CN117840324B - 一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法及装置，包括上模具垫板、上冲头、聚氨酯弹性芯体、等截面模套、变截面缩口模、下模具垫板和卸料冲头，上模具垫板和上冲头通过螺栓固定在液压机活动梁体上，变截面缩口模和下模具垫板固定于液压机工作台上方，聚氨酯弹性芯体置于预制坯内侧；成形方法：将填有聚氨酯弹性芯体的预制坯置于等截面模套内，通过上模具垫板和上冲头向预制坯和聚氨酯弹性芯体沿轴向施加向下的载荷，进行连续渐变的缩口成形，完成缩口成形后通过卸料冲头对变截面缩口模内的变截面壳体和聚氨酯弹性芯体施加竖直向上的顶出力，完成变截面壳体件卸料。本发明采用上述内容制成的壳体件具有整体性好、壁厚不减薄等优点。

Description

一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法及装置

技术领域

在本发明涉及航天用变截面壳体件的成形技术领域，特别是涉及一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法及装置。

背景技术

变截面薄壁舱段类壳体件常见的制备方法是先冲压成形具有一定斜度的左、右两个半片壳体件，然后将两个壳体件进行组焊连接成整体。这种传统的制造工艺存在以下缺点：作为航天用壳体件，焊接技术将会直接决定壳体件的密封性和基本强度。倘若在实际焊接过程中存在焊接质量问题，可能致使壳体件泄露甚至断裂，存在极大的安全隐患。另外，由于薄壁件的刚性小，焊接过程中容易产生焊接变形和烧穿现象，将大大降低变截面薄壁壳体件的成品率。同时传统的成形工艺还存在生产效率低、成形模具费用高、尺寸精度低等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法及装置，得到的变截面薄壁壳体件不仅避免了焊接质量安全隐患，壳体件的整体性好，还具有外观美观、变截面壳体件与等截面壳体件连接处光滑过度、工艺简便、易行、壁厚均匀、精度高、整体强度高等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置，该成形装置按照装配顺序由上而下依次为上模具垫板、上冲头、聚氨酯弹性芯体、等截面模套、变截面缩口模、下模具垫板和卸料冲头，所述上模具垫板和上冲头通过螺栓固定连接在液压机活动梁体上，所述变截面缩口模和下模具垫板固定于液压机工作台的上方，所述聚氨酯弹性芯体置于预制坯内侧。

优选的，所述上冲头的工作部位与所述等截面模套的内孔间隙配合设置，所述等截面模套与变截面缩口模的连接部位内孔的截面尺寸相等。

优选的，所述等截面模套上设置有凸止口，所述变截面缩口模上设置有凹止口，所述凸止口与所述凹止口配合设置，用于防止模具发生横向变形。

优选的，所述变截面缩口模的底端还设有长度30mm的直通孔，所述直通孔的截面尺寸与所述变截面缩口模的最小孔形状尺寸相等。

优选的，所述预制坯为缩口变形前的原始材料，所述预制坯的通孔内设置有所述聚氨酯弹性芯体，且所述预制坯与所述聚氨酯弹性芯体均设置于所述等截面模套的通孔内，所述预制坯的外轮廓横截面尺寸与所述等截面模套的内孔尺寸相等。

优选的，所述聚氨酯弹性芯体的尺寸与所述预制坯的内孔尺寸相等，且所述聚氨酯弹性芯体的长度大于预制坯的长度。

优选的，所述卸料冲头的工作部位与所述变截面缩口模下端的直通孔之间间隙配合设置，所述卸料冲头通过螺栓固定连接在液压机顶出缸上。

本发明还提供了一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法，包括以下步骤：

S1、通过挤压工艺制备得到等截面壳体预制坯；

S2、将填有聚氨酯弹性芯体的预制坯置于等截面模套内，通过固定在液压机活动梁上的上模具垫板和上冲头向预制坯和聚氨酯弹性芯体沿轴向施加向下的载荷，进行连续渐变的缩口成形；

S3、缩口成形结束后，通过固定在液压机顶出缸上的卸料冲头对变截面缩口模内的变截面壳体和聚氨酯弹性芯体施加竖直向上的顶出力，完成变截面壳体件的卸料工序。

优选的，在所述步骤S2中，缩口成形过程为：预制坯和聚氨酯弹性芯体在载荷作用下从等截面模套中被挤入变截面缩口模具中，横截面尺寸逐步减小，实现连续渐变的缩口成形。

优选的，在缩口成形过程中，采用弹性模量大的聚氨酯弹性芯体在内部支撑预制坯，以协调预制坯发生缩口变形，且抑制薄板在缩口变形中发生失稳。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

