一种双曲双向凹陷不锈对接蒙皮的拉深成形方法

申请号 CN202310342470.5 申请日 2023-04-03 公开(公告)号 CN116329383A 公开(公告)日 2023-06-27
申请人 中航西安飞机工业集团股份有限公司; 发明人 白颖; 钟李欣; 王永兴; 李欢; 张立;
摘要 本 发明 公开了一种双曲双向凹陷不锈 钢 对接蒙皮的 拉深 成形方法,包括以下步骤:分步设计对接蒙皮的拉深模结构;构造对接蒙皮拉深体;分步确定曲面展开毛坯尺寸;首次 拉深成形 ;二次拉深校形;液压校形。本发明针对对接蒙皮双向凹陷结构提供了一种端部近圆形、 法兰 倾斜的封闭拉深体设计方法,使开敞的L型截面双曲零件四周都受到压边束缚,增大了双曲弯边塑性 变形 量,减小了对接蒙皮回弹起跳;通过设计三段式压延筋结构和合理的工艺毛坯形状,均衡了封闭拉深体材料流动速度和进料量,控制了对接蒙皮主曲面和侧向曲面起皱 风 险,解决了落压成形双向凹陷对接蒙皮表面褶皱聚集、成形 质量 差的问题。
权利要求

1.一种双曲双向凹陷不锈对接蒙皮的拉深成形方法,其特征在于包括一个拉深模和一个对接蒙皮拉深体,所述拉深模包括阴模、阳模、压边圈,阴模工作面与阴模工装型面一致,阳模工作面与阳模工装型面一致,压边圈工作面与压边圈工装型面一致,阳模外周非工作面与压边圈内侧壁之间的间隙dy=0.1mm~0.2mm,所述对接蒙皮拉深体依据拉深模型面设计,将拉深体的曲面展开毛坯放置在压边圈上,通过机床拉深出对接蒙皮拉深体,再经液压校形得到对接蒙皮,具体过程包括如下步骤:
步骤1确定拉深模结构;
步骤2确定对接蒙皮拉深体;
步骤3建立拉深体的曲面展开毛坯;
步骤4拉深成形
步骤5液压校形。
2.根据权利要求1所述的一种双曲双向凹陷不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法,其特征在于所述的步骤1确定拉深模结构是通过对接蒙皮产品数模在CATIA环境下建立拉深摸结构模型,具体过程如下:
2‑1将对接蒙皮产品数模中的两凹陷曲面中曲率小的曲面作为主曲面,横截面中凹陷曲面中曲率大的作为侧向曲面,对接蒙皮内侧型面为其内表面,t为对接蒙皮的材料厚度;
2‑2提取对接蒙皮内表面边界线,进行外插延伸,得到内延伸型面,内延伸型面由主延伸型面和侧延伸型面组成,主延伸型面对应于主曲面,侧延伸型面对应于侧向曲面,主延伸型面与侧延伸型面相交于曲面分界线n;
2‑3将侧延伸型面上涉及到的三条对接蒙皮内表面边界线分别记作a、b、c,a是对接蒙皮内侧壁外形线,b是对接蒙皮弯边外形线,c是对接蒙皮尾部外形线,将主延伸型面上所包含的对接蒙皮内表面端部外形线记作s,将s、a、b、c四条曲线沿着内延伸型面向外平行移动d0=5mm~20mm,得到相应s1、a1、b1、c1四条曲线,s1是端部有效边界线,a1是内侧壁有效边界线,b1是弯边有效边界线,c1是尾部有效边界线,S、A、B、C、D依次是s1、a1、b1、c1四条曲线的端点,曲面分界线n与尾部有效边界线c1相交于点E,通过点A、D、E建立最高平面p,点B到最高水平面p的距离为拉深高度h,d0的取值大小影响拉深高度h,在确定平移尺寸d0时需要注意,A点较高会增大拉深高度h且增大主延伸型面凹陷深度,同样B点较低也会增大拉深高度h,而D点和E点对拉深高度h的影响相对A点和B点减弱;
2‑4过B点做初始压边面f,与最高水平面p平行,初始压边面f与对接蒙皮内延伸型面相交于曲线m,用曲线m切割对接蒙皮内延伸型面,得到对接蒙皮有效内延伸型面;
2‑5利用点D、点E、点C三点建立平面g,做平面k与平面g平行,且与平面g之间的距离l1≤
60mm,平面k与对接蒙皮有效内延伸型面相交于曲线d,平面k与对接蒙皮主延伸型面相交于点F和点G,连接点F和点G得到直线段FG,以平面k为基础,以直线段FG为旋转轴,做平面j与平面k夹θ=5°~8°,平面j与对接蒙皮有效内延伸型面相交于曲线d1,在对接蒙皮侧延伸型面上,曲线d1与曲线d的夹角即为θ,曲线d1即为尾部外形控制线;
2‑6连接点D、点S得到直线段DS,直线段DS投影至对接蒙皮主延伸型面得到曲线e,通过直线段DS和曲线e建立平面q,做平面r与平面q平行,且与平面q之间的距离l2≤60mm,平面r与对接蒙皮有效内延伸型面相交于点M和点N,连接点M和点N得到直线段MN,以平面r为基础,以直线段MN为旋转轴,做平面u与平面r夹角为θ1=3°~5°,平面u与有效内延伸型面相交于曲线v,曲线v即为外壁外形控制线;
2‑7利用外壁外形控制线v、尾部外形控制线d1、初始压边面f、平面j、平面u,通过三维制图将对接蒙皮有效内延伸型面进行封闭,得到尾部终止面、外侧壁终止面、尾部终止面和外侧壁终止面的交线z、尾部终止面和初始压边面f的交线y、外侧壁终止面和初始压边面f的交线x,对交线z、外壁外形控制线v、尾部外形控制线d1三条边界线制出面与面之间过渡圆角R,需要注意的是,尾部终止面上的过渡圆角R≤l1、外侧壁终止面过渡圆角R≤(l2‑5mm),通过内侧壁有效边界线a1建立平面i,利用有效内延伸型面与平面i的交线切割有效内延伸型面端部,得到一个三面封闭的半封闭空腔工装型面;
2‑8做平面w与端部有效边界线s1近乎平行且相距l0,R2‑9连接点B、点A1,得到直线段BA1,将其平分l段后,过平分点做直线段BA1的垂直面,得到(l‑1)个垂直面i1、i2、i3……il‑1,在多截面起始曲线f1和多截面终止曲线g1包裹的范围内、分别在各垂直面内做多截面包围型面的纵向引导线,得到(l‑1)条引导线m1、m2、m3……ml‑1,每一条引导线的起始点都在多截面起始曲线f1上,终止点都在多截面终止曲线g1上,(l‑1)条引导线相互之间具有结构相似性,以保证形成的多截面包围型面曲率光顺,每一条引导线上部曲率大而下部趋于平直,引导线下部与初始压边面f具有不小于70°的倾斜角,利用多截面曲线命令,输入多截面起始曲线f1、多截面终止曲线g1、以及引导线m1、m2、m3……ml‑1,形成多截面包围型面,需要注意的一点,为了更好的控制多截面包围型面的曲率,可以在多截面起始曲线f1和多截面终止曲线g1之间建立多条横向多截面过渡曲线n1、n2、n3、n4……,增大输入条件的限制,这样得到的多截面包围型面更符合设计需求;
