一种L型带筋框体件的渐进挤压成形方法及装置与流程

一种l型带筋框体件的渐进挤压成形方法及装置
技术领域
1.本发明涉及金属塑性成形技术领域，尤其涉及一种l型带筋框体件的渐进挤压成形方法及装置。


背景技术：

2.带筋件因其优良的刚度和强度以及轻量化的优点广泛应用于航空航天的框类零件领域中。目前常见的加工方法主要有两类，一种方法是采用整体板件机加来进行制造，机加工存在铣削材料利用率低下、生产周期长且筋体机加过程中易产生变形超差等问题；另一种方法是利用铸造和焊接制造带筋框，这种方式虽能保证材料的利用率高，但生产出带筋件的疲劳强度不够，难以胜任航空航天领域服役条件恶劣的工况。因此，如何在保证零件强度的同时降低带筋零件的制造成本，缩短带筋零件的生产周期，是民用飞机绿色制造，批产提速亟需解决的问题。本发明选取航空领域常见的l型带筋框体件为目标，开发了一种材料利用率高，切削余量少的成形方法。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的在于提出一种l型带筋框体件的渐进挤压成形方法，通过将对整体尺寸大的坯料的整体锻造分步成多个局部挤压成形，可以在成形高精度和高强度大尺寸l型带筋框体件的同时降低设备载荷，提高材料利用率，缩短生产周期，降低制造成本。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种l型带筋框体件的渐进挤压成形方法，包括以下步骤：
6.s1：利用模具对坯料的局部进行施压，将坯料的部分金属挤压至模具之间的间隙或者模具的空腔内，实现局部筋体结构的成形；
7.s2：将模具移动到坯料的下一个待成形局部；
8.s3：利用模具对坯料的所述待成形局部进行施压，成形后续局部筋体结构；
9.重复步骤s2和s3，直至成形所述l型带筋框体件的全部筋体结构。
10.作为优选，模具包括整体凹模、分体凹模和局部凸模，步骤s1具体包括：
11.将坯料与整体凹模连接，坯料的其中一个侧壁与整体凹模的侧壁抵接，且坯料的顶部低于整体凹模的顶部；
12.将至少两个分体凹模按第一预设距离沿x轴方向间隔放置在坯料的顶面上，且分体凹模和整体凹模之间留有第二预设距离的间隙；
13.将局部凸模放置在坯料一端的下方，局部凸模的顶面和其中一个侧壁分别与坯料的底面和整体凹模的侧壁抵接；
14.局部凸模配合分体凹模挤压坯料，以使坯料部分分别挤出至两个相邻的分体凹模之间和间隙内，形成带有第一支撑筋和局部侧壁筋的预制坯，第一支撑筋和局部侧壁筋分别与yz平面和xz平面平行。
15.作为优选，局部凸模配合分体凹模挤压坯料的步骤中包括：整体凹模和分体凹模
固定不动，局部凸模沿z轴向靠近分体凹模的方向移动第三预设距离。
16.作为优选，局部凸模配合分体凹模挤压坯料的步骤中包括：局部凸模(102)不动，分体凹模沿z轴向靠近整体凹模的方向移动第三预设距离。
17.有益效果：
18.本发明提供了一种l型带筋框体件的渐进挤压成形方法，该l型带筋框体件的渐进挤压成形成形方法通过将对大型的l型带筋框体件的整体锻造分步成多个局部挤压成形，可以有效降低大型的l型带筋框体件成形所需的设备载荷，提高筋体成形时的尺寸精度和流线致密度，提升了产品尺寸精度和力学性能，降低材料利用率，缩短了零件的制造周期，降低零件的制造成本。
19.本发明的一个目的在于提出一种l型带筋框体件的渐进挤压成形装置，基于上述l型带筋框体件的渐进挤压成形方法能将尺寸大的坯料的整体锻造分步成多个局部挤压成形可以避免大型模具的使用，将其做成分别可替换的整体凹模、分体凹模和局部凸模，易于部分模具损伤后的替换，可有效降低装置成本。
20.一种l型带筋框体件的渐进挤压成形装置，应用上述l型带筋框体件的渐进挤压成形方法对坯料进行加工，所述渐进挤压成形装置能适用于长条型或单曲弧形轮廓的l型带筋框体件的渐进挤压成形，所述渐进挤压成形装置的模具包括整体凹模、分体凹模和局部凸模，所述整体凹模的形状与坯料整体轮廓形状相同。
21.作为优选，所述渐进挤压成形装置适用于l型带筋框体件的渐进挤压成形时，按照l型带筋框体件成形需求将所述模具移动指定的距离，具体移动所述模具为移动用于成形的所述分体凹模或用于施压的所述局部凸模。
22.有益效果：
23.本发明提供了一种l型带筋框体件的渐进挤压成形装置，基于上述l型带筋框体件的渐进挤压成形方法能将整体尺寸大的坯料的整体锻造分步成多个局部挤压成形，可以避免大型模具的使用，将其做成分别可替换的整体凹模、分体凹模和局部凸模，易于部分模具损伤后的替换，可有效降低装置成本。
附图说明
24.图1是本发明具体实施方式提供的l型带筋框体件的结构示意图；
