一种钛管数控差温加热弯曲成形模具及方法_2

文档序号:9775068阅读:来源:国知局
装配面,其特征在于:
[0032] I、在防皱模的上表面,沿长度方向均布有多个加热孔和测温孔;在弯曲模的上表 面,沿该弯曲模圆周方向均布有多个加热孔和测温孔;加热孔和测温孔相间分布;加热孔的 个数根据物理常识确定;弯曲模加热孔的启用个数根据管材热弯需求选择;
[0033] Π 、在夹持模和镶块的上表面,沿长度方向均布有多个测温孔;测温孔可实时测取 弯曲过程中模具温度分布的变化,进而调整模具加热温度;测温孔位于模具成形面和机床 配合面之间,测温孔的数量和间距根据管材弯曲实验需要加工,测温孔的启用个数根据钛 合金管热弯需求选择;
[0034] m、所述隔热板都位于成形模具与机床之间,隔热板与模具接触的一面为锯齿状, 且存在空气夹层;所述空气夹层中塞有石棉以减少热量传输;所述压力模、夹持模和防皱模 与隔热板接触的一面开有矩形槽,通过将压力模隔热板、夹持模隔热板、防皱模隔热板上的 锯齿状凸起部位嵌入矩形槽中达到定位和固定的目的;所述弯曲模隔热板通过中心轴孔定 位固定;所述压力模上下表面、防皱模上表面、弯曲模上表面、镶块上表面、夹持模上表面, 均用厚层石棉均匀铺满,实现保温、隔热及防护作用。
[0035] IV、所述压力模隔热板沿其高度方向分布有2个相通的横向水循环冷却孔;所述夹 持模隔热板沿其高度方向分布有2个相通的横向水循环冷却孔;所述防皱模隔热板沿其长 度方向分布有2个相互独立的纵向贯穿水循环冷却孔;所述弯曲模隔热板沿其长度方向分 布有6个相互独立的贯穿水循环冷却孔;使用时根据管材热弯需要选择冷却孔的数目和循 环冷却水的流向;
[0036] 本发明选择了耐高温材料来制作成形模具,有效地提高了管材弯曲成形的温度, 从而广泛地应用于多种难成形钛合金管的数控弯曲成形。本发明改进了原有的管材数控加 热弯曲成形模具,在成形模具与机床之间加入了可通入循环冷却水的隔热板,因此,即使在 很高的加热温度下,也能保证机器的正常运行。本发明中对压力模、芯棒、弯曲模及防皱模 进行加热,加热温度根据管材热弯模拟的合理温度分布设置,与现有技术相比可将模具和 管材更快地加热至设定的温度,提高管材的加热效率,避免温度不均匀,并进一步提高钛合 金管弯曲成形质量和成形极限。本发明用于管材直径D为76.2mm,壁厚t为1.0668mm的大直 径薄壁纯钛管小弯曲半径的弯曲成形,热弯成形极限可从室温的(45°,2D)提高至(180°, 1.5D)。管件在成形极限内弯曲后,内侧不起皱,表面无划痕,外侧壁厚减薄率<17%,截面 扁化率<5.0%,可满足飞机对大直径薄壁纯钛管小弯曲半径弯管件的需求。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明数控加热弯曲模具构成示意图;
[0038] 图2是本发明数控加热弯曲模具与管件装配示意图 [0039]图3是本发明弯曲模开孔分布示意图;
[0040]图4是本发明防皱模开孔分布示意图;
[0041]图5是本发明芯棒开孔分布不意图;
[0042] 图6是本发明弯曲模隔热板冷却孔分布示意图;
[0043] 图7是本发明防皱模隔热板冷却孔分布示意图;
[0044] 图8是本发明夹持模隔热板冷却孔分布示意图;
[0045]图9是本发明压力模隔热板冷却孔分布示意图;
[0046] 图10是本发明数控加热弯曲模具与管件装配三维示意图;
[0047] 图11是本发明的流程图。其中:
[0048] 1.压力模加热孔;2.压力模测温孔;3.压力模;4.压力模隔热板;5.芯棒;6.芯棒加 热孔;7.芯棒测温孔;8.芯球;9.夹持_旲;10.夹持_旲测温孔;11.夹持_旲隔热板;12.壤块;13. 镶块测温孔;14.弯曲模;15.弯曲模加热孔;16.弯曲模测温孔;17 .弯曲模隔热板;18.防皱 模;19.防皱模加热孔;20.防皱模测温孔;21.防皱模隔热板;22.冷却孔;23.管件。
【具体实施方式】
[0049] 实施例一
[0050] 本实施例是一种钛管数控差温加热弯曲成形模具。
[0051] 本发明提出的钛管数控加热弯曲成形模具,包括压力模3、夹持模9、镶块12、弯曲 模14、防皱模18、芯模、压力模隔热板4、夹持模隔热板11、弯曲模隔热板17和防皱模隔热板 21;所述的芯模包括芯棒5和芯球8。本实施例是在压力模3、弯曲模14、芯棒5和防皱模18上 分别增加加热孔和测温孔,在夹持模9和镶块12上增加测温孔,以满足进行钛管数控加热弯 曲的要求。本发明在压力模隔热板4、夹持模隔热板11、弯曲模隔热板17和防皱模隔热板21 上增加冷却孔22,以满足机床冷却的要求并保证液压系统正常。本实施例的具体技术方案 是:
