CN104001811B - 一种tc4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法 - Google Patents

一种tc4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104001811B
CN104001811B CN201410261083.XA CN201410261083A CN104001811B CN 104001811 B CN104001811 B CN 104001811B CN 201410261083 A CN201410261083 A CN 201410261083A CN 104001811 B CN104001811 B CN 104001811B
Authority
CN
China
Prior art keywords
patrix
counterdie
profile
mould
titanium alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410261083.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104001811A (zh
Inventor
朱丽
张晓巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Aircraft Industry Group Co Ltd
Original Assignee
Shenyang Aircraft Industry Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Aircraft Industry Group Co Ltd filed Critical Shenyang Aircraft Industry Group Co Ltd
Priority to CN201410261083.XA priority Critical patent/CN104001811B/zh
Publication of CN104001811A publication Critical patent/CN104001811A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104001811B publication Critical patent/CN104001811B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Forging (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法，采用本发明的模具，可以极大的提高模具设计的效率，充分提高模具与零件材料的使用率，一次热循环生产多件产品，有效提高能源利用率与生产效率，节省制造成本，同时在实际操作中减少多倍装卸工装的时间，起到全面提高生产率的作用；本发明设计的模具及采用该模具的成型方法在成型TC4钛合金角形薄壁零件时，可以通过有限元数值模拟的方法测试该组型面的合理性，确保成型零件工艺余量适度，无褶皱和拉裂现象，并得到优化的成型压力供实际成型时使用。

