一种基于橡皮囊液压成形的封边框类零件拉延方法.pdf

本发明属于机械制造技术领域，涉及一种基于橡皮囊液压成形的封边框类零件拉延方法。本发明包括以下步骤：步骤一，根据零件成形工艺性及其材料的成形特点分析，确定拉延方向和零件易起皱部位，从而确定在拉延成形模上设置拉延槛或拉延筋的数量、位置与形状，设计并制造拉延成形模；步骤二，根据拉延成型模的设计来选择成形材料状态、毛料尺寸、材料纤维方向摆放以及橡皮囊液压成形机成形压力，制造零件。本发明可一次性完成零件的成形，避免了淬火后校形对零件的影响，同时也保证了拉延成形的效果，使得零件表面质量较高，刚性较好，提高了封边框类零件的胶接质量。

权利要求书
1.  一种基于橡皮囊液压成形的封边框类零件拉延方法，其特征为所述方法包括 以下步骤：
步骤一，根据零件成形工艺性及其材料的成形特点分析，确定拉延方向和零件易 起皱部位，从而确定在拉延成形模上设置拉延槛或拉延筋的数量、位置与形状，设计 并制造拉延成形模；
步骤二，根据拉延成型模的设计来选择成形材料状态、毛料尺寸、材料纤维方向 摆放以及橡皮囊液压成形机成形压力，制造零件。

