CN206305278U - 一种薄壁波纹盘柔性成形装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种薄壁波纹盘柔性成形装置，包括：上模和下模；下模上端面开有凹槽，凹槽底面开有与薄壁波纹盘成形后的形状相吻合的环形波纹沟槽；上模的下端与下模上端面的凹槽相配合，上模的下端面开有环形凹槽与环形波纹沟槽位置对应，当上模和下模对接后，上模下端面的凹槽与下模凹槽底面之间形成封闭的高压液室使得环形波纹沟槽位于高压液室内；在上模的侧面开有充液接口、进液通道，充液接口与进液通道的接头之间采用锥面密封，进液通道与高压液室连通。本实用新型用于解决空间金属可展开结构的薄壁波纹盘传统成形过程中，板材流料困难，波纹易起皱，成形极限低和容易产生开裂的难题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种薄壁波纹盘成形装置。
背景技术
随着深空探索、载人航空的不断发展，航天飞行器所需要的功能越来越多，相应装配的天线、传感器数量也大幅增加，为保证这些功能设备互不干扰，且满足各自视场的要求，空间金属可展开式结构应此而生。空间金属可展开式结构是将金属箔材按照一定形式折叠，固定在航天器舱体，以折叠的状态进行发射，发射入轨后，在太空中对其进行充气，使折叠体积释放实现金属箔材的展开。空间金属充气可展开结构不需要转轴驱动机构，也不需要不需要固化环节，利用金属自有刚度即可保证结构整体刚度，成为航天器空间结构的重要结构形式之一。金属可展开结构包括两种工作状态，一种是折叠，另一种是展开。在航天器发射阶段，各监测/检测元件收拢固定在航天器舱体内隔离恶劣的超高温动力环境。当航天器运行到达指定轨道时，通过机构将其释放，伸展到工作位置。如图1、图2所示，为空间可展开结构的三维图，从图中可以看出，空间可展开壳体承力结构是由不锈钢薄板经机加、成形、焊接、装配而成，气动展开。具有重量小、刚性好、展开可靠性高等优点。金属可展开结构在展开过程中，需要符合等距变形原理，成形精度要求非常高，其中薄壁波纹盘是空间可展开结构中最重要的结构部件，在整个的变形过程中承担受力支撑和气动展开的作用，其中成形制造技术直接决定了该类结构的力学性能、寿命和应用效果，是研制该类结构所必须突破的关键制造技术。
薄壁波纹盘材料为304不锈钢，壁厚超薄仅为δ0.1mm，波纹数量多，成形精度要求非常高，如果采用传统的模压成形方法，成形过程中流料困难，波纹易起皱，同时极易产生破裂；而采用级进模连续冲压成形方法成形，所需的成形模具价格高，成形工序复杂。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本实用新型公开一种薄壁波纹盘柔性成形装置，用于解决空间金属可展开结构的薄壁波纹盘传统成形过程中，板材流料困难，波纹易起皱，成形极限低和容易产生开裂的难题。
本实用新型所采用的技术方案是：一种薄壁波纹盘柔性成形装置，包括：上模和下模；下模上端面开有凹槽，凹槽底面开有与薄壁波纹盘成形后的形状相吻合的环形波纹沟槽；上模的下端与下模上端面的凹槽相配合，上模的下端面开有环形凹槽与环形波纹沟槽位置对应，当上模和下模对接后，上模下端面的凹槽与下模凹槽底面之间形成封闭的高压液室使得环形波纹沟槽位于高压液室内；在上模的侧面开有充液接口、进液通道，充液接口与进液通道的接头之间采用锥面密封，进液通道与高压液室连通。
所述上模与下模之间配合的侧接触面、上模的端面中部和边缘均开有密封沟槽，与下模凹槽之间使用O形橡胶密封圈进行密封。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)本实用新型针对空间可展开结构的波纹盘壁厚薄(δ0.1mm)、波纹多、难成形的特点，解决了该类薄壁结构成形极限低和易开裂的难题；
(2)本实用新型能够用于每个波纹单独成形，解决了成形过程中板材流料困难，波纹易起皱的难题，有效的控制了壁厚减薄率，提高了材料的成形极限；
(3)本实用新型应用在在航空航天、汽车等领域中特种材料复杂构件制造，尤其是具有小特征尺寸的大型复杂曲面成形、整形等方面具有深远应用前景。
附图说明
图1为空间金属可展开结构示意图；
图2为金属薄壁波纹盘结构示意图；
图3为本实用新型的高能率冲击充液复合成形装置示意图；
图4为本实用新型的高能率冲击充液复合成形工艺流程图；