2‑10将夹在圆Q1上点A1和点B1之间的端部小圆弧记作端部侧轮廓线t1,以多截面起始曲线f1上点A和点A1所夹的那段曲线作为引导曲线,利用扫掠功能得到端部侧挡型面,与半封闭空腔工装型面相交于端部空间截止线;
2‑11在端部空间截止线处制出端部侧挡型面和半封闭空腔工装型面的连接圆角R2,将其与多截面包围型面结合形成封闭工装型面,提取封闭工装型面开口边缘线,沿着封闭工装型面进行拉伸,得到对接蒙皮的阳模工装型面;
2‑12将与初始压边面f垂直向下的方向设为对接蒙皮的拉深方向F0,将初始压边面f沿着拉深方向F0向下平移7t~9t,与阳模工装型面相交于过渡压边线,点B在过渡压边线上的投影点记作点B0,过点B0且沿着尾部终止面上交线y的方向做出压边分界线y0;
2‑13以压边分界线y0为旋转轴、以初始压边面f为基础平面,顺时针旋转10°~15°,得到左压边面fz,在左压边面fz上设计相应的长方形左压边圈型面,以压边分界线y0为旋转轴、以初始压边面f为基础平面,逆时针旋转10°~15°,得到右压边面fy,在右压边面fy上设计相应的长方形右压边圈型面,在左压边圈型面与右压边圈型面相交的压边分界线y0处做出圆角R0,R0≥100mm,得到倾斜的整体压边面,与阳模工装型面相交于压边圈内孔线,整体压边面去除压边圈内孔线所包围的区域,即得到倾斜压边圈工装型面;
2‑14将压边圈内孔线沿着压边圈工装型面向外偏移kf=35mm~40mm,得到整体压延筋位置线,断开材料流动不顺畅部位及拉深高度较高部位,即去除尾部终止面两侧圆角区域弧线段,及端部多截面包围型面所对应的最大拉深高度区域,得到三段局部拉延筋位置线,即尾部拉延筋位置线、外侧拉延筋位置线和内侧拉延筋位置线,压延筋高度hy=[4.0+(t‑
1.5)×2]mm;
2‑15依据阳模工装型面和压边圈工装型面设计阴模工装型面,在压边圈内孔线处制出阳模工装型面和压边圈工装型面过渡圆角Rt=7t~9t,得到阳模工装型面和压边圈工装型面的结合体,将其沿着拉深方向F0的反方向进行偏移,偏移距离dj=t~1.1t,得到阴模工装型面,阴模工装型面四周较平直区域即阴模法兰面,与压边圈工装型面相对应,阴模工装型面内呈深凹腔封闭区域即阴模成形面,与阳模工装型面相对应,此区域偏移距离设为dj=
1.1t,阴模法兰面与阴模成形面之间由过渡圆角面进行连接,过渡圆角面半径Rg=Rt‑t,阴模工装型面由阴模法兰面、阴模成形面及过渡圆角面三部分组成;
2‑16与压边圈工装型面上三段压延筋位置相对应,在阴模法兰面上设置三段压延筋凹腔,分别为尾部压延筋凹腔、外侧压延筋凹腔、内侧压延筋凹腔,凹腔的深度ha=2hy。
3.根据权利要求1所述的一种双曲双向凹陷不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法,其特征在于所述的步骤2确定对接蒙皮拉深体具体过程如下:依据阴模工装型面设计对接蒙皮拉深体,阴模成形面和过渡圆角面构成对接蒙皮拉深体的主要组成部分,法兰内缘线沿着阴模法兰面偏移ky=20mm~30mm,得到拉深体法兰面和拉深体外缘线,对接蒙皮拉深体由阴模成形面、过渡圆角面及拉深体法兰面三部分组成。
4.根据权利要求1所述的一种双曲双向凹陷不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法,其特征在于所述的步骤3建立拉深体的曲面展开毛坯,具体过程如下:
4‑1借助PAMSTAMP有限元分析软件坯料反算功能,将对接蒙皮拉深体沿着拉深方向F0进行展开,得到对接蒙皮拉深体的理论展开毛坯;
4‑2利用对接蒙皮拉深体的理论展开毛坯进行拉深成形有限元仿真模拟,由于压延筋的存在影响理论展开毛坯进料速度和进料量,故依据模拟结果优化理论展开毛坯尺寸,避免出现起皱和破裂成形缺陷,在理论展开毛坯内侧凹曲率最大处增加压边余量Zn,光滑过渡至理论展开毛坯外缘线,得到对接蒙皮拉深体的工艺展开毛坯及工艺展开毛坯外缘线;
4‑3在拉深成形有限元仿真模拟中首先进行对接蒙皮工艺展开毛坯的曲面压边模拟,形成具有和压边圈工装型面相匹配的曲面展开毛坯,导出曲面展开毛坯线的计算结果,将其划至压边圈工装型面相应位置,用于曲面展开毛坯拉深成形前的定位
5.根据权利要求1所述的一种双曲双向凹陷不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法,其特征在于所述的步骤4拉深成形,具体过程如下:
5‑1将阴模、阳模、压边圈装配好后,放置于拉深机床工作台面工作台进入拉深机床,阳模和压边圈与拉深机床下床面连接,阴模与拉深机床上床面连接,阴模成形面与阳模工装型面相匹配,阴模法兰面与压边圈工装型面相匹配,压边圈两侧装有导向板,和阴模两侧导向凹槽位置相对应,通过导向板插入导向凹槽控制拉深摸拉深方向F0的直线度;
5‑2按照工艺展开毛坯尺寸完成工艺展开毛坯激光下料,依据曲面展开毛坯理论外形和压边圈工装型面上曲面展开毛坯线初步制出工艺展开毛坯倾斜角,得到曲面展开毛坯;
5‑3将曲面展开毛坯上表面覆一薄层塑料薄膜并刷涂润滑油,按照压边圈工装型面上的曲面展开毛坯线将曲面展开毛坯放置于压边圈工装型面之上,曲面展开毛坯下表面与压边圈工装型面接触区域刷涂润滑油,对阴模工装型面的阴模成形面、过渡圆角面以及将与曲面展开毛坯上表面相接触的阴模法兰面刷涂润滑油;