Description

一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法
技术领域
本发明涉及一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法，属于塑性成形加工技术领域。
背景技术
钛合金由于密度小（大约4.59/cm3），比强度和比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力号、低温韧性良好、抗蚀性能强等优越性能，在航空、航天、化工造船等工业部门获得了广泛的应用。
由于常规的冷加工方法很难实现钛合金薄壁件的成型，因此必须使用热成型法。热成型是指将金属材料加热至再结晶温度以下，利用技术材料在高温下塑性提高、变形抗力降低的特点制造零件的一种压力加工技术。
在我国航空制造工艺中，钛合金板材的热成型技术整逐步推广使用，但是由于在钛合金热成型模具在设计方面一直没有相关的统一标准，使得企业在进行该方面加工时多依赖实践经验，一件产品对应一项模具，导致工装数量多，工装体积庞大、笨重，而且需要频繁更换装卸工装，耗费工时多，同时具有模具与零件的材料利用率低、一次热循环的零件产出率低、耗费能源多、制造成本高等问题。
发明内容
针对以上不足，本发明提供一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法。
一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具，包括下模A和上模B，下模A和上模B采用中硅钼球墨铸铁，型面包括多个同类零件型面，在下模A和上模B之间形成左右两列角形型面，两列角形型面上用于放置待冲压板料，上下模设有导向滑板槽，上模B安装导向滑板，导向滑板与导向滑板槽对合用于约束冲压方向，在下模A和上模B的左右两侧分别设有安装台阶，竖直面上设有电偶孔，在下模A和上模B的前后两端分别设有吊装孔，上下模型面中间位置的工艺余量处分别设有至少两个挡料销孔且位置对应，在型面工艺余量处设置卸料槽。
上述TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具的设计方法，采用以下步骤：
（1）根据钛合金角形产品的外形尺寸和厚度对它们进行分类，分类时需要考虑结构对称件、零件的圆角半径与圆角两侧的直边长度；
（2）根据冲压设备的能力确定模具的尺寸范围；
（3）采用CATIA三维造型软件进行下模A的型面设计，首先分析同一类零件中多个零件的不同型面特征，然后多次使用镜像、桥接工具使同一类零件中的多个零件合理分布于下模A的型面上，紧接着根据下模A的型面在法向上“偏移”1+5%倍零件料后生成上模B的型面；通过有限元数值模拟的方法测试该组型面的合理性，确保成型零件工艺余量适度，无褶皱和拉裂现象，并得到优化的成型压力供实际成型时使用；
（4）确定常温下缩放后的模具型面尺寸，模具型面尺寸计算依据公式：Lcm=Lcj（1-D），式中Lcj为常温下的零件尺寸要求，D为缩放系数，此时完成了下模A和上模B型面尺寸的确定；
（5）设计下模A和上模B的辅助结构；
（6）完成热成型模具设计工作。
所述步骤（5）具体为：上下模设有导向滑板槽，上模B安装导向滑板，导向滑板与导向滑板槽对合用于约束冲压方向，在下模A和上模B的左右两侧分别设有安装台阶，竖直面上设有电偶孔，在下模A和上模B的前后两端分别设有吊装孔，上下模型面中间位置的工艺余量处分别设有至少两个挡料销孔且位置对应，在型面工艺余量处设置卸料槽。
TC4钛合金角形薄壁零件的成型方法，采用以下步骤：
（1）按照零件展开样板加上工艺余量下料，打磨边缘去毛刺；
（2）清理板料表面至干净无油污、无杂质；
（3）在板料表面涂覆润滑剂；
（4）启动预热升温程序，设置模具升温速率为60~70℃/h加热模具；
（5）热成型：先将模具温度升温至成型温度640~660℃，然后把毛料放入模具并在成型温度640~660℃预热4~5min，紧接着将上模B下行与下模A合模加压，压力在390~410KN，保压时间为8~10min；
（6）启模，在卸料槽处取件，放在石棉垫上自然冷却；