图5为本实用新型的分步级进式工艺中波纹成形顺序图；
图6为本实用新型成形出的波纹盘截面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做具体的介绍。
一种薄壁波纹盘柔性成形装置，如图3所示，包括上模1和下模2，在上模1与下模2之间用于放置薄壁金属板材3，在下模2上端面开有圆形凹槽，凹槽底面开有与薄壁波纹盘成形后的形状相吻合的环形波纹沟槽4；上模1的下端与下模2上端面的凹槽相配合，上模1的下端面开有圆环形凹槽与环形波纹沟槽4位置对应，当上模1和下模2对接后，上模1下端面的圆环形凹槽与下模2凹槽底面之间形成封闭的高压液室7使得环形波纹沟槽4位于高压液室7内，在上模1的侧面开有与高能率充液装置相结合的充液接口5及高压液体的进液通道6，进液通道6与高压液室7连通，充液接口5与进液通道6的接头之间采用锥面密封8。上模1与下模2之间配合的侧接触面、上模1的端面中部和边缘均开有密封沟槽，与下模2凹槽之间使用不同规格的O形橡胶密封圈9、10、11进行密封，用于成形过程中高能率液体的密封。
图4为本实用新型所述的工艺流程图，如图4所示，薄壁波纹盘柔性成形装置工作过程如下：
(1)将O形橡胶密封圈9、10、11装在上模1上，然后将上模1和下模2分别装在液压机的上下平台上，分别用压板将上模1和下模2固定在液压机的上下台面上；
(2)选择薄壁金属板材3作为坯料，将坯料的一面涂抹润滑油以减小摩擦力，另一面不做处理；将润滑过的坯料放入预成形模具下模2上，其中涂有润滑油的一侧朝向预成形模具的下模2，未涂油的一侧朝向预成形上模1，并将坯料3的外轮廓与下模2的外轮廓对齐；
(3)板料放置完毕后，预成形模具上模1下行，将上模1和下模2合模，然后增加压边力；
(4)根据如图4所示的分步级进式成形工艺流程，确定波纹的成形顺序为从波纹盘的里侧到外侧依次成形，其示意图如图5所示，即：先成形波纹盘的内侧的第一个波纹，然后成形波纹盘内侧的第二个波纹，依次类推，最后成形波纹盘的最外侧的波纹。在成形第一个波纹的时候，需要将不成形的波纹的凹槽用密封泥封堵。在成形过程中，利用压力峰值大于100MPa的高压液体12，在低于1ms的极短时间内，通过上模1的进液通道6进入到高压液室7内，高压液体12经过进液通道6以波的形式将高压液体脉冲直接作用在金属坯料上，使金属坯料在不低于10-3m/s的速度下变形和贴模，成形出波纹；
(5)将步骤(4)中成形完成后的波纹板从下模2上取下来，进行退火处理，退火处理后再放到下模2上，调整波纹板使得波纹板上的波纹与下模2上的环形波纹沟槽4一一对应；
(6)将上模1和下模2合模，利用压力峰值大于100MPa的高压液体，在低于1ms的极短时间内，通过上模1的进液通道6进入到高压液室7内，高压液体12经过进液通道6以波的形式将高压液体脉冲直接作用在退火后的波纹盘上，对成形后的波纹盘进行的高能量冲击，从而高压整形，最后成形出的完整零件，其示意图如图6所示；
(7)切除多余的工艺补充面形成带波纹的环形盘，然后将外轮廓和内轮廓进行翻边处理，成形出薄壁波纹盘，其示意图如图2所示。
本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。
Claims (2)
1.一种薄壁波纹盘柔性成形装置，其特征在于，包括：上模(1)和下模(2)；下模(2)上端面开有凹槽，凹槽底面开有与薄壁波纹盘成形后的形状相吻合的环形波纹沟槽(4)；上模(1)的下端与下模(2)上端面的凹槽相配合，上模(1)的下端面开有环形凹槽与环形波纹沟槽(4)位置对应，当上模(1)和下模(2)对接后，上模(1)下端面的凹槽与下模(2)凹槽底面之间形成封闭的高压液室(7)使得环形波纹沟槽(4)位于高压液室(7)内；在上模(1)的侧面开有充液接口(5)、进液通道(6)，充液接口(5)与进液通道(6)的接头之间采用锥面密封(8)，进液通道(6)与高压液室(7)连通。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁波纹盘柔性成形装置，其特征在于：所述上模(1)与下模(2)之间配合的侧接触面、上模(1)的端面中部和边缘均开有密封沟槽，与下模(2)凹槽之间使用O形橡胶密封圈(9、10、11)进行密封。
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