5‑4首次拉深成形:开动机床,压边圈沿着拉深方向F0反向上升至阳模的最高点,首次拉深成形开始,阴模向下运动,阴模工装型面逐渐贴合曲面展开毛坯上表面和压边圈工装型面,随着阴模和压边圈同步下移,在压边和压延筋阻力的综合作用下曲面展开毛坯按照阳模工装型面开始变形,尾部压延筋和外侧压延筋控制了对接蒙皮拉深体主曲面凹陷处的起皱,内侧压延筋控制了对接蒙皮拉深体侧向曲面凹陷处的起皱,增大的压边余量Zn限制了主曲面凹陷处形成褶皱,成形结束得到对接蒙皮拉深体,三段压延筋增大了不锈钢塑性变形量,减小了对接蒙皮拉深体回弹量,成形过程中若拉深体主曲面凹陷处出现肉眼可见的微小起皱,在凹陷处垫一薄橡皮板进行补偿拉深,补偿拉深时橡皮板受到阴模和阳模之间的挤压,橡皮板传递向下压力,碾平拉深体上微小皱纹;
5‑5固溶热处理:对对接蒙皮拉深件进行固溶热处理,加热温度为1050~1100℃,然后进行空冷;
5‑6二次拉深成形:对经固溶热处理的对接蒙皮拉深体进行二次拉深成形,消除拉深体屈曲回弹,二次拉深成形单位压边力较首次拉深成形单位压边力增大0.1MPa~0.2MPa。
6.根据权利要求1所述的一种双曲双向凹陷不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法,其特征在于所述的步骤5液压校形为按照对接蒙皮交检压型模上的零件外形线初步切割对接蒙皮拉深体,利用橡皮垫液压机和压型模完成对接蒙皮的液压校形,再次切割后得到外形流线、尺寸符合图纸要求的对接蒙皮零件。

说明书全文

一种双曲双向凹陷不锈对接蒙皮的拉深成形方法

技术领域

[0001] 本发明涉及飞机制造领域的钣金零件成形技术,具体是一种用于双曲、双凹陷、较厚不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法及成型模具。

背景技术

[0002] 飞机各连接部件之间要求光顺流线,以保证较好的气动外形,为此,经常需要一些型面复杂的连接蒙皮,以实现不同曲率之间的转变。
[0003] 为了提升飞机短舱国产化设计能和应用功能,在短舱中段、后段以及与机翼对接处,使用厚度1.5mm~2.5mm不锈钢板完成过渡异形蒙皮结构设计,此厚度也是短舱与机翼对接处的安全强度所需。受安装空间限制,对接蒙皮曲率复杂,呈现双向凹陷结构,最大放边高度接近300mm,四周都有较严格的装配关系,同时需具有较好的气动外形
[0004] 厚度≥1.5mm奥氏体不锈钢屈服强度≥210MPa,是常规合金的3~4倍,影响对接蒙皮复杂曲面的贴模度。对接蒙皮就外形结构而言,属于典型落压件。落锤粗放的制造模式能加工因外形复杂而其他工艺方法不能或难以成形的飞机钣金零件。但落压成形工艺由于存在加工产品质量不稳定、成形后表面和内部损伤不易控制等诸多缺陷,无法满足具有一定气动外形且相对厚度较大的不锈钢对接蒙皮的装配精度和使用功能(常规不锈钢蒙皮厚度≤1.0mm)。且落压工艺由于工人劳动强度大、原材料利用率低、耗能高、污染大而逐渐被萎缩。短舱结构设计理念的革新,对曲率复杂的不锈钢蒙皮成形工艺提出极大挑战。
[0005] 对接蒙皮截面为L型、一端夹约87°,沿着三条不同走向的曲线扫掠形成外形扭曲的高放边立体零件。针对如此厚的不锈钢,按现有工艺的最佳机械化成形方法是拉深成形。但对接蒙皮结构开敞,成形中材料不受束缚,自由流动将导致两凹陷曲面由于缺少纵向拉应力而出现材料堆积形成密集褶皱,在曲率最大陡伏处还会出现延展不开的死皱,增大压边力又会出现最大拉深高点周围材料破裂。针对双曲、双凹陷、较厚不锈钢对接蒙皮,急需创新一种拉深工艺型面设计办法,改变材料受力变形趋势,转移危险断裂面,实现材料均衡流动,控制拉深成形过程中起皱和破裂现象发生。

发明内容

[0006] 为了解决双曲、双凹陷、较厚不锈钢对接蒙皮长期被落压成形工艺所垄断、产品质量不可控的难题,本发明的目的在于提供一种L型截面双向凹陷不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法。
[0007] 一种双曲双向凹陷不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法,其中拉深模由阴模、阳模、压边圈三部分组成,通过对接蒙皮产品数模在CATIA环境下建立拉深摸结构模型,对接蒙皮拉深体依据拉深模型面设计,该成形方法包括以下步骤:
[0008] 步骤1:确定拉深模结构
[0009] 步骤1‑1:将对接蒙皮产品数模中的两凹陷曲面中曲率小的曲面作为主曲面,横截面中凹陷曲面中曲率大的作为侧向曲面,对接蒙皮内侧型面为其内表面,t为对接蒙皮的材料厚度,本示例t=1.5mm;
[0010] 步骤1‑2:提取对接蒙皮内表面边界线,进行外插延伸,得到内延伸型面,内延伸型面由主延伸型面和侧延伸型面组成,主延伸型面对应于主曲面,侧延伸型面对应于侧向曲面,主延伸型面与侧延伸型面相交于曲面分界线n;
[0011] 步骤1‑3:将侧延伸型面上涉及到的三条对接蒙皮内表面边界线分别记作a、b、c,a是对接蒙皮内侧壁外形线,b是对接蒙皮弯边外形线,c是对接蒙皮尾部外形线,将主延伸型面上所包含的对接蒙皮内表面端部外形线记作s,将s、a、b、c四条曲线沿着内延伸型面向外平行移动d0=5mm~20mm,得到相应s1、a1、b1、c1四条曲线,s1是端部有效边界线,a1是内侧壁有效边界线,b1是弯边有效边界线,c1是尾部有效边界线,S、A、B、C、D依次是s1、a1、b1、c1四条曲线的端点,曲面分界线n与尾部有效边界线c1相交于点E,通过点A、D、E建立最高平面p,点B到最高水平面p的距离为拉深高度h,d0的取值大小影响拉深高度h,在确定平移尺寸d0时需要注意,A点较高会增大拉深高度h且增大主延伸型面凹陷深度,同样B点较低也会增大拉深高度h,而D点和E点对拉深高度h的影响相对A点和B点减弱,故本示例s与s1之间距离d0=5mm,a与a1之间距离d0=8mm,b与b1之间距离d0=10mm,c与c1之间距离d0=15mm;
