一种管状钣金零件的成形方法及成形模具与流程

本申请涉及飞机制造技术，进一步是飞机钣金零件的制造，具体是一种管状钣金零件成形方法及成形模具，尤其适用于厚板、单焊缝、且含同向多通翻边孔的直管状钣金零件成形。

背景技术：

在飞机零件制造领域，管道好比人体血管布满飞机各个角落，为了满足使用功能要求，经常在主管道上多处连接多个管径的支管。考虑到在飞机寿命期内长期承受高压环境的使用要求，对该类零件提出了苛刻的制造要求。一是要提高产品强度及使用安全性，需尽量减少焊缝的数量；二是要有利于施焊、改善焊透效果、便于焊后打磨，需尽量避免在管道与管道相贯区死角焊接；三是要保证管道在空间同时与其他多个管道对合焊接配合精度要求。因此单焊缝、且含多通翻边孔的整体结构直管状零件越来越受到用户的青睐。然而因其结构的特殊性，导致单缝多通直管实施工艺性较差。现有技术是在平板状态先成形翻边孔；然后将含有翻边孔的半成品通过三轴辊弯机产生连续弯曲成形，最后完全依靠人工修复变形；传统方法仅适用低翻边、薄板类零件成形。传统方法的主要缺点如下：一是翻边孔成形后板料刚性较大，且翻边孔与辊轴干涉成形难度大；二是成形后翻边孔变形大且管径不规则，生产效率低，对操作者技能要求高；三是产品质量不稳定，难以满足在空间同时与其他多个管道对合焊接配合精度要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术制造含翻边孔直管状钣金零件成形方面的缺陷，本申请的目的在于提供一种适用于厚板、单焊缝、且含同向多通翻边孔的直管状钣金零件成形方法及成形模具。

一种管状钣金零件的成形方法，该零件上有径向的翻边孔，和纵向的焊缝，焊缝与翻边孔分别位于管状零件的两侧，已知零件的理论模型，其特征在于：1)有一个成形模具，包含上模、下模和芯模，所述上模为T形结构，上模的下端为半圆形凸型面，该凸型面的弧度与钣金零件的内径匹配，在凸型面上设有更凸出的与零件翻边孔内表面匹配的翻边凸台，在凸型面的两端还设有导向孔；所述下模为倒T形结构，下模的上部中心设有半圆形凹型面，该凹型面与零件的外径匹配，凹型面的底部设有与零件翻边孔外表面匹配的凹槽，在凹型面的底部两端设有与导向孔匹配的导向销，所述芯模是一个与零件内径匹配的圆柱体，沿芯模纵向上表面设有与零件焊缝位置对应的焊槽，芯模的两端设有与导向销匹配的通孔；2)根据零件的理论模型制作展开板料，展开板料上展开孔小于零件翻边孔，展开板料的两端分别设有一个工艺耳片，工艺耳片有与导向销匹配的定位孔；3)将上模、下模分别固定到冲压机床上，展开毛料以定位孔与下模导向销定位置于下模表面上，下降上模先使板料产生沿凹型面变形为U形，下模的翻边凸台同步挤压展开孔边缘材料成形翻边孔，形成U形的零件半成品；4)将上模与零件的半成品分离，将芯模置于零件半成品U形槽内，芯模的通孔与下模的导向销固定，将零件半成品的U形槽壁沿芯模表面先向内拍打完成对缝，再沿焊槽实施焊接、切割工艺耳片即可。

实现上述成形方法的成形模具，其特征在于，所述的成形模具包含上模、下模和芯模，所述上模为T形结构，上模的下端为半圆形凸型面，该凸型面的弧度与钣金零件的内径匹配，在凸型面上设有更凸出的与零件翻边孔内表面匹配的翻边凸台，在凸型面的两端还设有导向孔；所述下模为倒T形结构，下模的上部中心设有半圆形凹型面，该凹型面与零件的外径匹配，凹型面的底部设有与零件翻边孔外表面匹配的凹槽，在凹型面的底部两端设有与导向孔匹配的导向销，所述芯模是一个与零件内径匹配的圆柱体，沿芯模纵向上表面设有与零件焊缝位置对应的焊槽，芯模的两端设有与导向销匹配的通孔。

本申请的有益效果是：本申请所采用模具结构及工艺方法操作简单，以机械方式完成大部分工作量，效率高。本申请成形及焊接对缝过程翻边孔边缘及管径始终受芯模作用处于约束状态；产品几乎无变形、精度高、过程稳定、对操作者技能要求低。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述：

附图说明

图1是本申请适用的管状钣金零件结构示意

图2是本申请上模结构示意

图3是本申请下模结构示意

图4是本申请芯模结构示意

图5是本申请半成品成形原理示意

图6是零件半成品结构示意

图7是本申请对缝成形原理示意

图中编号说明：1钣金零件、2翻边孔、3焊缝、4上模、5凸型面、6翻边凸台、7导向孔、8下模、9凹型面、10凹槽、11导向销、12芯模、13通孔、14焊槽、15展开板料、16展开孔、17工艺耳片。

具体实施方式

参见图1，钣金零件1是飞机上常见的多通导管结构，其本体几何特征为圆形直管，沿径向一侧包含多个同向的翻边孔2，翻边孔的中心轴相互保持平行，另一侧为纵向的焊缝3，已知零件的理论模型。

本申请提出的成形模具，参见图2、图3和图4，该模具包含上模4、下模8和芯模12。图2展示的上模4为T形结构，上模4的下端为半圆形凸型面5，该凸型面5的弧度与钣金零件1的内径匹配，在凸型面5上设有更凸出的与零件的翻边孔2内表面匹配的翻边凸台6，该翻边凸台6的底面为与翻边孔2端面平行的曲面，在凸型面5的两端还设有纵向的导向孔7。图3展示的下模8为倒T形结构，下模8的上部中心设有半圆形凹型面9，该凹型面9与钣金零件1的外径匹配，凹型面9的底部设有与翻边孔2外表面匹配的凹槽10，在凹型面9的底部两端设有与导向孔7匹配的导向销11。附图4中所述芯模12是一个与钣金零件1内径匹配的圆柱体，芯模12上表面设有与零件焊缝3位置对应的焊槽14，芯模12的两端设有与导向销11匹配的通孔13。

本申请提出的零件成形方法，首先根据钣金零件1的理论模型将其展开，其展开板料15的长及宽分别与钣金零件1长度及圆弧展开相等，在展开板料15上的展开孔16小于零件翻边孔2，在展开板料15的两端还增设有工艺耳片17和定位孔。

零件成形时，将上模4和下模8分别固定到冲压机床上，将展开板料15工艺耳片上的定位孔通过下模导向销11定位，置于下模8的表面上，如图5所示，下降上模4先使板料产生沿凹型面9变形为U形，然后下模的翻边凸台6底面同步挤压展开孔16边缘材料成形弧形翻边孔2，形成附图6中U形零件半成品。接着将上模4与钣金零件1的U形半成品分离，将芯模4置于钣金零件的半成品的U形槽内，将芯模4的通孔13与下模8的导向销11固定，如图7所示，将钣金零件1半成品U形槽壁直线段部分沿芯模12表面向先内拍打完成对缝，再沿焊槽14实施焊接形成焊缝3，最后将芯模与零件分离，切割工艺耳片17即可。