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一种基于 热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装

阅读：568发布：2021-07-07

专利汇可以提供一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于钣金成形技术领域，涉及一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装。工装包括支撑结构、基准平台、卡板、限位底座、内侧壁、外侧壁、垫板及密封结构，支撑结构为框架结构，基准平台固定在支撑结构的平面上，基准平台上安装限位底座，四周安装内侧壁、外侧壁。本发明时效成形模具采用可拆卸卡板形式，方便目标型面调整，大大节约时间和经济成本。整个工装尺寸大，精度高，可成形长度5.5米的整体壁板。工装支撑结构采用框架式，既满足整体刚度要求，又能保证温度场均匀。工装的四周侧壁可拆卸，既方便更换卡板，又能减少焊接带来的变形和热处理问题。设计独特封装结构，在热压罐1.5MPa压力下，密封袋不被破坏，保证密封效果。，下面是一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装，其特征是，工装包括支撑结构（1）、基准平台（2）、卡板（3）、限位底座（7）、内侧壁（6）、外侧壁（4）、垫板（11）及密封结构，支撑结构（1）为框架结构，基准平台（2）固定在支撑结构（1）的平面上，基准平台（2）上放置m*n个限位底座（7），n=零件长度/限位底座（7）的间距，其中限位底座（7）的间距为沿零件的长度方向按零件长度的1.5-3%设定，m=3为沿零件的宽度方向设置的限位底座（7）的个数，每个限位底座（7）上沿零件毛坯的宽度方向均开有通槽，沿零件的宽度方向上的三个限位底座（7）上的通槽在一个直线上，沿零件的宽度方向上的三个限位底座（7）均匀分部在基准平台（2）上，沿零件的宽度方向上的三个限位底座（7）位于两边的限位底座（7）上沿零件毛坯的长度方向上开有通槽，沿零件的长度方向上的n个限位底座（7）上的通槽在一个直线上；沿零件的宽度方向上的三个限位底座（7）上的通槽内放置卡板（3），卡板（3）的两侧开有与沿零件毛坯的长度方向上的限位底座（7）上的通槽位置相对应的限位孔，限位孔与沿零件毛坯的长度方向上的限位底座（7）上的通槽通过销钉限位；沿搭建完成的限位底座（7）外围安装内侧壁（6），内侧壁（6）的高度值低于基准平台（2）上所有卡板（3）两端的最小高度值，内侧壁（6）的外围安装外侧壁（4），外侧壁（4）的高度值大于垫板（11）和零件放置于卡板（3）上后的高度值。垫板（11）置于卡板（3）上，垫板（11）的外形尺寸小于外侧壁（4）形成的内腔尺寸，垫板（11）的外形尺寸大于零件毛坯的外形尺寸；沿外侧壁（4）覆盖透气毡（12），外侧壁（4）外包裹真空袋（9），真空袋（9）的边缘与基准平台（2）边缘通过密封胶（8）粘接。
2.根据权利要求1所述的一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装，其特征是，所述的支撑结构（1）上开有透气孔和叉车孔（5）。
3.根据权利要求1所述的一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装，其特征是，所述的所有卡板（3）组成的空间曲面用于零件外形的成形。
4.根据权利要求1所述的一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装，其特征是，所述的垫板（11）与外侧壁（4）内腔的间隙≤10mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装，其特征是，所述基准平台（2）上的限位底座（7）沿零件的宽度方向上的三个限位底座（7）中居中的限位底座（7）的长度为零件毛坯宽度的20-40%，三个限位底座（7）中两边的限位底座（7）的长度为居中的限位底座（7）的长度的30-50%。

说明书全文

一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装

技术领域

[0001] 本发明属于钣金成形技术领域，涉及一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装。

背景技术

[0002] 蠕变时效成形是大型整体壁板一种主要成形方法，它是利用金属的蠕变特性，将材料变形与时效处理同步进行，达到成形目的。蠕变时效成形具有工艺可重复性好、零件残余应力小、能够提高可时效铝合金的抗疲劳性能等优点。但蠕变时效成形过程中受到材料本身时效周期的限制，无法将已有的弹性变形全部转变为塑性变形，导致成形后存在一定的回弹量，因此模具型面要有一定的“过弯量”。在零件研制阶段，为了使零件回弹后满足目标型面要求，需要对模具型面进行反复多次的优化和调整。

[0003] 传统时效成形工装结构形式多为焊接卡板式，由带有外形的肋板组成。在肋板与零件之间放置与肋板同种材料的垫板，作为模具型面。垫板与肋板之间以及肋板与框架均为点焊。国外B1-B的上下壁板、湾流IV和湾流V的复合曲面上翼面壁板均采用了该种焊接式成形工装。由于采用焊接形式，当模具型面设计的“过弯量”需要优化时，模具就要重新更换，会增加生产周期和成本。