[0012] 步骤1‑4:过B点做初始压边面f,与最高水平面p平行,初始压边面f与对接蒙皮内延伸型面相交于曲线m,用曲线m切割对接蒙皮内延伸型面,得到对接蒙皮有效内延伸型面;
[0013] 步骤1‑5:利用点D、点E、点C三点建立平面g,做平面k与平面g平行,且与平面g之间的距离l1≤60mm,平面k与对接蒙皮有效内延伸型面相交于曲线d,平面k与对接蒙皮主延伸型面相交于点F和点G,连接点F和点G得到直线段FG,以平面k为基础,以直线段FG为旋转轴,做平面j与平面k夹角θ=5°~8°,平面j与对接蒙皮有效内延伸型面相交于曲线d1,在对接蒙皮侧延伸型面上,曲线d1与曲线d的夹角即为θ,曲线d1即为尾部外形控制线;
[0014] 步骤1‑6:连接点D、点S得到直线段DS,直线段DS投影至对接蒙皮主延伸型面得到曲线e,通过直线段DS和曲线e建立平面q,做平面r与平面q平行,且与平面q之间的距离l2≤60mm,平面r与对接蒙皮有效内延伸型面相交于点M和点N,连接点M和点N得到直线段MN,以平面r为基础,以直线段MN为旋转轴,做平面u与平面r夹角为θ1=3°~5°,平面u与有效内延伸型面相交于曲线v,曲线v即为外壁外形控制线;
[0015] 步骤1‑7:利用外壁外形控制线v、尾部外形控制线d1、初始压边面f、平面j、平面u,通过三维制图将对接蒙皮有效内延伸型面进行封闭,得到尾部终止面、外侧壁终止面、尾部终止面和外侧壁终止面的交线z、尾部终止面和初始压边面f的交线y、外侧壁终止面和初始压边面f的交线x,对交线z、外壁外形控制线v、尾部外形控制线d1三条边界线制出面与面之间过渡圆角R,需要注意的是,尾部终止面上的过渡圆角R≤l1、外侧壁终止面过渡圆角R≤(l2‑5mm),通过内侧壁有效边界线a1建立平面i,利用有效内延伸型面与平面i的交线切割有效内延伸型面端部,得到一个三面封闭的半封闭空腔工装型面;
[0016] 步骤1‑8:做平面w与端部有效边界线s1近乎平行且相距l0,R
[0017] 步骤1‑9:连接点B、点A1,得到直线段BA1,将其平分l段后,过平分点做直线段BA1的垂直面,得到(l‑1)个垂直面i1、i2、i3……il‑1,在多截面起始曲线f1和多截面终止曲线g1包裹的范围内、分别在各垂直面内做多截面包围型面的纵向引导线,得到(l‑1)条引导线m1、m2、m3……ml‑1,每一条引导线的起始点都在多截面起始曲线f1上,终止点都在多截面终止曲线g1上,(l‑1)条引导线相互之间具有结构相似性,以保证形成的多截面包围型面曲率光顺,每一条引导线上部曲率大而下部趋于平直,引导线下部与初始压边面f具有不小于70°的倾斜角,利用多截面曲线命令,输入多截面起始曲线f1、多截面终止曲线g1、以及引导线m1、m2、m3……ml‑1,形成多截面包围型面,需要注意的一点,为了更好的控制多截面包围型面的曲率,可以在多截面起始曲线f1和多截面终止曲线g1之间建立多条横向多截面过渡曲线n1、n2、n3、n4……,增大输入条件的限制,这样得到的多截面包围型面更符合设计需求,本示例中建立了6条纵向引导线m1、m2、m3、m4、m5、m6和4条横向多截面过渡曲线n1、n2、n3、n4,多截面包围型面设计原则不增加拉深高度h,保证多截面包围型面外形光顺;
[0018] 步骤1‑10:将夹在圆Q1上点A1和点B1之间的端部小圆弧记作端部侧轮廓线t1,以多截面起始曲线f1上点A和点A1所夹的那段曲线作为引导曲线,利用扫掠功能得到端部侧挡型面,与半封闭空腔工装型面相交于端部空间截止线;
[0019] 步骤1‑11:在端部空间截止线处制出端部侧挡型面和半封闭空腔工装型面的连接圆角R2,将其与多截面包围型面结合形成封闭工装型面,提取封闭工装型面开口边缘线,沿着封闭工装型面进行拉伸,得到对接蒙皮的阳模工装型面;
[0020] 步骤1‑12将与初始压边面f垂直向下的方向设为对接蒙皮的拉深方向F0,将初始压边面f沿着拉深方向F0向下平移7t~9t,与阳模工装型面相交于过渡压边线,点B在过渡压边线上的投影点记作点B0,过点B0且沿着尾部终止面上交线y的方向做出压边分界线y0,本示例中初始压边面f沿着拉深方向F0向下平移距离为9t=13.5mm;
[0021] 步骤1‑13:以压边分界线y0为旋转轴、以初始压边面f为基础平面,顺时针旋转10°~15°,得到左压边面fz,在左压边面fz上设计相应的长方形左压边圈型面,以压边分界线y0为旋转轴、以初始压边面f为基础平面,逆时针旋转10°~15°,得到右压边面fy,在右压边面fy上设计相应的长方形右压边圈型面,在左压边圈型面与右压边圈型面相交的压边分界线y0处做出圆角R0,R0≥100mm,得到倾斜的整体压边面,与阳模工装型面相交于压边圈内孔线,整体压边面去除压边圈内孔线所包围的区域,即得到倾斜压边圈工装型面,设计夹角度较大的倾斜压边圈工装型面,可以降低对接蒙皮拉深体的整体拉深高度,本示例中整体压边面的倾斜角度为150°,圆角R0=200mm,这样倾斜压边圈工装型面变化更趋光顺,有利于拉深成形;
[0022] 步骤1‑14:将压边圈内孔线沿着压边圈工装型面向外偏移kf=35mm~40mm,得到整体压延筋位置线,断开材料流动不顺畅部位及拉深高度较高部位,即去除尾部终止面两侧圆角区域弧线段,及端部多截面包围型面所对应的最大拉深高度区域,得到三段局部拉延筋位置线,即尾部拉延筋位置线、外侧拉延筋位置线和内侧拉延筋位置线,压延筋高度hy=[4.0+(t‑1.5)×2]mm,本示例中hy=4.0mm,设计断续随形压延筋,以均衡对接蒙皮工艺展开毛坯流料速度,消除侧向曲面及主曲面凹陷处起皱险;