[0052] 所述弯曲模14的侧面为凹弧形的弯曲模成形面,用于与弯管的外表面配合;弯曲 模14的中心是与弯管机主轴配合的轴孔;弯曲模14的底面是与弯曲模隔热板17配合的装配 面。在弯曲模14的上表面,从弯曲模与防皱模18配合位置起,沿弯曲模圆周方向均布有多个 弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16,并且各弯曲模测温孔16位于相邻的弯曲模加热孔15之 间;所述弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16的数量根据弯曲模14的质量、加热时间、加热温 度及加热棒功率通过下述公式确定: r n ChinnAT
[0053] nbh = --,nbt = nbh ' W bib
[0054] 式中:nbh为弯曲模加热孔15的数量,nbt为弯曲模测温孔16的数量,Cb为弯曲模14材 料的比热容,mb为弯曲模14的质量,ΛΤ为弯曲模升高的温度,W b为单个弯曲模加热棒的功 率,tb为弯曲模14的加热时间;
[0055] 本实施例中,所述弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16的数量均为10个。
[0056] 所述弯曲模加热孔15的孔径与所使用加热棒的直径相匹配;所述弯曲模测温孔16 的孔径与所使用热电偶的直径相匹配。
[0057]所述弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16分布在弯曲模14的弯曲模成形面与中心 轴孔之间,并且弯曲模测温孔16较弯曲模加热孔15更靠近弯曲模成形面。所述弯曲模加热 孔15的中心线与所述弯曲模成形面的弧底面之间的距离为20~50mm,本实施例中,弯曲模 加热孔15的中心线与所述弯曲模成形面的弧底面之间的距离为25_。
[0058]所述各弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16的中心线垂直于弯曲模的上表面。所述 弯曲模加热孔15为贯通孔,所述弯曲模测温孔16为盲孔。
[0059]所述防皱模18的一侧表面为凹弧形的防皱模成形面,用于与弯管的外表面配合; 防皱模18的另一侧表面是与防皱模隔热板21配合的装配面;防皱模18另有一侧面是与弯曲 模配合的装配面。在防皱模18的上表面,沿该防皱模的长度方向均布有多个防皱模加热孔 19,在每个防皱模加热孔19前相当于两个相邻防皱模加热孔19之间距离的一半处有防皱模 测温孔20;防皱模加热孔19和防皱模测温孔20的数量根据防皱模18的质量、加热时间、加热 温度及加热棒功率通过下述公式确定: Γ π C\jhv.AT
[0_ tt-=l^r,nwt=nwh
[0061 ]式中:nwh为防皱模加热孔19的数量,nwt为防皱模测温孔20的数量,(^为防皱模18材 料的比热容,1^为防皱模18的质量,ΛΤ为升高的温度,WwS单个防皱模加热棒的功率,U为 防皱模18的加热时间;
[0062]本实施例中,所述防皱模加热孔19和防皱模测温孔20的数量均为4个。
[0063] 所述防皱模加热孔19的孔径与所使用加热棒的直径相匹配;所述防皱模测温孔20 的孔径与所使用的热电偶的直径相匹配。
[0064] 所述防皱模加热孔19和防皱模测温孔20分布在防皱模18的防皱模成形面与隔热 板配合面之间,并且防皱模测温孔20较防皱模加热孔19更靠近防皱模成形面。所述防皱模 加热孔19的中心线与所述防皱模成形面的弧底面之间的距离为20~50mm,本实施例中,防 皱模加热孔19的中心线与所述防皱模成形面的弧底面之间的距离为25_。
[0065]所述各防皱模加热孔19和防皱模测温孔20的中心线垂直于防皱模18的上表面。所 述防皱模加热孔19为贯通孔,所述防皱模测温孔20为盲孔。
[0066] 所述夹持模9的上表面,沿长度方向均布有多个夹持模测温孔10;所述镶块12的上 表面,沿长度方向均布有多个镶块测温孔13;所述夹持模测温孔10和镶块测温孔13均为盲 孔;本实施例中夹持模测温孔10和镶块测温孔13的数量均为5个;
[0067] 所述的所有隔热板都位于成形模具与机床之间,隔热板与模具接触的一面为锯齿 状,且存在空气夹层;所述空气夹层中塞有石棉以减少热量传输;所述压力模3、夹持模9和 防皱模18与隔热板接触的一面开有矩形槽,通过将压力模隔热板4、夹持模隔热板11、防皱 模隔热板21上的锯齿状凸起部位嵌入矩形槽中达到定位和固定的目的;所述弯曲模隔热板 17通过中心轴孔定位固定;所述压力模3上下表面、防皱模18上表面、弯曲模14上表面、镶块 12上表面、夹持模9上表面,均用厚层石棉均匀铺满,实现保温、隔热及防护作用。
[0068] 所诉压力模隔热板4沿其高度方向分布有2个相通的冷却孔22;夹持模隔热板11沿 其高度方向分布有2个相通的冷却孔22;防
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