[0004] 目前，公开的蠕变时效成形模具大多用于小尺寸壁板零件（长度小于2m），而对于时效成形大型整体壁板（长度大于5m）的工装尚未有公开报道。

发明内容

[0005] 本发明目的是解决大型整体壁板时效成形时模具型面变化调整的问题，提出一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装。

[0006] 本发明的技术解决方案是，工装包括支撑结构1、基准平台2、卡板3、外侧壁4、内侧壁6、限位底座7、垫板11及密封结构，支撑结构1为框架结构，基准平台2固定在支撑结构1的平面上，基准平台2上放置m*n个限位底座7，n=零件长度/限位底座7的间距，其中限位底座7的间距为沿零件的长度方向按零件长度的1.5-3%设定，m=3为沿零件的宽度方向设置的限位底座7的个数，每个限位底座7上沿零件毛坯的宽度方向均开有通槽，沿零件的宽度方向上的三个限位底座7上的通槽在一个直线上，沿零件的宽度方向上的三个限位底座7均匀分部在基准平台2上，沿零件的宽度方向上的三个限位底座7位于两边的限位底座7上沿零件毛坯的长度方向上开有通槽，沿零件的长度方向上的n个限位底座7上的通槽在一个直线上；沿零件的宽度方向上的三个限位底座7上的通槽内放置卡板3，卡板3的两侧开有与沿零件毛坯的长度方向上的限位底座7上的通槽位置相对应的限位孔，限位孔与沿零件毛坯的长度方向上的限位底座7上的通槽通过销钉限位；沿搭建完成的限位底座7外围安装内侧壁6，内侧壁6的高度值低于基准平台2上所有卡板3两端的最小高度值，内侧壁6的外围安装外侧壁4，外侧壁4的高度值大于垫板11和零件放置于卡板3上后的高度值。垫板11置于卡板3上，垫板11的外形尺寸小于外侧壁4形成的内腔尺寸，垫板
11的外形尺寸大于零件毛坯的外形尺寸；沿外侧壁4覆盖透气毡12，外侧壁4外包裹真空袋9，真空袋9的边缘与基准平台2边缘通过密封胶8粘接。

[0007] 所述的支撑结构1上开有透气孔和叉车孔5。

[0008] 所述的所有卡板3组成的空间曲面用于零件外形的成形。

[0009] 所述的垫板11与外侧壁4内腔的间隙≤10mm。

[0010] 所述基准平台2上的限位底座7沿零件的宽度方向上的三个限位底座7中居中的限位底座7的长度为零件毛坯宽度的20-40%，三个限位底座7中两边的限位底座7的长度为居中的限位底座7的长度的1/4。

[0011] 本发明具有的优点和有益效果：

[0012] 1.时效成形模具采用可拆卸卡板形式，方便目标型面调整，大大节约时间和经济成本。

[0013] 2.整个工装尺寸大（5907mm×1145mm×695mm），精度高（装配卡板3后，卡板3型面要求精度：正负0.3mm），可成形长度5.5米的整体壁板。

[0014] 3.工装支撑结构1采用框架式，既满足整体刚度要求，又能保证温度场均匀。

[0015] 4.工装的四周侧壁可拆卸，既方便更换卡板3，又能减少焊接带来的变形和热处理问题。

[0016] 5.设计独特封装结构，在热压罐1.5MPa压力下，密封袋不被破坏，保证密封效果。附图说明

[0017] 图1是本发明的结构示意图；

[0018] 图2是本发明外侧壁、内侧壁和限位底座三者连接关系示意图；

[0019] 图3是本发明密封结构示意图（视图沿零件弦向）；

[0020] 图4是本发明密封结构示意图（视图沿零件展向）；

[0021] 图5是本发明防真空袋破坏结构。

[0022] 其中：

[0023] 1.支撑结构2.基准平台3.卡板4.外侧壁5.叉车孔6.内侧壁7.限位底座8.密封胶9.真空袋10.零件11.垫板12.透气毡

具体实施方式

[0024] 本发明采用一些离散的、可拆卸卡板组成模具型面，通过更换卡板3可以实现模具型面的调整，满足大尺寸整体壁板零件的时效成形要求，可大幅降低生产的时间和经济成本。