[0023] 步骤1‑15:依据阳模工装型面和压边圈工装型面设计阴模工装型面,在压边圈内孔线处制出阳模工装型面和压边圈工装型面过渡圆角Rt=7t~9t,得到阳模工装型面和压边圈工装型面的结合体,将其沿着拉深方向F0的反方向进行偏移,偏移距离dj=t~1.1t,得到阴模工装型面,阴模工装型面四周较平直区域即阴模法兰面,与压边圈工装型面相对应,阴模工装型面内呈深凹腔封闭区域即阴模成形面,与阳模工装型面相对应,由于对接蒙皮在拉深过程中材料厚度变化较大,相应的增大阴模成形面与阳模工装型面之间距离,即此区域偏移距离设为dj=1.1t,阴模法兰面与阴模成形面之间由过渡圆角面进行连接,过渡圆角面半径Rg=Rt‑t,阴模工装型面由阴模法兰面、阴模成形面及过渡圆角面三部分组成,本示例中Rt=9t=13.5mm,Rg=9t‑t=12mm;
[0024] 步骤1‑16:与压边圈工装型面上三段压延筋位置相对应,在阴模法兰面上设置三段压延筋凹腔,分别为尾部压延筋凹腔、外侧压延筋凹腔、内侧压延筋凹腔,凹腔的深度ha=2hy;
[0025] 步骤1‑17:阴模工作面与阴模工装型面一致,阳模工作面与阳模工装型面一致,压边圈工作面与压边圈工装型面一致,阳模外周非工作面与压边圈内侧壁之间的间隙dy=0.1mm~0.2mm,如上设计得到拉深摸结构;
[0026] 步骤2:确定对接蒙皮拉深体
[0027] 依据阴模工装型面设计对接蒙皮拉深体,阴模成形面和过渡圆角面构成对接蒙皮拉深体的主要组成部分,法兰内缘线沿着阴模法兰面偏移ky=20mm~30mm,得到拉深体法兰面和拉深体外缘线,对接蒙皮拉深体由阴模成形面、过渡圆角面及拉深体法兰面三部分组成;
[0028] 步骤3:建立拉深体的曲面展开毛坯
[0029] 步骤3‑1:借助PAMSTAMP有限元分析软件坯料反算功能,将对接蒙皮拉深体沿着拉深方向F0进行展开,得到对接蒙皮拉深体的理论展开毛坯;
[0030] 步骤3‑2:利用对接蒙皮拉深体的理论展开毛坯进行拉深成形有限元仿真模拟,由于压延筋的存在影响理论展开毛坯进料速度和进料量,故依据模拟结果优化理论展开毛坯尺寸,避免出现起皱和破裂成形缺陷,在理论展开毛坯内侧凹曲率最大处增加压边余量,最大压边余量尺寸Zn,光滑过渡至理论展开毛坯外缘线,得到对接蒙皮拉深体的工艺展开毛坯及工艺展开毛坯外缘线,本示例中Zn=15mm;
[0031] 步骤3‑3:在拉深成形有限元仿真模拟中首先进行对接蒙皮工艺展开毛坯的曲面压边模拟,形成具有和压边圈工装型面相匹配的曲面展开毛坯,导出曲面展开毛坯线的计算结果,将其划至压边圈工装型面相应位置,用于曲面展开毛坯拉深成形前的定位
[0032] 步骤4:拉深成形
[0033] 步骤4‑1:将阴模、阳模、压边圈装配好后,放置于拉深机床工作台面工作台进入拉深机床,阳模和压边圈与拉深机床下床面连接,阴模与拉深机床上床面连接,阴模成形面与阳模工装型面相匹配,阴模法兰面与压边圈工装型面相匹配,压边圈两侧装有导向板,和阴模两侧导向凹槽位置相对应,通过导向板插入导向凹槽控制拉深摸拉深方向F0的直线度;
[0034] 步骤4‑2:按照工艺展开毛坯尺寸完成工艺展开毛坯激光下料,依据曲面展开毛坯理论外形和压边圈工装型面上曲面展开毛坯线初步制出工艺展开毛坯倾斜角,得到曲面展开毛坯;
[0035] 步骤4‑3:将曲面展开毛坯上表面覆一薄层塑料薄膜并刷涂润滑油,按照压边圈工装型面上的曲面展开毛坯线将曲面展开毛坯放置于压边圈工装型面之上,曲面展开毛坯下表面与压边圈工装型面接触区域刷涂润滑油,对阴模工装型面的阴模成形面、过渡圆角面以及将与曲面展开毛坯上表面相接触的阴模法兰面刷涂润滑油;
[0036] 步骤4‑4:首次拉深成形
[0037] 开动机床,压边圈沿着拉深方向F0反向上升至阳模的最高点,首次拉深成形开始,阴模向下运动,阴模工装型面逐渐贴合曲面展开毛坯上表面和压边圈工装型面,随着阴模和压边圈同步下移,在压边力和压延筋阻力的综合作用下曲面展开毛坯按照阳模工装型面开始变形,尾部压延筋和外侧压延筋控制了对接蒙皮拉深体主曲面凹陷处的起皱,内侧压延筋控制了对接蒙皮拉深体侧向曲面凹陷处的起皱,增大的压边余量Zn限制了主曲面凹陷处形成褶皱,成形结束得到对接蒙皮拉深体,三段压延筋增大了不锈钢塑性变形量,减小了对接蒙皮拉深体回弹量,成形过程中若拉深体主曲面凹陷处出现肉眼可见的微小起皱,在凹陷处垫一薄橡皮板进行补偿拉深,补偿拉深时橡皮板受到阴模和阳模之间的挤压,橡皮板传递向下压力,碾平拉深体上微小皱纹;
[0038] 步骤4‑5:固溶热处理
[0039] 对对接蒙皮拉深件进行固溶热处理,加热温度为1050~1100℃,然后进行空冷,固溶热处理可以消除奥氏体不锈钢冷作硬化,提高材料塑性;
[0040] 步骤4‑6:二次拉深成形
[0041] 对经固溶热处理的对接蒙皮拉深体进行二次拉深成形,消除拉深体屈曲回弹,二次拉深成形单位压边力较首次拉深成形单位压边力增大0.1MPa~0.2MPa,以提高对接蒙皮拉深体的贴模度;
[0042] 步骤5:液压校形
[0043] 按照对接蒙皮交检压型模上的零件外形线初步切割对接蒙皮拉深体,利用橡皮垫液压机和压型模完成对接蒙皮的液压校形,再次切割后得到外形流线、尺寸符合图纸要求的对接蒙皮零件。
[0044] 本发明的有益效果在于:1)本发明针对对接蒙皮双向凹陷结构提供了一种端部近圆形、法兰倾斜的封闭拉深体设计方法,使开敞的L型截面双曲零件四周都受到压边束缚,增大了双曲弯边塑性变形量,减小了对接蒙皮回弹起跳。2)通过设计三段式压延筋结构和合理的工艺毛坯形状,均衡了封闭拉深体材料流动速度和进料量,控制了主曲面和侧向曲面起皱风险,解决了落压成形双向凹陷对接蒙皮表面褶皱聚集、成形质量差的问题。3)设计了较大倾斜角的压边圈结构和精准的曲面毛坯外形线,降低了封闭拉深体端部和尾部拉深高度,精确控制了拉深体的外形尺寸,提高了极限拉深的成功率,避免出现等高拉深零件开裂问题。4)通过设计不锈钢的固溶热处理工序,降低了封闭拉深体的加工难度,消除了厚度≥1.5mm的不锈钢零件屈曲回弹,提高了零件贴模度。