说明书一种基于橡皮囊液压成形的封边框类零件拉延方法
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，涉及一种基于橡皮囊液压成形的封边框类零件拉 延方法。
背景技术
飞机封边框类零件为满足胶接需求，对其表面质量和平面度要求较高，而该类零 件的形状结构又比较复杂，多为空间曲面结构。对于该类零件，材料薄，在成形过程 中料的收放较大，法兰边极易产生褶皱；传统的钣金工艺成形后需要手工校形，不可 避免的产生锤痕。这些问题都直接影响和制约着零件的成形质量和胶接质量。
目前国内飞机制造行业中，对橡皮囊液压成形机的应用仍停留在普通型模成形工 艺上，封边框类零件成形采用普通型模或压模成形，模具结构复杂，成本较高，成形 质量差，增大了零件的制造成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于橡皮囊液压成形的封边框类零件拉 延方法，解决封边框类零件成形过程中易起皱以及成形后扭曲的问题，降低制造成本， 提高零件成形质量。
本发明的技术方案是：一种基于橡皮囊液压成形的封边框类零件拉延方法，其特 征为所述方法包括以下步骤：
步骤一，根据零件成形工艺性及其材料的成形特点分析，确定拉延方向和零件易 起皱部位，从而确定在拉延成形模上设置拉延槛或拉延筋的数量、位置与形状，设计 并制造拉延成形模；
步骤二，根据拉延成型模的设计来选择成形材料状态、毛料尺寸、材料纤维方向 摆放以及橡皮囊液压成形机成形压力，制造零件。
本发明的有益效果是：本发明一次性完成零件的成形，避免了淬火后校形对零件 的影响，同时也保证了拉延成形的效果，使得零件表面质量较高，刚性较好，提高了 封边框类零件的胶接质量；试验证明，采用本发明，模具设计和制造周期缩短70%， 制造成本降低55%，橡皮囊液压成形机一个工作循环3～5min，操作方便，成形周期 缩短，生产效率得到很大的提升。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本发明的总体思路是采用移料法，在模具设计上加设拉延筋或拉延槛，使弯边部 分改为双向拉伸变形或使易产生褶皱部分的多余材料转移到拉延槛内。在毛料弯曲的 同时，加以切向拉力，改变毛料断面内的应力状态，减少或基本消除弯曲回弹，从而 提高零件的成形准确度。
步骤一，根据零件成形工艺性及其材料的成形特点分析，确定拉延方向和零件易 起皱部位，从而确定在拉延成形模上设置拉延槛或拉延筋的数量、位置与形状，设计 并制造拉延成形模。
本发明中拉延模设计的重点是拉延筋和拉延槛的确定。拉延筋和拉延槛在模具上 对材料起到拉延作用，能够控制整个拉延毛坯材料的流动，根据拉延件的需要增加或 减少压料面上各部位的进料阻力，充分发挥材料的塑性性能。通过合理的选择和设计 拉延筋或拉延槛的数量、位置与形状，才能拉延出符合设计要求的零件。
在橡皮囊液压成形机的均衡压力作用下，利用拉延模具使零件成形的同时产生 双向拉伸变形或使易产生褶皱部分的多余材料转移到拉延槛内。利用拉延筋对毛料的 拉延作用，充分发挥材料的塑性，减少或基本消除弯曲回弹，从而提高零件的成形准 确度。
对于带法兰边凹窝典型零件而言，该类零件通常采用传统的液压机成形，由于凸 凹模在压制过程中成形很大的凹窝结构，难免在法兰边上产生褶皱，加之材料一定的 回弹，使零件很难完全贴模。根据零件成形工艺性及其材料的成形特点分析，确定拉 延筋的根数、位置与形状，经计算，材料的流入量为20mm左右。通过分析该种零件 原用工艺方法，找到零件的褶皱位置，采用圆形拉延筋，在该位置处增加随形的拉延 筋，防止零件成形过程产生褶皱。经过成形试验，证明该拉延模满足使用要求，能够 生产高质量的零件。
材料较薄（0.4mm）,空间结构为曲面的封边框类零件，需要胶接，其表面质量和 平面度要求较高。针对其成形困难，手工切边易扭曲的问题，可以设计两组四个零件 一起成形的拉延模具。通过对零件成形过程中材料流动的分析，确定了拉延方向，设 计了内环形整体拉延筋，防止零件底边起皱。为防止法兰边成形过程中鼓动，保证零 件的平面度，又在模具外缘加设整体环形拉延槛，一次性成形四个零件。经过成形试 验，该模具满足使用要求，并能生产出高表面质量要求的封边框类零件。该模具一模 多件，提高了生产效率，降低了模具制造成本。
步骤二，根据拉延成型模的设计来选择成形材料状态、毛料尺寸、材料纤维方向 摆放以及橡皮囊液压成形机成形压力，制造零件。
拉延成形的主要影响因素在于零件初成形之前，材料状态的选择、零件毛料尺寸 的大小、材料纤维方向摆放以及使用橡皮囊液压成形机成形压力等方面。由于封边框 类零件一般材料为厚度不超过0.8mm铝合金板，材料T4状态下成形，很容易拉裂， 所以一般工艺方案采用对材料进行退火后成形。或者采用材料状态为O的材料进行成 形，但零件成形后仍需要淬火工序，淬火后零件受热应力影响，变形不规律并且较为 严重，需要工人花费大量时间进行校形。校形过程不可避免的使零件表面产生锤痕， 影响封边框类零件的胶接质量。
为了解决以上的问题，可以将拉延成形技术与“一步法”成形技术相结合。对铝 合金板料进行淬火，淬火后采用低温贮存的办法，保持铝合金板料在新淬火状态下的 良好塑性。在橡皮囊液压成形机的均衡压力作用下，利用拉延模具使零件成形的同时 产生双向拉伸变形或使易产生褶皱部分的多余材料转移到拉延槛内。利用拉延筋对毛 料的拉延作用，充分发挥材料的塑性，减少或基本消除弯曲回弹，从而提高零件的成 形准确度。该方法一次性完成零件的成形，避免了淬火后校形对零件的影响，同时也 保证了拉延成形的效果，使得零件表面质量较高，刚性更好，提高了封边框类零件的 胶接质量。
经过多次的拉延试验，发现毛料尺寸的大小与材料纤维方向的放置方向，对拉延 成形都有着很大的影响。毛料尺寸的大小直接影响着拉延面积的大小，从而影响着拉 延力的大小，过大的拉延面积拉延力较大，会导致成形过程中零件拉裂；过小的拉延 面积拉延力较小则，会导致零件成形中产生褶皱。因此，选择合适的毛料尺寸直接影 响着拉延成形的质量。此外，纤维方向应平行于拉伸率较大的方向，更有利于零件 的成形。