25.图2是本发明具体实施方式提供的l型带筋框体件的渐进挤压成形装置与坯料配合的结构示意图；
26.图3是本发明具体实施方式提供的l型带筋框体件的第一预制坯的结构示意图；
27.图4是本发明具体实施方式提供的l型带筋框体件的渐进挤压成形装置与第一预制坯配合的结构示意图；
28.图5是本发明具体实施方式提供的l型带筋框体件第二预制坯的结构示意图。
29.其中：
30.100、整体凹模；101、分体凹模；102、局部凸模；
31.200、坯料；201、第一预制坯；2011、第一支撑筋；2012、局部侧壁筋；202、第二预制坯；
32.300、l型带筋框体件；301、带筋件底板。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
35.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
38.如图1至图5所示，本实施例提供了一种l型带筋框体件的渐进挤压成形方法，用以将坯料200加工成l型带筋框体件300，其包括以下步骤：
39.s1：利用模具对坯料200的局部进行施压，将坯料200的部分金属挤压至模具之间的间隙或者模具的空腔内，实现局部筋体结构的成形；
40.s2：将模具移动到坯料200的下一个待成形局部；
41.s3：利用模具对坯料200的待成形局部进行施压，成形后续局部筋体结构；
42.重复步骤s2和s3，直至成形l型带筋框体件300的全部筋体结构。
43.该l型带筋框体件的渐进挤压成形成形方法通过将对大型的l型带筋框体件的整体锻造分步成多个局部挤压成形，可以有效降低大型的l型带筋框体件成形所需的设备载荷，提高筋体成形时的尺寸精度和流线致密度，提升了产品尺寸精度和力学性能，降低材料利用率，缩短了零件的制造周期，降低零件的制造成本。
44.其中，模具包括整体凹模100、分体凹模101和局部凸模102，步骤s1具体包括：
45.s01、将坯料200与整体凹模100连接，坯料200的其中一个侧壁与整体凹模100的侧壁抵接，且坯料200的顶部低于整体凹模100的顶部；
46.s02、将至少两个分体凹模101按第一预设距离沿x轴方向间隔放置在坯料200的顶面上，且分体凹模101和整体凹模100之间留有第二预设距离的间隙；
47.s03、将局部凸模102放置在坯料200一端的下方，局部凸模102的顶面和其中一个
侧壁分别与坯料200的底面和整体凹模100的侧壁抵接；
48.s04、局部凸模102配合分体凹模101挤压坯料200，以使坯料200部分分别挤出至两个相邻的分体凹模101之间和间隙内，形成带有第一支撑筋2011和局部侧壁筋2012的预制坯，第一支撑筋2011和局部侧壁筋2012分别与yz平面和xz平面平行。
49.步骤s2中具体为：局部凸模102沿x轴方向移动至坯料200的另一端，以继续挤压预制坯形成l型带筋框体件300。
50.该l型带筋框体件的渐进成形方法通过相邻的分体凹模101之间留有第一预设距离以及分体凹模101和整体凹模100之间留有第二预设距离的间隙，使坯料200在被挤压的过程中部分挤出到间隙内，形成所需的第一支撑筋2011和局部侧壁筋2012，再通过局部凸模102沿x轴的方向的移动对其挤压依次形成多个第一支撑筋2011和局部侧壁筋2012得到最终所需的l型带筋框体件300。该l型带筋框体件的渐进挤压成形方法操作简单，通过将整体尺寸大的坯料200的整体锻造分步成多个局部挤压成形。
51.此外，由于分体凹模101和局部凸模102的尺寸均远小于坯料200的整体尺寸，故能使分别定位和控制分体凹模101和局部凸模102行程的相关设备在台面和载荷方面的要求无需较高，且相对应的行程精度更高，降低l型带筋框体件300成形的加工成本。
52.可以理解的是，坯料200的顶部低于整体凹模100的顶部能保证坯料200在被挤压时有沿z轴方向的导向，进而使部分坯料200被挤压在分体凹模101和整体凹模100之间形成与xz平面平行的局部侧壁筋2012。
53.本实施例中，步骤s04中的局部凸模102配合分体凹模101挤压坯料200具体包括步骤：整体凹模100和分体凹模101固定不动，局部凸模102沿z轴向靠近分体凹模101的方向移动第三预设距离。当然，在其它实施例中，也可是局部凸模102不动，分体凹模101沿z轴向靠近整体凹模100的方向移动第三预设距离，本实施例不做具体限制。