（7）按敲检模修整成型后的零件至贴胎间隙≤0.5mm，并按照零件边缘线制外形；
（8）荧光检验，合格后进行酸洗处理。
本发明的优点：①采用本发明的模具，可以极大的提高模具设计的效率，充分提高模具与零件材料的使用率，一次热循环生产多件产品，有效提高能源利用率与生产效率，节省制造成本，同时在实际操作中减少多倍装卸工装的时间，起到全面提高生产率的作用；②本发明设计的模具及采用该模具的成型方法在成型TC4钛合金角形薄壁零件时，可以通过有限元数值模拟的方法测试该组型面的合理性，确保成型零件工艺余量适度，无褶皱和拉裂现象，并得到优化的成型压力供实际成型时使用。
附图说明
图1是本发明热成型模具的下模结构示意图。
图2是本发明热成型模具的上模结构示意图。
图3是上模与下模的装配示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具，包括下模A和上模B，下模A和上模B采用中硅钼球墨铸铁，型面包括多个同类零件型面，在下模A和上模B之间形成左右两列角形型面，两列角形型面上用于放置待冲压板料，上下模设有导向滑板槽11、15，上模B安装导向滑板16，导向滑板16与导向滑板槽11对合用于约束冲压方向，在下模A和上模B的左右两侧分别设有安装台阶10，竖直面上设有电偶孔13，在下模A和上模B的前后两端分别设有吊装孔12，上下模型面中间位置的工艺余量处分别设有至少两个挡料销孔9且位置对应，在型面工艺余量处设置卸料槽14。
上述TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具的设计方法，采用以下步骤：
（1）根据钛合金角形产品的外形尺寸和厚度对它们进行分类，分类时需要考虑结构对称件、零件的圆角半径与圆角两侧的直边长度，把这些主要因素相同或近似的归为一类，图1中零件理论型面包括对称件1、2，对称件3、4，对称件5、6，对称件7、8，该设计把这四组圆角半径分别为R8、R10和厚度为1mm的对称件归为一类；
（2）根据冲压设备的能力确定模具的尺寸范围；
（3）采用CATIA三维造型软件进行下模A的型面设计，首先分析同一类零件中多个零件的不同型面特征，然后多次使用镜像、桥接工具使同一类零件中的多个零件合理分布于的型面上，紧接着根据下模A的型面在法向上“偏移”1+5%倍零件料后生成上模B的型面；通过有限元数值模拟的方法测试该组型面的合理性，确保成型零件工艺余量适度，无褶皱和拉裂现象，并得到优化的成型压力供实际成型时使用；
（4）确定常温下缩放后的模具型面尺寸，模具型面尺寸计算依据公式：Lcm=Lcj（1-D），式中Lcj为常温下的零件尺寸要求，D为缩放系数，此时完成了下模A和上模B型面尺寸的确定；
（5）设计下模A和上模B的辅助结构，包括模具与设备的连接固定方式、对合与导向的方式、毛料的定位方式、起吊装置、电偶孔以及卸料方式；
（6）完成热成型模具设计工作。
所述步骤（5）具体为：下模A和上模B，上下模设有导向滑板槽11、15，上模B安装导向滑板16，导向滑板16与导向滑板槽11对合用于约束冲压方向，上下模型面中间位置的工艺余量处分别设有至少两个挡料销孔9且位置对应，在型面工艺余量处设置卸料槽14。在下模A和上模B的左右两侧分别设有安装台阶10，模具与工作平台的连接固定方式为压板螺栓固定，模具竖直面上设有电偶孔13，电偶孔13低于型面30mm左右，电偶孔13的直径为6mm，在下模A和上模B的前后两端分别设有吊装孔12。
TC4钛合金角形薄壁零件的成型方法，采用以下步骤：
（1）按照零件展开样板加上工艺余量下料，打磨边缘去毛刺；
（2）清理板料表面至干净无油污、无杂质；
（3）在板料表面涂覆润滑剂；
（4）启动预热升温程序，设置成型模具升温速率为60~70℃/h并加热模具；
（5）热成型：先将模具温度升温至成型温度650℃，然后把毛料放入模具并在成型温度650℃预热4~5min，紧接着将上模B下行与下模A合模加压，压力在400KN，保压时间为8~10min；
（6）启模，在卸料槽处取件，放在石棉垫上自然冷却；
（7）按敲检模修整成型后的零件至贴胎间隙≤0.5mm，并按照零件边缘线制外形；
（8）荧光检验，合格后进行酸洗处理。