（1）本发明提供了一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法及装置，该成形装置为组合拼接结构，预制坯可在等截面模套、变截面缩口模、聚氨酯弹性芯体共同作用下实现连续渐变的缩口变形，制备出的变截面壳体件具有流线型结构、整体性好、强度高的优点。等截面模套与变截面缩口模通过止口槽进行横向定位，确保上下模具对中性。采用弹性模量较大的聚氨酯弹性芯体可以有效抑制预制坯缩孔变形的失稳现象。另外，变截面缩口模下端设有长度约30mm的直通孔，便于成形结束后的卸料工序。

（2）通过本发明所提供的成形方法及装置，得到的变截面薄壁壳体件不仅避免了焊接质量安全隐患，壳体件的整体性好，还具有外观美观、变截面壳体件与等截面壳体件连接处光滑过度、工艺简便、易行、壁厚均匀、精度高、整体强度高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置提供的结构***示意图；

图2为本发明一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置提供的装配示意图；

图3为本发明中等截面模套组中等截面模套+变截面缩口模A-A方向上装配截面示意图；

图4为本发明中等截面模套组中等截面模套+变截面缩口模A-A方向上装配剖视图；

图5为本发明一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法提供的流程示意图。

附图标记说明：

1-上模具垫板，2-上冲头，3-聚氨酯弹性芯体，4-等截面模套，5-变截面缩口模，6-下模具垫板，7-卸料冲头，8-预制坯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法及装置，得到的变截面薄壁壳体件不仅避免了焊接质量安全隐患，壳体件的整体性好，还具有外观美观、变截面壳体件与等截面壳体件连接处光滑过度、工艺简便、易行、壁厚均匀、精度高、整体强度高等优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置，该成形装置按照装配顺序由上而下依次为上模具垫板1、上冲头2、聚氨酯弹性芯体3、等截面模套4、变截面缩口模5、下模具垫板6和卸料冲头7，参照图2，上模具垫板1和上冲头2通过螺栓固定连接在液压机活动梁体上，变截面缩口模5和下模具垫板6固定于液压机工作台的上方，聚氨酯弹性芯体3处对应置于预制坯8内侧。在本实施例中，预制坯8的截面为异形几何形状，上冲头2的工作部位与等截面模套4的内孔间隙配合设置，等截面模套4与变截面缩口模5的连接部位内孔的截面尺寸相等。另外，该成形装置还可根据产品使用需求更改上冲头2、等截面模套4、变截面缩口模5、卸料冲头7工作截面尺寸，从而制备出任意几何形状的变截面壳体薄壁件。

参照图3和图4，等截面模套4上设置有凸止口，变截面缩口模5上设置有凹止口，凸止口与凹止口对应设置，通过止口起到限位对中作用的同时，还防止模具发生横向变形。参照图4，变截面缩口模5的底端还设有长度30mm的直通孔，直通孔的截面尺寸与变截面缩口模5的最小孔形状尺寸相等。

其中，卸料冲头7的工作部位与变截面缩口模5下端的直通孔之间间隙配合设置，卸料冲头7通过螺栓固定连接在液压机顶出缸上。

另外，预制坯8为缩口变形前的原始材料，预制坯8的通孔内设置有聚氨酯弹性芯体3，且预制坯8和聚氨酯弹性芯体3均设置于等截面模套4的通孔内，预制坯8的外轮廓横截面尺寸与等截面模套4的内孔尺寸相等。聚氨酯弹性芯体3的尺寸与预制坯8的内孔尺寸相等，且聚氨酯弹性芯体3的长度大于预制坯8的长度。聚氨酯弹性芯体3的轮廓尺寸可根据预制坯8壁厚尺寸的变化增加或减少，可制备不同壁厚的变截面壳体件，且缩口变形过程中壁厚不减薄。同时聚氨酯弹性芯体3具有较大的弹性模量，在轴向载荷作用下可协调预制坯8发生缩口变形，同时有效抑制薄板在缩口变形过中发生失稳。

如图5所示，本发明还提供了一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法，包括以下步骤：

S1、通过传统的挤压工艺制备得到等截面壳体预制坯；

S2、将填有聚氨酯弹性芯体的预制坯置于等截面模套内，通过固定在液压机活动梁上的上模具垫板和上冲头向预制坯和聚氨酯弹性芯体沿轴向施加向下的载荷，进行连续渐变的缩口成形；

