内模型腔与冲头端部的配合,控制结构件最终尺寸精度,从而实现高尺寸精度、无残余应力的三维复杂结构产品的成形。
[0018]本实用新型的有益效果:
[0019]本新型针对一种新型钛合金点阵轻量化结构提出了高尺寸精度成形模具,利用模具内部机构配合,使多冲头同步进给,实现对镂空板材各阵点的同步成形,成功解决了钛合金等金属材料难以形成三维点阵结构的技术难题,填补了点阵结构在钛合金领域应用的空白,综合考虑尺寸精度、机械性能、成形效率等因素,本实用新型适用于一种钛合金筒形点阵结构件的成形,在钛合金筒形点阵轻量化结构零件制造方面具有良好的应用前景,极具前瞻性。
【附图说明】
[0020]图1为钛合金点阵结构零件正视示意图。
[0021]图2为点阵结构成形模具组成;
[0022](a,内模具立体示意图;b,外模具立体示意图;c,冲头立体示意图;dl,加载模具立体示意图;d2,加载模具仰视图;1,内模具;11,柱体;111,凹槽;12,底座;121,圆环形凸起;2,外模具;21,装配槽;22,预留加载通道;3,冲头;31,直角梯形板;32,凸起;4,加载模具)。
[0023]图3为成形过程示意图;
[0024](a,将钛合金镂空管材套于内模具外侧;b,放置外模具;c,将冲头与预留加载通道配合;d,下压加载模具使材料变形)。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明,以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型,但不以任何形式限制本实用新型。
[0026]在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0027]在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接连接,亦可以是通过中间媒介间接连接,可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0028]此外,在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。
[0029]结合图1-3说明本实施方式,本实施方式的一种钛合金筒形点阵轻量化结构件成形模具,该模具包括内模具1、外模具2、冲头3和加载模具4 ;其中:外模具2套于内模具1外部,冲头3与外模具2连接,加载模具4套在内模具1
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