[0045] 以下结合实施例附图对本申请作进一步详细描述。

附图说明

[0046] 图1是飞机异形对接蒙皮装配结构示意
[0047] 图2是对接蒙皮结构示意
[0048] 图3是有效内延伸型面设计方法示意
[0049] 图4是尾部外形控制线和外壁外形控制线设计方法示意
[0050] 图5是半封闭空腔工装型面设计方法示意
[0051] 图6是多截面包围型面设计方法示意
[0052] 图7是端部侧挡型面设计方法示意
[0053] 图8是阳模工装型面设计结构示意
[0054] 图9是压边圈工装型面设计结构示意
[0055] 图10是阴模工装型面设计结构示意
[0056] 图11是对接蒙皮拉深体设计结构示意
[0057] 图12是对接蒙皮拉深体曲面展开毛坯设计结构示意
[0058] 图13是拉深摸三大组成部分装配间隙截面示意
[0059] 图14是拉深摸三大组成部分装配结构示意
[0060] 图中编号说明:1对接蒙皮、2鞍型蒙皮、3侧向曲面、4主曲面、5内表面、6内延伸型面、7主延伸型面、8侧延伸型面、9有效内延伸型面、10尾部终止面、11外侧壁终止面、12半封闭空腔工装型面、13多截面包围型面、14端部侧挡型面、15端部空间截止线、16封闭工装型面、17开口边缘线、18阳模工装型面、19过渡压边线、20压边圈内孔线、21左压边圈型面、22右压边圈型面、23压边圈工装型面、24尾部压延筋、25外侧压延筋、26内侧压延筋、27过渡圆角面、28阴模法兰面、29阴模成形面、30阴模工装型面、31尾部压延筋凹腔、32外侧压延筋凹腔、33内侧压延筋凹腔、34法兰内缘线、35拉深体法兰面、36拉深体外缘线、37拉深体、38工艺展开毛坯、39工艺展开毛坯外缘线、40曲面展开毛坯、41曲面展开毛坯线、42理论展开毛坯、43阴模、44阳模、45压边圈、46导向板

具体实施方式

[0061] 参见附图,实施例提供的飞机钣金零件如图1~图2所示,飞机不锈钢对接蒙皮1外形复杂、结构双曲、双向凹陷,材料厚度在1.5mm~2.5mm范围内,对接蒙皮1截面为L型,具有较大放边,放边高度接近300mm,是典型落压结构件,落压成形表面质量差、成形质量无法保证。对接蒙皮1四周装配关系复杂,一侧与鞍型蒙皮2对接。
[0062] 如图2~图14所示,一种双曲双向凹陷不锈钢对接蒙皮的拉深成形方法,其中拉深模由阴模43、阳模44、压边圈45三部分组成,在CATIA环境下依据对接蒙皮1产品数模建立拉深摸结构模型,对接蒙皮1拉深体37依据拉深模型面设计,该成形方法包括以下步骤:
[0063] 步骤1:确定拉深模结构
[0064] 步骤1‑1:将对接蒙皮1产品数模中的两凹陷曲面中曲率小的曲面作为主曲面4,横截面中凹陷曲面中曲率大的作为侧向曲面3,对接蒙皮1内侧型面为其内表面5,t为对接蒙皮1的材料厚度,本示例t=1.5mm;
[0065] 步骤1‑2:提取对接蒙皮1内表面5边界线,进行外插延伸,得到内延伸型面6,内延伸型面6由主延伸型面7和侧延伸型面8组成,主延伸型面7对应于主曲面4,侧延伸型面8对应于侧向曲面3,主延伸型面7与侧延伸型面8相交于曲面分界线n;
[0066] 步骤1‑3:将侧延伸型面8上涉及到的三条对接蒙皮1内表面5边界线分别记作a、b、c,a是对接蒙皮1内侧壁外形线,b是对接蒙皮1弯边外形线,c是对接蒙皮1尾部外形线,将主延伸型面7上所包含的对接蒙皮1内表面5端部外形线记作s,将s、a、b、c四条曲线沿着内延伸型面6向外平行移动d0=5mm~20mm,得到相应s1、a1、b1、c1四条曲线,s1是端部有效边界线,a1是内侧壁有效边界线,b1是弯边有效边界线,c1是尾部有效边界线,S、A、B、C、D依次是s1、a1、b1、c1四条曲线的端点,曲面分界线n与尾部有效边界线c1相交于点E,通过点A、D、E建立最高水平面p,点B到最高水平面p的距离为拉深高度h,d0的取值大小影响拉深高度h,在确定平移尺寸d0时需要注意,A点较高会增大拉深高度h且增大主延伸型面凹陷深度,同样B点较低也会增大拉深高度h,而D点和E点对拉深高度h的影响相对A点和B点减弱,故本示例s与s1之间距离d0=5mm,a与a1之间距离d0=8mm,b与b1之间距离d0=10mm,c与c1之间距离d0=15mm;
[0067] 步骤1‑4:过B点做初始压边面f,与最高水平面p平行,初始压边面f与对接蒙皮1内延伸型面6相交于曲线m,用曲线m切割对接蒙皮1内延伸型面6,得到对接蒙皮1有效内延伸型面9;
[0068] 步骤1‑5:利用点D、点E、点C三点建立平面g,做平面k与平面g平行,且与平面g之间的距离l1≤60mm,平面k与对接蒙皮1有效内延伸型面9相交于曲线d,平面k与对接蒙皮1主延伸型面7相交于点F和点G,连接点F和点G得到直线段FG,以平面k为基础,以直线段FG为旋转轴,做平面j与平面k夹角θ=5°~8°,平面j与对接蒙皮1有效内延伸型面9相交于曲线d1,在对接蒙皮1侧延伸型面8上,曲线d1与曲线d的夹角即为θ,曲线d1即为尾部外形控制线;
[0069] 步骤1‑6:连接点D、点S得到线段DS,线段DS投影至对接蒙皮1主延伸型面7得到曲线e,通过线段DS和曲线e建立平面q,做平面r与平面q平行,且与平面q之间的距离l2≤60mm,平面r与对接蒙皮1有效内延伸型面9相交于点M和点N,连接点M和点N得到直线段MN,以平面r为基础,以直线段MN为旋转轴,做平面u与平面r夹角为θ1=3°~5°,平面u与有效内延伸型面9相交于曲线v,曲线v即为外壁外形控制线;
[0070] 步骤1‑7:利用外壁外形控制线v、尾部外形控制线d1、初始压边面f、平面j、平面u,通过三维制图将对接蒙皮1有效内延伸型面9进行封闭,得到尾部终止面10、外侧壁终止面11、尾部终止面10和外侧壁终止面11的交线z、尾部终止面10和初始压边面f的交线y、外侧壁终止面11和初始压边面f的交线x,对交线z、外壁外形控制线v、尾部外形控制线d1三条边界线制出面与面之间过渡圆角R,需要注意的是,尾部终止面10上的过渡圆角R≤l1、外侧壁终止面11过渡圆角R≤(l2‑5mm),通过内侧壁有效边界线a1建立平面i,利用有效内延伸型面