Claims (5)

1.一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具，其特征在于：包括下模A和上模B，型面包括多个同类零件型面，在下模A和上模B之间形成左右两列角形型面，两列角形型面上用于放置待冲压板料，上下模设有导向滑板槽（11）、（15），上模B安装导向滑板（16），导向滑板（16）与导向滑板槽（11）对合用于约束冲压方向，在下模A和上模B的左右两侧分别设有安装台阶（10），竖直面上设有电偶孔（13），在下模A和上模B的前后两端分别设有吊装孔（12），上下模型面中间位置的工艺余量处分别设有至少两个挡料销孔（9）且位置对应，在型面工艺余量处设置卸料槽（14）。
2.如权利要求1所述的一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具，其特征在于：下模A和上模B采用中硅钼球墨铸铁。
3.如权利要求1或2所述一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具的设计方法，其特征在于采用以下步骤：
（1）根据钛合金角形零件的外形尺寸和厚度对它们进行分类，分类时需要考虑结构对称件、零件的圆角半径与圆角两侧的直边长度；
（2）根据冲压设备的能力确定模具的尺寸范围；
（3）采用CATIA三维造型软件进行下模A的型面设计，首先分析同一类零件中多个零件的不同型面特征，然后多次使用镜像、桥接工具使同一类零件中的多个零件合理分布于下模A的型面上，紧接着根据下模A的型面在法向上“偏移”1+5%倍零件料后生成上模B的型面；通过有限元数值模拟的方法测试该组型面的合理性，确保成型零件工艺余量适度，无褶皱和拉裂现象，并得到优化的成型压力供实际成型时使用；
（4）确定常温下缩放后的模具型面尺寸，模具型面尺寸计算依据公式：Lcm=Lcj（1-D），式中Lcj为常温下的零件尺寸要求，D为缩放系数，此时完成了下模A和上模B型面尺寸的确定；
（5）设计下模A和上模B的辅助结构；
（6）完成热成型模具设计工作。
4.如权利要求3所述的一种TC4钛合金角形薄壁零件用热成型模具的设计方法，所述步骤（5）具体为：上下模设有导向滑板槽（11）、（15），上模B安装导向滑板（16），导向滑板（16）与导向滑板槽（11）对合用于约束冲压方向，在下模A和上模B的左右两侧分别设有安装台阶（10），竖直面上设有电偶孔（13），在下模A和上模B的前后两端分别设有吊装孔（12），上下模型面中间位置的工艺余量处分别设有至少两个挡料销孔（9）且位置对应，在型面工艺余量处设置卸料槽（14）。
5.一种TC4钛合金角形薄壁零件的成型方法，采用了如权利要求1或2所述热成型模具，其特征在于具体方法采用以下步骤：
（1）按照零件展开样板加上工艺余量下料，打磨边缘去毛刺；
（2）清理板料表面至干净无油污、无杂质；
（3）在板料表面涂覆润滑剂；
（4）启动预热升温程序，设置模具升温速率为60~70℃/h加热模具；
（5）热成型：先将模具温度升温至成型温度640~660℃，然后把板料放入模具并在成型温度640~660℃预热4~5min，紧接着将上模B下行与下模A合模加压，压力在390~410KN，保压时间为8~10min；
（6）启模，在卸料槽处取件，放在石棉垫上自然冷却；
（7）按敲检模修整成型后的零件至贴胎间隙≤0.5mm，并按照零件边缘线制外形；
（8）荧光检验，合格后进行酸洗处理。
CN201410261083.XA 2014-06-13 2014-06-13 一种tc4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法 Active CN104001811B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410261083.XA CN104001811B (zh) 2014-06-13 2014-06-13 一种tc4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410261083.XA CN104001811B (zh) 2014-06-13 2014-06-13 一种tc4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104001811A CN104001811A (zh) 2014-08-27
CN104001811B true CN104001811B (zh) 2016-01-20

Family

ID=51362881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410261083.XA Active CN104001811B (zh) 2014-06-13 2014-06-13 一种tc4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104001811B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104174749B (zh) * 2014-09-16 2016-10-26 沈阳飞机工业（集团）有限公司 多曲面钛合金零件成型装置及方法
MX2017009261A (es) * 2015-01-26 2017-10-11 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Metodo de estimacion de la region generadora de defectos de forma superficial, metodo de estimacion de la region de la fuente de defectos de forma superficial, dispositivo de estimacion de la region generadora de defectos de forma superficial, dispositivo de estimacion de la region de fuente de defectos de forma superficial, programa y medio de registro.
CN105344819B (zh) * 2015-11-27 2017-11-28 沈阳飞机工业（集团）有限公司 大曲率钛合金蒙皮零件的等温成形模具及其成形方法
CN108906960B (zh) * 2018-06-22 2019-10-18 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种细长板制角材零件橡皮囊成形方法
CN109622772B (zh) * 2018-11-30 2020-05-29 西安宏钛航空科技有限公司 一种钛合金热成型机上热换模方法
CN110947800B (zh) * 2019-12-09 2021-08-27 中航沈飞民用飞机有限责任公司 箱式模块组敲检模具及应用z型超长型材成型的方法
CN112775220B (zh) * 2020-12-16 2022-02-11 燕山大学 钛合金板材热折弯为型材的装置及其热折弯方法
CN113510187B (zh) * 2021-04-29 2023-06-23 中国航发北京航空材料研究院 一种提高金属薄壁型材下陷成形质量的方法及其装置
CN113458260B (zh) * 2021-06-28 2022-10-25 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种大曲率金属厚板精确预成型方法
CN115625244B (zh) * 2022-12-22 2023-04-11 成立航空技术(成都)有限公司 一种航空航天tc4钛合金钣金件保温热冲压设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0671356A (ja) * 1992-08-25 1994-03-15 Honda Motor Co Ltd 樹脂製プレス型の製造方法
WO2008086768A1 (de) * 2007-01-19 2008-07-24 Müller Weingarten AG Vorrichtung zur herstellung pressgehärteter blechbauteile
CN102430628A (zh) * 2011-09-30 2012-05-02 大连理工大学 一种多层金属复合板材的热成形方法
CN103143627A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 现代自动车株式会社 用于热冲压的模具以及制造该模具的方法
CN203356396U (zh) * 2013-07-05 2013-12-25 上海大学 一种用于力学性能测试的热冲压模具
CN103707066A (zh) * 2012-10-05 2014-04-09 现代自动车株式会社 用于热冲压的装置和方法
CN203541264U (zh) * 2013-09-14 2014-04-16 中国第一汽车股份有限公司 超高强度零件热成形模具镶块

