CN112981076B - 一种贮箱顶盖的制造成形方法 - Google Patents

一种贮箱顶盖的制造成形方法 Download PDF

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Abstract

一种贮箱顶盖的制造成形方法，根据贮箱顶盖标准工件型面通过有限元回弹补偿得到模具型面，并制造出该贮箱顶盖模具；然后将工件板料置于模具型面板上，且用透气毡将工件板料完全包覆；在端面的边缘部粘贴密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与模具型面共同形成封闭空间；对封闭空间抽真空，使工件板料与模具型面板趋近贴合或保持贴合；将工件板料与贮箱顶盖模具放入热压罐内进行真空蠕变时效成形，工艺完成后将工件板料与贮箱顶盖模具分离；铣削掉余量部分，即完成贮箱顶盖的制作。本发明解决了蠕变时效成形过程中的由于模具设计不合理而导致工件性能差、人员操作不便和可重复性差等一系列问题。

Description

一种贮箱顶盖的制造成形方法
技术领域
本发明属于先进制造的制备工艺技术，具体涉及到一种贮箱顶盖的制造成形方法。
背景技术
蠕变时效成形技术是将金属的蠕变行为与时效强化行为巧妙的结合起来的一种新型成形技术，蠕变时效成形技术利用金属材料在人工时效温度与弹性应力共同作用下发生的蠕变变形，得到具有一定形状的构件，具有损伤小，成形精度高，残余应力小，重复性好等多方面的优点。随着我国工业的不断进步，我国的航空航天技术得到飞速发展，蠕变时效成形技术不断的进步，成为航空航天产品制造领域中一项不可或缺的大型壁板成形技术。目前在进行航天航空的贮箱顶盖制造成形时，所采取的工艺常常就是蠕变时效成形。
现有的贮箱顶盖的制造成形方法，具有的一个重要缺点是当模具处于热压罐里的时候，热风流通性不好，导致热流分布不均匀，热力耦合的条件较差，成形制造的工件其性能具有一定不均匀性，可能导致工件无法满足设计要求。且现有的模具定位十份不方便，对于具有各向异性材料的摆放定位角度不是很精准；平台设计不合理会影响到实验速率。
因此需要设计一种新的贮箱顶盖的制造成形方法。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种贮箱顶盖的制造成形方法，以解决背景技术中提出的现有的贮箱顶盖模具处于热压罐里的时候，热风流通性不好，导致热流分布不均匀，热力耦合的条件较差，成形制造的工件其性能具有一定不均匀性，可能导致工件无法满足设计要求；且现有的模具定位十份不方便，对于具有各向异性材料的摆放定位角度不是很精准；平台设计不合理等影响实验速率的问题。
本发明的技术方案是一种贮箱顶盖的制造成形方法，先设计一种贮箱顶盖模具，
所述贮箱顶盖模具包括用于使贮箱顶盖成形的模具型面板和设置在模具型面板下方用于支撑及散热的底部支架；
所述模具型面板包括位于模具型面板中央的型面部分和环绕在型面部分外侧的端面部分；所述型面部分为外边缘呈圆形的下凹曲面板；所述端面部分呈平板状，端面部分的内边缘与型面部分的外边缘固定连接，端面部分的外边缘呈正八边形，型面部分和端面部分的对称中心重合；
所述底部支架包括筋板、外边缘呈正八边形的底板和八块侧板；八块侧板的上边缘均与端面部分的下板面相连，八块侧板的下边缘分别与底板的八条边固定连接，八块侧板的侧边缘依次固定连接；所述底板与端面部分平行设置，所述筋板和八块侧板均与底板所在平面垂直；所述端面部分的对称中心和底板对称中心之间的连线与底板所在平面垂直；所述筋板的侧边缘均与侧板的侧边缘或者竖直方向的板面对称中心线相连，所述筋板的上边缘均与模具型面板的下板面连接，所述筋板的下边缘均与底板的上板面连接；所述筋板之间呈平行或者垂直关系，且所有筋板以所述端面部分的对称中心和底板对称中心之间的连线为中心呈中心对称分布；所述筋板上均对称设置有通风量达到60％以上的筋板通孔；八块侧板上均对称设置有通风量达到60％以上的侧板通孔；所述底板上对称设置有通风量达到60％以上的底板通孔；
所述贮箱顶盖的制造成形方法包括以下步骤：
首先根据目标工件型面进行有限元建模仿真，然后通过半径回弹补偿法得出型面部分的相关数据，并根据型面部分的相关数据设计贮箱顶盖的三维数模，制造出所述的贮箱顶盖模具；
然后将铝合金胚料裁剪成含加工余量和目标工件展开形状板的工件板料，将工件板料置于模具型面板上，且用透气毡将工件板料完全包覆；在端面部分的边缘部粘贴至少一圈密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与模具型面板共同形成封闭空间；真空袋上设置有与真空泵相连的真空嘴，通过真空嘴对封闭空间抽真空，使工件板料与模具型面板尽可能地趋近贴合或保持贴合；将工件板料与贮箱顶盖模具放入热压罐内进行真空蠕变时效成形，时效完成后将工件板料与贮箱顶盖模具分离；铣削掉成形后工件板料的余量部分，即完成贮箱顶盖的制作。
在一种具体的实施方式中，所述模具型面板为一体成形的。
在一种具体的实施方式中，所述筋板通孔和侧板通孔均为带圆角的方形通孔。
在一种具体的实施方式中，每块所述侧板上均对称分布设置有两个大小相同的侧板通孔。
在一种具体的实施方式中，所述底板的下方还设置有垫板，垫板以底板的对称中心为中心对称分布。
在一种具体的实施方式中，所述筋板及侧板的上边缘均设置有呈半圆形的焊接通风通孔，且焊接通风通孔以所述端面部分的对称中心为中心均匀对称分布。
在一种具体的实施方式中，所述筋板、底板和侧板均为厚度为8～12mm的钢板。
在一种具体的实施方式中，所述模具型面板为厚度为16～20mm的钢板。
在一种具体的实施方式中，所述筋板上均对称设置有通风量达到70％以上的筋板通孔；八块侧板上均对称设置有通风量达到70％以上的侧板通孔；所述底板上对称设置有通风量达到70％以上的底板通孔。
本发明的有益效果包括：
本发明解决了蠕变时效成形过程中的由于模具的不合适而导致影响工件性能的一系列问题，具体地，解决了热流滞塞问题，很好地改善了热力耦合条件，改善之前定位不方便地问题，加快了实验的效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种贮箱顶盖模具的侧面仰视角度的示意图；
图2是本发明一种贮箱顶盖模具的纵向剖面示意图；
图3是本发明一种贮箱顶盖模具的底部支架中间部分横截面的仰视角度示意图；
图4是本发明一种贮箱顶盖模具的俯视图；
其中，1、模具型面板；2、底部支架；11、型面部分；12、端面部分；21、侧板；22、筋板；23、底板；24、垫板；25、焊接通风通孔；211、侧板通孔；221、筋板通孔；231、底板通孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种贮箱顶盖的制造成形方法，
先设计一种贮箱顶盖模具，所述贮箱顶盖模具包括用于使贮箱顶盖成形的模具型面板1和设置在模具型面板1下方用于支撑及散热的底部支架2；
所述模具型面板1包括位于模具型面板中央的型面部分11和环绕在型面部分11外侧的端面部分12；
所述型面部分11为外边缘呈圆形的下凹曲面板；所述端面部分12呈平板状，端面部分12的内边缘与型面部分11的外边缘固定连接，端面部分12的外边缘呈正八边形，型面部分11和端面部分12的对称中心重合；
所述底部支架2包括筋板22、外边缘呈正八边形的底板23和八块侧板21；八块侧板21的上边缘均与端面部分12的下板面相连，八块侧板21的下边缘分别与底板23的八条边固定连接，八块侧板21的侧边缘依次固定连接；所述底板23与端面部分12平行设置，所述筋板22和八块侧板21均与底板23所在平面垂直；所述端面部分12的对称中心和底板23对称中心之间的连线与底板23所在平面垂直；所述筋板22的侧边缘均与侧板21的侧边缘或者竖直方向的板面对称中心线相连，所述筋板22的上边缘均与模具型面板1的下板面连接，所述筋板22的下边缘均与底板23的上板面连接；所述筋板22之间呈平行或者垂直关系，且所有筋板22以所述端面部分12的对称中心和底板23对称中心之间的连线为中心呈中心对称分布；
所述筋板22上均对称设置有通风量达到60％以上的筋板通孔221；八块侧板21上均对称设置有通风量达到60％以上的侧板通孔211；所述底板23上对称设置有通风量达到60％以上的底板通孔231；
所述贮箱顶盖的制造成形方法包括以下步骤：
首先根据目标工件型面进行有限元建模仿真，然后通过半径回弹补偿法得出型面部分11的相关数据，并根据型面部分11的相关数据设计贮箱顶盖的三维数模，制造出所述的贮箱顶盖模具；
然后将铝合金胚料裁剪成包含加工余量和目标工件展开形状板的工件板料，将工件板料置于模具型面板1上，且用透气毡将工件板料完全包覆；在端面部分12的边缘部粘贴至少一圈密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与模具型面板1共同形成封闭空间；真空袋上设置有与真空泵相连的真空嘴，通过真空嘴对封闭空间抽真空，使工件板料与模具型面板1尽可能地趋近贴合或保持贴合；将工件板料与贮箱顶盖模具放入热压罐内进行真空蠕变时效成形，时效完成后将工件板料与贮箱顶盖模具分离；铣削掉成形后工件板料的余量部分，即完成贮箱顶盖的制作。
在一种具体的实施方式中，所述模具型面板1为一体成形的。
在一种具体的实施方式中，所述筋板通孔221和侧板通孔211均为带圆角的方形通孔。
在一种具体的实施方式中，每块所述侧板21上均对称分布设置有两个大小相同的侧板通孔211。
在一种具体的实施方式中，所述底板23的下方还设置有垫板24，垫板24以底板23的对称中心为中心对称分布。
在一种具体的实施方式中，所述筋板22及侧板21的上边缘均设置有呈半圆形的焊接通风通孔25，且焊接通风通孔以所述端面部分12的对称中心为中心均匀对称分布。
在一种具体的实施方式中，所述筋板22、底板23和侧板21均为厚度为8～12mm的钢板。
在一种具体的实施方式中，所述模具型面板1为厚度为16～20mm的钢板。
在一种具体的实施方式中，所述筋板22上均对称设置有通风量达到70％以上的筋板通孔221；八块侧板21上均对称设置有通风量达到70％以上的侧板通孔211；所述底板23上对称设置有通风量达到70％以上的底板通孔231。
本发明经过有限元建模仿真回弹补偿计算后得到贮箱顶盖的目标型面，然后以目标型面作为贮箱顶盖模具的型面部分，对底部支架采用八边形对称镂空焊接筋板设计，在满足刚度与强度等基本要求的前提下，重量很轻，拥有良好的热导流性，在热压罐里进行蠕变成形时，本发明采用的贮箱顶盖模具能使热风均匀分布模具型面板底部，从而使工件受到良好的热力耦合条件，增强了工件性能的均匀性，使其充分满足航天航空的部件要求。同时，端面部分的八边形设计，看上去比较美观，定位十分便利，因为一般实验进热压罐要求角度偏45度，本发明采用八边形设计可以很方便地达到这一定位要求，同时在这八个侧面上都会有中心刻画线，可以轻易地与运送小车中心线对准，这样就不会产生进罐碰撞管壁的现象，且在型面上也能同样方便的设计刻画线，因而当把工件板料放上去的时候能很容易定位，从而能得到精度很高的成形工件，在准备实验时，八边形的贮箱顶盖模具能以其边线为参考，方便地进行贴胶与“搭桥”密封，从而能很好的保证气密性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，先设计一种贮箱顶盖模具，
所述贮箱顶盖模具包括用于使贮箱顶盖成形的模具型面板(1)和设置在模具型面板(1)下方用于支撑及散热的底部支架(2)；
所述模具型面板(1)包括位于模具型面板中央的型面部分(11)和环绕在型面部分(11)外侧的端面部分(12)；所述型面部分(11)为外边缘呈圆形的下凹曲面板；所述端面部分(12)呈平板状，端面部分(12)的内边缘与型面部分(11)的外边缘固定连接，端面部分(12)的外边缘呈正八边形，型面部分(11)和端面部分(12)的对称中心重合；
所述底部支架(2)包括筋板(22)、外边缘呈正八边形的底板(23)和八块侧板(21)；八块侧板(21)的上边缘均与端面部分(12)的下板面相连，八块侧板(21)的下边缘分别与底板(23)的八条边固定连接，八块侧板(21)的侧边缘依次固定连接；所述底板(23)与端面部分(12)平行设置，所述筋板(22)和八块侧板(21)均与底板(23)所在平面垂直；所述端面部分(12)的对称中心和底板(23)对称中心之间的连线与底板(23)所在平面垂直；所述筋板(22)的侧边缘均与侧板(21)的侧边缘或者竖直方向的板面对称中心线相连，所述筋板(22)的上边缘均与模具型面板(1)的下板面连接，所述筋板(22)的下边缘均与底板(23)的上板面连接；所述筋板(22)之间呈平行或者垂直关系，且所有筋板(22)以所述端面部分(12)的对称中心和底板(23)对称中心之间的连线为中心呈中心对称分布；所述筋板(22)上均对称设置有通风量达到60％以上的筋板通孔(221)；八块侧板(21)上均对称设置有通风量达到60％以上的侧板通孔(211)；所述底板(23)上对称设置有通风量达到60％以上的底板通孔(231)；
所述贮箱顶盖的制造成形方法包括以下步骤：
首先根据目标工件型面进行有限元建模仿真，然后通过半径回弹补偿法得出型面部分(11)的相关数据，并根据型面部分(11)的相关数据设计贮箱顶盖的三维数模，制造出所述的贮箱顶盖模具；
然后将铝合金胚料裁剪成含加工余量和目标工件展开形状板的工件板料，将工件板料置于模具型面板(1)上，且用透气毡将工件板料完全包覆；在端面部分(12)的边缘部粘贴至少一圈密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与模具型面板(1)共同形成封闭空间；真空袋上设置有与真空泵相连的真空嘴，通过真空嘴对封闭空间抽真空，使工件板料与模具型面板(1)尽可能地趋近贴合或保持贴合；将工件板料与贮箱顶盖模具放入热压罐内进行真空蠕变时效成形，时效完成后将工件板料与贮箱顶盖模具分离；铣削掉成形后工件板料的余量部分，即完成贮箱顶盖的制作。
2.根据权利要求1所述的贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，所述模具型面板(1)为一体成形的。
3.根据权利要求1所述的贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，所述筋板通孔(221)和侧板通孔(211)均为带圆角的方形通孔。
4.根据权利要求1所述的贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，每块所述侧板(21)上均对称分布设置有两个大小相同的侧板通孔(211)。
5.根据权利要求1所述的贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，所述底板(23)的下方还设置有垫板(24)，垫板(24)以底板(23)的对称中心为中心对称分布。
6.根据权利要求1所述的贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，所述筋板(22)及侧板(21)的上边缘均设置有呈半圆形的焊接通风通孔(25)，且焊接通风通孔以所述端面部分(12)的对称中心为中心均匀对称分布。
7.根据权利要求1所述的贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，所述筋板(22)、底板(23)和侧板(21)均为厚度为8～12mm的钢板。
8.根据权利要求1所述的贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，所述模具型面板(1)为厚度为16～20mm的钢板。
9.根据权利要求1所述的贮箱顶盖的制造成形方法，其特征在于，所述筋板(22)上均对称设置有通风量达到70％以上的筋板通孔(221)；八块侧板(21)上均对称设置有通风量达到70％以上的侧板通孔(211)；所述底板(23)上对称设置有通风量达到70％以上的底板通孔(231)。
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