其中，缩口成形过程为：预制坯和聚氨酯弹性芯体在载荷作用下从等截面模套中被挤入变截面缩口模具中，横截面尺寸逐步减小，实现连续渐变的缩口成形，在缩口成形过程中，采用弹性模量大的聚氨酯弹性芯体在内部支撑预制坯，以协调预制坯发生缩口变形，且抑制薄板在缩口变形中发生失稳；

S3、缩口成形结束后，通过固定在液压机顶出缸上的卸料冲头对变截面缩口模内的变截面壳体和聚氨酯弹性芯体施加竖直向上的顶出力，完成变截面壳体件的卸料工序。

通过上述的装置及成形方法，不但可以制备出不同截面形状与壁厚的变截面薄壁壳体件，而且制备工艺简单、壳体件整体性好、壁厚均匀，提高了变截面壳体件质量，降低了制备成本。

因此，本发明的有益效果如下：

（1）本发明提供了一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形方法及装置，该成形装置为组合拼接结构，预制坯可在等截面模套、变截面缩口模、聚氨酯弹性芯体共同作用下实现连续渐变的缩口变形，制备出的变截面壳体件具有流线型结构、整体性好、强度高的优点。等截面模套与变截面缩口模通过止口槽进行横向定位，确保上下模具对中性。采用弹性模量较大的聚氨酯弹性芯体可以有效抑制预制坯缩孔变形的失稳现象。另外，变截面缩口模下端设有长度约30mm的直通孔，便于成形结束后的卸料工序。

（2）通过本发明所提供的成形方法及装置，得到的变截面薄壁壳体件不仅避免了焊接质量安全隐患，壳体件的整体性好，还具有外观美观、变截面壳体件与等截面壳体件连接处光滑过度、工艺简便、易行、壁厚均匀、精度高、整体强度高等优点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，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。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置，其特征在于，该成形装置按照装配顺序由上而下依次为上模具垫板、上冲头、聚氨酯弹性芯体、等截面模套、变截面缩口模、下模具垫板和卸料冲头，所述上模具垫板和上冲头通过螺栓固定连接在液压机活动梁体上，所述变截面缩口模和下模具垫板固定于液压机工作台的上方，所述聚氨酯弹性芯体置于预制坯内侧；

所述上冲头的工作部位与所述等截面模套的内孔间隙配合设置，所述等截面模套与变截面缩口模的连接部位内孔的截面尺寸相等，所述等截面模套上设置有凸止口，所述变截面缩口模上设置有凹止口，所述凸止口与所述凹止口配合设置，用于防止模具发生横向变形；

上述成形装置的成形方法，包括以下步骤：

S1、通过挤压工艺制备得到等截面壳体预制坯；

S2、将填有聚氨酯弹性芯体的预制坯置于等截面模套内，通过固定在液压机活动梁上的上模具垫板和上冲头向预制坯和聚氨酯弹性芯体沿轴向施加向下的载荷，进行连续渐变的缩口成形；

缩口成形过程为：预制坯和聚氨酯弹性芯体在载荷作用下从等截面模套中被挤入变截面缩口模具中，横截面尺寸逐步减小，实现连续渐变的缩口成形；

在缩口成形过程中，采用弹性模量大的聚氨酯弹性芯体在内部支撑预制坯，以协调预制坯发生缩口变形，且抑制薄板在缩口变形中发生失稳；

S3、缩口成形结束后，通过固定在液压机顶出缸上的卸料冲头对变截面缩口模内的变截面壳体和聚氨酯弹性芯体施加竖直向上的顶出力，完成变截面壳体件的卸料工序。

2.根据权利要求1所述的一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置，其特征在于，所述变截面缩口模的底端还设有长度30mm的直通孔，所述直通孔的截面尺寸与所述变截面缩口模的最小孔形状尺寸相等。

3.根据权利要求1所述的一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置，其特征在于，所述预制坯为缩口变形前的原始材料，所述预制坯的通孔内设置有所述聚氨酯弹性芯体，且所述预制坯与所述聚氨酯弹性芯体均设置于所述等截面模套的通孔内，所述预制坯的外轮廓横截面尺寸与所述等截面模套的内孔尺寸相等。

4.根据权利要求3所述的一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置，其特征在于，所述聚氨酯弹性芯体的尺寸与所述预制坯的内孔尺寸相等，且所述聚氨酯弹性芯体的长度大于预制坯的长度。

5.根据权利要求1所述的一种连续变截面薄壁舱段类壳体件的成形装置，其特征在于，所述卸料冲头的工作部位与所述变截面缩口模下端的直通孔之间间隙配合设置，所述卸料冲头通过螺栓固定连接在液压机顶出缸上。