[0025] 本发明是一种基于热压罐的大型整体壁板蠕变时效成形工装（如图1所示），包括支撑结构1、基准平台2、卡板3、外侧壁4、内侧壁6、限位底座7、垫板11与密封结构等几部分。支撑结构1为框架结构，基准平台2固定在支撑结构1的平面上，基准平台2上放置m*n个限位底座7（如图2所示），n=零件10长度/限位底座7的间距，其中限位底座7的间距为沿零件10的长度方向按零件10长度的1.5-3%设定，m=3为沿零件10的宽度方向设置的限位底座7的个数，每个限位底座7上沿零件10毛坯的宽度方向均开有通槽，沿零件10的宽度方向上的三个限位底座7上的通槽在一个直线上，沿零件10的宽度方向上的三个限位底座7均匀分部在基准平台2上，沿零件10的宽度方向上的三个限位底座7位于两边的限位底座7上沿零件10毛坯的长度方向上开有通槽，沿零件10的长度方向上的n个限位底座7上的通槽在一个直线上；沿零件10的宽度方向上的三个限位底座7上的通槽内放置卡板3，卡板3的两侧开有与沿零件10毛坯的长度方向上的限位底座7上的通槽位置相对应的限位孔，限位孔与沿零件10毛坯的长度方向上的限位底座7上的通槽通过销钉限位；沿搭建完成的限位底座7外围安装内侧壁6，内侧壁6的高度值低于基准平台2上所有卡板
3两端的最小高度值，内侧壁6的外围安装外侧壁4，外侧壁4的高度值大于垫板11和零件
10放置于卡板3上后的高度值。垫板11置于卡板3上，垫板11的外形尺寸小于外侧壁4形成的内腔尺寸，垫板11的外形尺寸大于零件10毛坯的外形尺寸；沿外侧壁4覆盖透气毡
12，外侧壁4外包裹真空袋9，真空袋9的边缘与基准平台2边缘通过密封胶8粘接。

[0026] 本发明的支撑结构1用来加强工装的整体刚度，采用带开孔的框架式结构，开孔可以提高加热过程中工装的温度场均匀性。支撑结构1焊接到基准平台2下面，并设计了叉车孔5，便于移动、运输。在基准平台2上面焊有限位底座7（共3*45个），卡板3与限位底座7用销钉配合连接。工装的四周侧壁是可拆卸的，共8块，分别与限位底座7的侧边螺纹连接，并非焊接在基准平台2上，这样设计既方便装卸又能减少焊接带来的变形和热处理问题。沿工装长度方向，外侧壁4和限位底座7之间还设计了内侧壁6。外侧壁4、内侧壁6和限位底座7三者螺纹连接。卡板3与零件10之间放置一块垫板11，在外载荷作用下，零件10与垫板11贴合到卡板3上，垫板11起到完整型面的作用。为了便于密封，防止真空袋9在气压下“钻进”工装内，垫板11与四周侧壁之间间隙小于3mm。

[0027] 本发明采用可拆卸卡板式，涉及装配过程，因此整个工装的精度控制是一项关键技术。精度保证由两方面确定：一、每个卡板的型面精度。该精度靠每个卡板整体数控机加来保证。二、每个卡板之间的相对空间位置。支撑结构1与限位底座7焊接到基准平台2后经去应力退火，对所有限位底座7依照数模进行一体加工，这样从高度方向、弦向和展向三方面保证卡板3之间的相对位置。限位底座7中的弦向定位槽与每个卡板的定位孔进行销钉配合，保证卡板3弦向的位置。每个限位底座7中与卡板3接触平面是整体加工，可以保证在同一平面，从而保证卡板3高度方向一致。每个限位底座7的展向位置是整体依据数模确定，从而保证卡板3在展向的间距。

[0028] 本发明在放置热压罐加压加温之前，需要用真空袋9密封，并抽真空，因此在设计工装时要考虑密封的可行性。密封真空袋9在基准平台2凸出四周侧壁的位置上，如图3、4所示。零件10表面与真空袋9之间覆盖一层透气毡12，其作用是当热压罐中通入氩气加压时，防止真空袋9被工装的棱角部位刮破。此外，为了防止真空袋9“钻进”垫板11与侧壁的间隙里造成真空袋9撕破，在外侧壁4内部设计了内侧壁6结构（如图5所示），在透气毡12的保护下可以防止真空袋9破坏。

[0029] 为了避免因热膨胀系数不同而影响工装精度，整个工装选择Q235 钢这一相同材料。支撑结构1焊接到基准平台2（尺寸为5907mm×1145mm×15mm），限位底座7的间距为120-130mm，三个限位底座7中居中的限位底座7的长度为350mm，两边的限位底座7的长度为150mm。

[0030] 本工装用于7050 铝合金整体壁板蠕变时效成形试验，零件毛坯尺寸大致为5500mm×1200mm，零件毛坯厚度5~16mm，沿弦向最小曲率半径为9698mm，沿展向最小曲率半径为42946mm。

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