54.需要说明的是，l型带筋框体件300上的第一支撑筋2011和局部侧壁筋2012的数量可根据实际需求进行调整。即当l型带筋框体件300只需要一个第一支撑筋2011时，结合图2和图3所示，只需要将两个分体凹模101按第一预设距离间隔设置在坯料200的顶面上，再挤压坯料200使其在坯料200靠近整体凹模100的处形成两个局部侧壁筋2012和位于两个局部侧壁筋2012之间的第一支撑筋2011，共同构成第一预制坯201。即当需要多个第一支撑筋2011时，结合图4和图5所示，在形成第一预制坯201后，可在坯料200上继续按第一预设距离间隔放置分体凹模101，使局部凸模102沿x轴移动使挤压坯料200从而形成第二预制坯202。重复上述步骤，直至形成最终的l型带筋框体件300。
55.可以理解的是，形成多个支撑筋2011时，可以先将多个分体凹模101从坯料200的一端到另一端按第一预设距离间隔放置在坯料200上再沿x轴方向移动局部凸模102；也可先放置一个或多个分体凹模101，再移动局部凸模102使其到达坯料200未形成第一支撑筋2011上最外侧的分体凹模101下方时，再放置下一个或多个分体凹模101，反复重复直至形成l型带筋框体件300。前者在形成整体尺寸较大的l型带筋框体件300时虽成形效率较快，但所需的分体凹模101数量较多，后者则是无需生产较多的分体凹模101，但成形l型带筋框体件300的效率相较前者较低。本实施例中对形成多个第二支撑筋2012时的具体步骤不做限制，可根据实际情况进行调整。
56.此外，本实施例中的第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离可根据实际情
况进行调整，分别对应着成形后的l型带筋框体件300的第一支撑筋2011、局部侧壁筋2012和l型带筋框体件底板301的厚度要求，本实施例不做具体限制。
57.本实施例中还提供了一种l型带筋框体件的渐进挤压成形装置，其应用上述的l型带筋框体件的成形方法对坯料200进行加工，渐进挤压成形装置能适用于长条型或单曲弧形轮廓的l型带筋框体件300的渐进挤压成形，l型带筋框体件的渐进挤压成形装置的模具包括整体凹模100、分体凹模101和局部凸模102，整体凹模100的形状与坯料200整体轮廓形状相同。
58.具体地，渐进挤压成形装置适用于l型带筋框体件300的渐进挤压成形时，按照l型l型带筋框体件300成形需求将模具移动指定的距离，具体移动模具为移动用于成形的分体凹模101或用于施压的局部凸模102。
59.具体地，整体凹模100的侧壁与坯料200的其中一个侧壁抵接，且坯料200的顶部低于整体凹模100的顶部；至少两个分体凹模101按第一预设距离沿x轴方向间隔放置在坯料200的顶面上，且分体凹模101和整体凹模100之间留有第二预设距离的间隙；局部凸模102放置在坯料200一端的下方，局部凸模102的顶面和其中一个侧壁分别与坯料200的底面和整体凹模100的侧壁抵接，局部凸模102能沿x轴方向移动，且分体凹模101和局部凸模102中的一个能沿z轴方向移动。
60.该l型带筋框体件的渐进挤压成形装置通过相邻的分体凹模101之间留有第一预设距离以及分体凹模101和整体凹模100之间留有第二预设距离的间隙，使坯料200在被挤压的过程中部分挤出到间隙内，形成所需的第一支撑筋2011和局部侧壁筋2012，再通过局部凸模102沿x轴的方向的移动对其挤压依次形成多个第一支撑筋2011和局部侧壁筋2012得到最终所需的l型带筋框体件300。该l型带筋框体件的渐进挤压成形装置结构简单、操作方便，通过将整体尺寸大的坯料200的整体锻造分步成多个局部挤压成形，在形成结构复杂且整体尺寸大的带筋同时保证了l型带筋框体件300的成形精度。
61.进一步地，分体凹模101靠近整体凹模100的侧壁与分体凹模101的两个端面分别平滑过渡连接，从而使形成的l型带筋框体件300的第一支撑筋2011与局部侧壁筋2012能平滑过渡，使l型带筋框体件300受力更均匀，提高l型带筋框体件300的整体刚度和强度。
62.其中，整体凹模100的长度不小于坯料200的长度，以保证整体凹模100对坯料200的定位更为准确。
63.可选地，分体凹模101远离整体凹模100的侧壁、坯料200远离整体凹模100的侧壁和局部凸模102远离整体凹模100侧壁位于同一个平面内，从而避免挤压坯料200使坯料200部分从远离整体凹模100的侧壁挤出，减少了后续的加工工序和坯料200材料的浪费。
64.可以理解的是，l型带筋框体件的渐进挤压成形装置还包括能定位和实现整体凹模100、分体凹模101和局部凸模102移动的设备，由于相关设备属于本领域的公知常识，故本实施例不做具体阐述。
65.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。