9与平面i的交线切割有效内延伸型面9端部,得到一个三面封闭的半封闭空腔工装型面12;
[0071] 步骤1‑8:做平面w与端部有效边界线s1平行且相距l0,R
[0072] 步骤1‑9:连接点B、点A1,得到直线段BA1,将其平分l段后,过平分点做直线段BA1的垂直面,得到(l‑1)个垂直面i1、i2、i3……il‑1,在多截面起始曲线f1和多截面终止曲线g1包裹的范围内、分别在各垂直面内做多截面包围型面13的纵向引导线,得到(l‑1)条引导线m1、m2、m3……ml‑1,每一条引导线的起始点都在多截面起始曲线f1上,终止点都在多截面终止曲线g1上,(l‑1)条引导线相互之间具有结构相似性,以保证形成的多截面包围型面13曲率光顺,每一条引导线上部曲率大而下部趋于平直,引导线下部与初始压边面f具有不小于70°的倾斜角,利用多截面曲线命令,输入多截面起始曲线f1、多截面终止曲线g1、以及引导线m1、m2、m3……ml‑1,形成多截面包围型面13,需要注意的一点,为了更好的控制多截面包围型面13的曲率,可以在多截面起始曲线f1和多截面终止曲线g1之间建立多条横向多截面过渡曲线n1、n2、n3、n4……,增大输入条件的限制,这样得到的多截面包围型面13更符合设计需求,本示例中建立了6条纵向引导线m1、m2、m3、m4、m5、m6和4条横向多截面过渡曲线n1、n2、n3、n4,多截面包围型面13设计原则不增加拉深高度h,保证多截面包围型面13外形光顺;
[0073] 步骤1‑10:将夹在圆Q1上点A1和点B1之间的端部小圆弧记作端部侧轮廓线t1,以多截面起始曲线f1上点A和点A1所夹的那段曲线作为引导曲线,利用扫掠功能得到端部侧挡型面14,与半封闭空腔工装型面12相交于端部空间截止线15;
[0074] 步骤1‑11:在端部空间截止线15处制出端部侧挡型面14和半封闭空腔工装型面12的连接圆角R2,将其与多截面包围型面13结合形成封闭工装型面16,提取封闭工装型面16开口边缘线17,沿着封闭工装型面16进行拉伸,得到对接蒙皮1的阳模工装型面18;
[0075] 步骤1‑12:将与初始压边面f垂直向下的方向设为对接蒙皮1的拉深方向F0,将初始压边面f沿着拉深方向F0向下平移7t~9t,与阳模工装型面18相交于过渡压边线19,点B在过渡压边线19上的投影点记作点B0,过点B0且沿着尾部终止面10上交线y的方向做出压边分界线y0,本示例中初始压边面f沿着拉深方向F0向下平移距离为9t=13.5mm;
[0076] 步骤1‑13:以压边分界线y0为旋转轴、以初始压边面f为基础平面,顺时针旋转10°~15°,得到左压边面fz,在左压边面fz上设计相应的长方形左压边圈型面21,以压边分界线y0为旋转轴、以初始压边面f为基础平面,逆时针旋转10°~15°,得到右压边面fy,在右压边面fy上设计相应的长方形右压边圈型面22,在左压边圈型面21与右压边圈型面22相交的压边分界线y0处做出圆角R0,R0≥100mm,得到具有倾斜的整体压边面,与阳模工装型面18相交于压边圈内孔线20,整体压边面去除压边圈内孔线20所包围的区域,即得到倾斜压边圈工装型面23,设计夹角度较大的倾斜压边圈工装型面23,可以降低对接蒙皮1拉深体37的整体拉深高度,本示例中整体压边面的倾斜角度为150°,圆角R0=200mm,这样倾斜压边圈工装型面23变化更趋光顺,有利于拉深成形;
[0077] 步骤1‑14:将压边圈内孔线20沿着压边圈工装型面23向外偏移kf=35mm~40mm,得到整体压延筋位置线,优化整体压延筋位置线,断开材料流动不顺畅部位及拉深高度较高部位,即去除尾部终止面10两侧圆角区域弧线段,及端部多截面包围型面13所对应的最大拉深高度区域,得到三段局部拉延筋位置线,即尾部拉延筋24位置线、外侧拉延筋25位置线和内侧拉延筋26位置线,压延筋高度hy=[4.0+(t‑1.5)×2]mm,本示例中hy=4.0mm,设计断续随形压延筋,以均衡对接蒙皮1工艺展开毛坯18流料速度,消除侧向曲面3及主曲面4凹陷处起皱风险;
[0078] 步骤1‑15:依据阳模工装型面18和压边圈工装型面23设计阴模工装型面30,在压边圈内孔线20处制出阳模工装型面18和压边圈工装型面23过渡圆角Rt=7t~9t,得到阳模工装型面18和压边圈工装型面23的结合体,将其沿着拉深方向F0的反方向进行偏移,偏移距离dj=t~1.1t,得到阴模工装型面30,阴模工装型面30四周较平直区域即阴模法兰面28,与压边圈工装型面23相对应,阴模工装型面30内呈深凹腔封闭区域即阴模成形面29,与阳模工装型面18相对应,由于对接蒙皮1在拉深过程中材料厚度变化较大,相应的增大阴模成形面29与阳模工装型面18之间距离,即此处偏移距离设为dj=1.1t,阴模法兰面28与阴模成形面29之间由过渡圆角面27进行连接,过渡圆角面27半径Rg=Rt‑t,阴模工装型面30由阴模法兰面28、阴模成形面29及过渡圆角面27三部分组成,本示例中Rt=9t=13.5mm,Rg=
9t‑t=12mm;
[0079] 步骤1‑16:与压边圈工装型面23上三段压延筋位置相对应,在阴模法兰面28上设置三段压延筋凹腔,分别为尾部压延筋凹腔31、外侧压延筋凹腔32、内侧压延筋凹腔33,凹腔的深度ha=2hy;
[0080] 步骤1‑17:阴模43工作面与阴模工装型面30一致,阳模44工作面与阳模工装型面18一致,压边圈45工作面与压边圈工装型面23一致,阳模44外周非工作面与压边圈45内侧壁之间的间隙dy=0.1mm~0.2mm,如上设计得到拉深摸结构;