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005028010B3 (de) * 2005-06-16 2006-07-20 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren und Presse zum Warmformen
US20080173057A1 (en) * 2007-01-23 2008-07-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Stamping of work hardenable aluminum alloy sheets

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0671356A (ja) * 1992-08-25 1994-03-15 Honda Motor Co Ltd 樹脂製プレス型の製造方法
WO2008086768A1 (de) * 2007-01-19 2008-07-24 Müller Weingarten AG Vorrichtung zur herstellung pressgehärteter blechbauteile
CN102430628A (zh) * 2011-09-30 2012-05-02 大连理工大学 一种多层金属复合板材的热成形方法
CN103143627A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 现代自动车株式会社 用于热冲压的模具以及制造该模具的方法
CN103707066A (zh) * 2012-10-05 2014-04-09 现代自动车株式会社 用于热冲压的装置和方法
CN203356396U (zh) * 2013-07-05 2013-12-25 上海大学 一种用于力学性能测试的热冲压模具
CN203541264U (zh) * 2013-09-14 2014-04-16 中国第一汽车股份有限公司 超高强度零件热成形模具镶块

Also Published As

Publication number Publication date
CN104001811A (zh) 2014-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104001811B (zh) 一种tc4钛合金角形薄壁零件用热成型模具及成型方法
TWI485265B (zh) 鋁或鋁合金的鍛造方法
CN107855448A (zh) 铝合金壳体的制造方法
CN102039308A (zh) 镁合金板材的轧制方法及其辅助轧制方法
CN109909375A (zh) 一种金属瓦成型模组及其成型工艺
CN103878246A (zh) 一种九折工件用的折弯机模具以及该工件的加工方法
Lin et al. Application of an integrated RE/RP/CAD/CAE/CAM system for magnesium alloy shell of mobile phone
CN103769454B (zh) 一种细晶tc21钛合金板材的高温成形方法
CN109570310B (zh) 一种新型钛合金曲面成型方法
CN102921731B (zh) 一种钛合金薄板的温轧加工方法
CN203371715U (zh) 塑料板料高压热风渐进成形装置
CN109433984B (zh) 一种多爪构件的全纤维仿形锻造成形方法
CN202006239U (zh) 板材折弯模具
CN104175071A (zh) 复杂钛合金电缆罩封头热成形方法及其模具
CN106156446A (zh) 基于数值模拟的塑性成形过程能耗分析方法
Kong et al. Numerical and experimental investigation of preform design in non-axisymmetric warm forming
CN202465902U (zh) 一种抑制钢爪变形的电解铝用阳极
CN202438617U (zh) 一种多v型槽折弯机下模具
CN101569975B (zh) 一种改变模具外形的方法
CN203764784U (zh) 一种九折工件用的折弯机模具
CN208945000U (zh) 封闭钣金件折弯模具
CN203076507U (zh) 十字轴一模三锻模具
CN202336537U (zh) 一种铝板多折弯成型模具
CN102974728B (zh) 一种gh202高温合金板材压延成型方法
CN102688950B (zh) 钢瓶整体成型工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant