CN109967619A - 一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具 - Google Patents

一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，属于钛合金材料成形技术领域。所述模具仅由凸模和凹模组成，无处于中间层的压边圈；所述凸模外侧设有压边，内部设有型面区，所述型面区高度低于外侧压边。所述模具适用于大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形。具有提高大曲率、变截面钛合金零件成形效率高等特点。

Description

一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具
技术领域
本发明涉及一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，属于钛合金材料成形技术领域。
背景技术
目前，大曲率、变截面的钛合金钣金件的热成形方式为，采用具有顶缸的热压成形机，通过制作包含上、中、下三层，即带有压边圈的模具对板料预先实施压边力来实现零件的热压成形。现在多半的热压成形机仅由上下两个平台组成，不含有顶缸，仅能对只由凸凹模组成的模具进行热压，而不能对带有压边圈的模具进行热压。若对此种热压成形机进行改造将会耗费大量的人力和财力，若重新引进带有顶缸的新设备又会是一笔巨大的开销。
发明内容
本发明为了解决现有大曲率、变截面的钛合金钣金件成形机不能对有压边圈的模具进行热压的问题，提出了一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，所采取的技术方案如下：
一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，所述模具仅由凸模和凹模组成，无处于中间层的压边圈；所述凸模外侧设有压边，内部设有型面区，所述型面区的高度低于外侧压边；所述压边内侧型面与零件型面相同；所述凹模在合模后包裹于所述凸模压边的内部；所述凹模外侧与所述压边内侧设有间隙。
进一步地，所述模具热压成型的成形方法是将凸、凹模自身设计成能产生压边力的模具，通过凹模与凸模合模预先将板料夹紧，在继续合模的过程中板料始终处于夹紧的状态，进而起到压边效果，再通过所要成形的零件对下料尺寸进行准确计算，减小零件的工艺端，避免工艺端过大板料发生堆叠，阻止零件成形过程中产生的褶皱。
进一步地，所述成形方法的具体步骤为：
步骤一：根据待成形零件的外形尺寸采用近似微积分画网格方法计算待计算钛合金展开料尺寸，获得适用于待成型零件所需尺寸的钛合金展开料；
步骤二：根据带成型零件高度确定所述待成形零件的工艺端，对所述工艺端进行处理使其成锯齿状；
步骤三：将步骤一所述的钛合金展开料放置于零件成形凸模上，闭合所述模具的上下模；
步骤四：对所述钛合金展开料进行热压处理，并使钛合金展开料在热压过程中始终属于压紧状态；
步骤五：大曲率、变截面钛合金蒙皮成形。
进一步地，所述工艺端为10mm；如果所述带成型零件高度低于60mm尺寸，则将工艺端放大至20mm；如果所述带成型零件高度高于200mm尺寸；则将工艺端缩短至6mm。
本发明有益效果：
本发明一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具机构设计不需要重新引进新型的带有顶缸的热压成形机，大大减少资金投入；同时，相比带有压边圈的模具，下料尺寸明显减小，可有效减少板料投入成本。本发明一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具能够有效避免零件成形时出现褶皱，可将褶皱率降低到0.2％，有效提高制作工件的成品率，提高工件生产的质量和效率。
附图说明
图1为大曲率、变截面钛合金蒙皮钣金件图。
图2为零件下料图。
图3为本发明所述一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具主视结构图。
图4为本发明所述一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具侧视结构图。
图5为本发明热压过程示意图一。
图6为本发明热压过程示意图二。
图7为本发明热压过程示意图三。
图8为本发明热压过程示意图四。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1：
如图1至图8所示，一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，所述模具仅由凸模和凹模组成，无处于中间层的压边圈；所述凸模外侧设有压边，内部设有型面区，所述型面区的高度低于外侧压边；所述压边内侧型面与零件型面相同；所述凹模在合模后包裹于所述凸模压边的内部；所述凹模外侧与所述压边内侧设有间隙。