[0081] 步骤2:确定对接蒙皮1拉深体37
[0082] 依据阴模工装型面30设计对接蒙皮1拉深体37,阴模成形面29和过渡圆角面27构成对接蒙皮1拉深体37的主要组成部分,法兰内缘线34沿着阴模法兰面28偏移ky=20mm~30mm,得到拉深体法兰面35和拉深体外缘线36,对接蒙皮1拉深体37由阴模成形面29、过渡圆角面27及拉深体法兰面35三部分组成;
[0083] 步骤3:建立拉深体37的曲面展开毛坯40
[0084] 步骤3‑1:借助PAMSTAMP有限元分析软件坯料反算功能,将对接蒙皮1拉深体37沿着拉深方向F0进行展开,得到对接蒙皮1拉深体37的理论展开毛坯42;
[0085] 步骤3‑2:利用对接蒙皮1拉深体37的理论展开毛坯42进行拉深成形有限元仿真模拟,由于压延筋的存在影响理论展开毛坯42进料速度和进料量,故依据模拟结果优化理论展开毛坯42尺寸,避免出现起皱和破裂成形缺陷,在理论展开毛坯42内侧凹曲率最大处增加压边余量Zn,光滑过渡至理论展开毛坯42外缘线,得到对接蒙皮1拉深体37的工艺展开毛坯38及工艺展开毛坯外缘线39,本示例中Zn=15mm;
[0086] 步骤3‑3:在拉深成形有限元仿真模拟中首先进行对接蒙皮1工艺展开毛坯38的曲面压边模拟,形成具有和压边圈工装型面23相匹配的曲面展开毛坯40,导出曲面展开毛坯线41的计算结果,将其划至压边圈工装型面23相应位置,用于曲面展开毛坯40拉深成形前的定位;
[0087] 步骤4:拉深成形
[0088] 步骤4‑1:将阴模43、阳模44、压边圈45装配好后,放置于拉深机床工作台面,工作台进入拉深机床,阳模44和压边圈45与拉深机床下床面连接,阴模43与拉深机床上床面连接,阴模成形面29与阳模工装型面18相匹配,阴模法兰面28与压边圈工装型面23相匹配,压边圈45两侧装有导向板46,和阴模43两侧导向凹槽位置相对应,通过导向板46插入导向凹槽控制拉深摸拉深方向F0的直线度;
[0089] 步骤4‑2:按照工艺展开毛坯38尺寸完成工艺展开毛坯38激光下料,依据曲面展开毛坯40理论外形和压边圈工装型面23上曲面展开毛坯线41初步制出工艺展开毛坯38倾斜角度,得到曲面展开毛坯40;
[0090] 步骤4‑3:将曲面展开毛坯40上表面覆一薄层塑料薄膜并刷涂润滑油,按照压边圈工装型面23上的曲面展开毛坯线41将曲面展开毛坯40放置于压边圈工装型面23之上,曲面展开毛坯40下表面与压边圈工装型面23接触区域刷涂润滑油,对阴模工装型面30的阴模成形面29、过渡圆角面27以及将与曲面展开毛坯40上表面相接触的阴模法兰面28刷涂润滑油;
[0091] 步骤4‑4:首次拉深成形
[0092] 开动机床,压边圈45沿着拉深方向F0反向上升至阳模44的最高点,首次拉深成形开始,阴模43向下运动,阴模工装型面30逐渐贴合曲面展开毛坯40上表面和压边圈工装型面23,随着阴模43和压边圈45同步下移,在压边力和压延筋阻力的综合作用下曲面展开毛坯40按照阳模工装型面23开始变形,尾部压延筋24和外侧压延筋25控制了对接蒙皮1拉深体37主曲面4凹陷处的起皱,内侧压延筋26控制了对接蒙皮1拉深体37侧向曲面3凹陷处的起皱,增大的压边余量Zn限制了主曲面4凹陷处形成褶皱,成形结束得到对接蒙皮1拉深体37,三段压延筋增大了不锈钢塑性变形量,减小了对接蒙皮1拉深体37回弹量,成形过程中若拉深体1主曲面4凹陷处出现肉眼可见的微小起皱,在凹陷处垫一块薄橡皮板进行补偿拉深,补偿拉深时橡皮板受到阴模43和阳模44之间的挤压,橡皮板传递向下压力,碾平拉深体
1上微小皱纹;
[0093] 步骤4‑5:固溶热处理
[0094] 对对接蒙皮1拉深件37进行固溶热处理,加热温度为1050~1100℃,然后进行空冷,固溶热处理可以消除奥氏体不锈钢冷作硬化,提高材料塑性;
[0095] 步骤4‑6:二次拉深成形
[0096] 对经固溶热处理的对接蒙皮1拉深体37进行二次拉深成形,消除拉深体37屈曲回弹,二次成形单位压边力较首次成形单位压边力增大0.1MPa~0.2MPa,以提高对接蒙皮1拉深体37的贴模度;
[0097] 步骤5:液压校形
[0098] 按照对接蒙皮1交检压型模上的零件外形线初步切割对接蒙皮1拉深体37,利用橡皮垫液压机和压型模完成对接蒙皮1的液压校形,再次切割后得到外形流线、尺寸复合符合图纸要求的对接蒙皮1零件。
[0099] 需要说明的是,本发明适用于最大放边高度在250mm~350mm范围内且不锈钢材料延伸率A≥25%的双曲凹陷蒙皮;在进行多截面包围型面设计时,如果增大了拉深高度h,可以在不影响对接蒙皮外形的情况下,修平超过最高水平面p区域并进行型面的光顺过渡;在进行拉深摸结构设计时,借助PAMSTAMP有限元分析软件拉深成形仿真模块检测阴模工装型面和阳模工装型面设计是否存在闭角度,通过CATIA作图优化拉深摸各组成部分型面,保证模拟过程中材料流动顺畅;在使用橡皮板消皱时,橡皮板的厚度不大于3mm,且邵氏硬度75度左右;对接蒙皮曲率复杂,在对其进行拉深工艺型面补充时,尽量用较大圆角半径过渡,例如本示例尾部终止面上的过渡圆角R、外侧壁终止面过渡圆角R、端部侧挡型面和半封闭空腔工装型面的连接圆角R2,取值范围在40mm~50mm之间,确保型面光顺流线;对接蒙皮端部型面呈急速上扬趋势,而尾部型面上扬趋势相对缓和,为此在进行工艺型面补充时,端部有效边界线s1与端部外形线s之间距离d0尽量小,否则将增大拉深高度h,进一步加大了对接蒙皮成形难度;本示例中固溶热处理的温度仅适用于0Cr18Ni9等奥氏体不锈钢,而对于沉淀硬化不锈钢A286,中间固溶热处理温度范围为968~996℃;本发明中说讲述的对接蒙皮拉深模和拉深体结构设计方法同样适用于充液成形。
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