所述模具热压成型的成形方法是通过凹模与凸模合模预先将板料夹紧，在继续合模的过程中板料始终处于夹紧的状态，进而起到压边效果，再通过所要成形的零件对下料尺寸进行准确计算，减小零件的工艺端，避免工艺端过大板料发生堆叠，阻止零件成形过程中产生的褶皱。
其中，所述成形方法的具体步骤为：
步骤一：根据待成形零件的外形尺寸采用近似微积分画网格方法计算待计算钛合金展开料尺寸，获得适用于待成型零件所需尺寸的钛合金展开料；
步骤二：根据带成型零件高度确定所述待成形零件的工艺端，对所述工艺端进行处理使其成锯齿状；
步骤三：将步骤一所述的钛合金展开料放置于零件成形凸模上，闭合所述模具的上下模；
步骤四：对所述钛合金展开料进行热压处理，并使钛合金展开料在热压过程中始终属于压紧状态；
步骤五：大曲率、变截面钛合金蒙皮成形。
所述工艺端为10mm；如果所述带成型零件高度低于60mm尺寸，则将工艺端放大至20mm；如果所述带成型零件高度高于200mm尺寸；则将工艺端缩短至6mm。
实施例2
一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具在大曲率、变截面钛合金零件成形过程中，首先，通过零件的外形尺寸，采用近似微积分的画网格形式准确计算展开料，计算完展开料以后，在保证可以准确定位，不会有报废件产生的基础上，尽量减小零件的工艺端。如果零件的高度较小，需另外增加工艺端，使板料在热压过程中始终处于夹紧状态，但板料的工艺端需进行处理，下成锯齿形状，防止板料堆叠形成褶皱。最后需要注意，模具在完全合模后，无弯边生成，热压过程的弯边全部转化成立边，因为起到压边作用的凹凸模间隙小。
将模具设计成具有围墙(压边)的结构形式，压边的内侧与成形区的型面相同，是将对应的形线偏置得到，使零件在成形过程中，可以均匀受力，受力方向均近似沿形线的切线方向，使其均匀走料，防止褶皱的产生。
压边内侧和凹模外侧间隙是由板料的厚度控制，在考虑板料减薄量的基础上，调节间隙，通过不同的挤压力测算出摩擦力，再与板料在此温度下的抗拉强度进行对比，在避免被板料被拉断的基础上得出最佳间距。
实施例3
一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具在大曲率、变截面钛合金零件成形过程中，如图1所示，首先通过微积分方式准确地计算出零件的展开料，根据零件高度给出零件的工艺端。如果零件高度较低适当放大工艺端，使零件在成形过程中一直处于夹紧状态。如果零件高度过大，尽量减小零件的工艺端，防止成形过程中引起板料发生堆叠，从而产生褶皱，工艺端范围在6mm到20mm之间，展开图如附图2所示。
如附图3至图8所示，凸模的成形区低于外侧的压边，此处要考虑凸凹模的圆角，圆角的目的是防止零件成形时发生划伤，压边高出成形区的高度要把圆角的高度排除；凹模外型面和压边内型面的间隙是通过板料的厚度和给板料的摩擦力，以及板料的抗拉强度共同得出的，使板料一直沿切线方向处于绷紧状态，从而完成零件的成形制造。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，其特征在于，所述模具仅由凸模和凹模组成，无处于中间层的压边圈；所述凸模外侧设有压边，内部设有型面区，所述型面区高度低于外侧压边；所述压边内侧型面与零件型面相同；所述凹模在合模后包裹于所述凸模压边的内部；所述凹模外侧与所述压边内侧设有间隙。
2.根据权利要求1所述大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，其特征在于，所述模具热压成型的成形方法是通过凹模与凸模合模预先将板料夹紧，在继续合模的过程中板料始终处于夹紧的状态，进而起到压边效果，再通过所要成形的零件对下料尺寸进行准确计算，减小零件的工艺端，避免工艺端过大板料发生堆叠，阻止零件成形过程中产生的褶皱。
3.根据权利要求2所述大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，其特征在于，所述成形方法的具体步骤为：
步骤一：根据待成形零件的外形尺寸采用近似微积分画网格方法计算待计算钛合金展开料尺寸，获得适用于待成型零件所需尺寸的钛合金展开料；
步骤二：根据带成型零件高度确定所述待成形零件的工艺端，对所述工艺端进行处理使其成锯齿状；
步骤三：将步骤一所述的钛合金展开料放置于零件成形凸模上，闭合所述模具的上下模；
步骤四：对所述钛合金展开料进行热压处理，并使钛合金展开料在热压过程中始终属于压紧状态；
步骤五：大曲率、变截面钛合金蒙皮成形。
4.根据权利要求3所述大曲率、变截面钛合金蒙皮一次热压成形模具，其特征在于，所述工艺端为10mm；如果所述带成型零件高度低于60mm尺寸，则将工艺端放大至20mm；如果所述带成型零件高度高于200mm尺寸；则将工艺端缩短至6mm。
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