回转体类零件复合补偿回弹成形方法转让专利
申请号 : CN201911291208.2
文献号 : CN111112430B
文献日 : 2022-01-04
发明人 : 吴超 , 柯文敏 , 施立军 , 杜松 , 李又春 , 陈邦 , 张艳峰 , 熊爱奎 , 张天辉 , 陈鹏
申请人 : 中国航发南方工业有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种回转体类零件复合补偿回弹成形方法,其特征在于,包括以下步骤:模具制备:根据需成形出的成形回转件(10)的轮廓制做出配合作用的一序凹模(20)和一序拉伸凸模(30)、以及配合作用的二序凹模(40)和二序压紧凸模(50);
充液拉伸:将待成形坯料(60)放到一序凹模(20)的上表面并使压边滑块(90)下行将待成形坯料(60)与一序凹模(20)的上表面压紧后,向一序凹模(20)的成形模腔内注满充形溶液并使一序拉伸凸模(30)下行同时使充形溶液增压至P1并保持,一序拉伸凸模(30)将待成形坯料(60)拉伸到位后成形出一序预成形件(70);
合模胀形:将一序预成形件(70)放入二序凹模(40)的成形模腔并使二序压紧凸模(50)下行将一序预成形件(70)的压边与二序凹模(40)的上表面压紧并密封二序凹模(40)的开口端后,向一序预成形件(70)的空腔内注满胀形溶液并逐渐增压至P2后保持,以使一序预成形件(70)在液体压力P2的作用下胀形并紧贴二序凹模(40)的内壁,进而成形出具有成形, ,
回转件(10)的有效型面(b‑e)段的二序成形件(80);液体压力P2介于P1~300MPa之间;
其中,步骤“充液拉伸”具体包括以下步骤:将待成形坯料(60)的表面清理干净;将待成形坯料(60)放到一序凹模(20)的上表面并定位;驱使压边滑块(90)下行至将待成形坯料(60)压紧于一序凹模(20)的上表面上;向一序凹模(20)的成形模腔内注满充形溶液;驱使一序拉伸凸模(30)下行同时开启增压器使充形溶液的压力逐渐增加至P1后保持,一序拉伸凸模(30)将待成形坯料(60)拉伸到位后成形出一序预成形件(70);泄掉液体压力P1,并驱使一序拉伸凸模(30)和压边滑块(90)回程至初始位置后取出一序预成形件(70);
其中,步骤“将待成形坯料(60)的表面清理干净”中,采用清洁布将待成形坯料(60)的表面擦拭干净,以减小待成形坯料(60)与一序凹模(20)和压边滑块(90)之间的摩擦力,进而增强待成形坯料(60)受力时的流动性,使待成形坯料(60)变形均匀,减少零件成形后的收缩变形;步骤“将待成形坯料(60)放到一序凹模(20)的上表面并定位”中,采用定位销定位;向一序凹模(20)的成形模腔内注入充形溶液并使充形溶液的压力达到P1后,保持压力;
泄掉液体压力P1时,泄出充形溶液以泄掉一序凹模(20)成形模腔内的液体压力P1;
充液拉伸过程中的充形溶液的增压压力P1的获取为: ;
其中,t为待成形坯料(60)的厚度;d为一序预成形件(70)的外径;δs为待成形坯料的抗拉强度系数;通过该公式获取合适的液体压力P1,该液体压力P1使一序预成形件(70)的有效型面段变形均匀,且使一序预成形件(70)的变形进入塑性变形区以达到一个可靠的范围,进而减少零件成形后的收缩变形;
二序凹模(40)的成形模腔根据回弹仿真分析获取的补偿量设计,且二序凹模(40)的成形模腔的补偿量为回弹仿真分析获取成形回转件(10)补偿量的一半。
2.根据权利要求1所述的回转体类零件复合补偿回弹成形方法,其特征在于,进行步骤“驱使一序拉伸凸模(30)下行同时开启增压器使充形溶液的压力逐渐增加至P1后保持,一序拉伸凸模(30)将待成形坯料(60)拉伸到位后成形出一序预成形件(70)”时,通过控制压边滑块(90)的压力大小及一序拉伸凸模(30)的冲力大小进而改变充形溶液的压力,使一序预成形件(70)的有效型面(b‑e)段的厚度t1相比待成形坯料(60)的厚度t减少(0.035~0.09)t。
3.根据权利要求1所述的回转体类零件复合补偿回弹成形方法,其特征在于,完成步骤“将待成形坯料(60)的表面清理干净”后,且在进行步骤“将待成形坯料(60)放到一序凹模(20)的上表面并定位”之前,还包括步骤:在待成形坯料(60)的下表面上、以及在待成形坯料(60)上表面上与压边滑块(90)抵接的部位分别涂上润滑油。
4.根据权利要求1所述的回转体类零件复合补偿回弹成形方法,其特征在于,步骤“合模胀形”具体包括以下步骤:
将一序预成形件(70)清理干净后放入二序凹模(40)的成形模腔内;
驱使二序压紧凸模(50)下行至将一序预成形件(70)的压边压紧于二序凹模(40)的上表面为止,同时使二序压紧凸模(50)密封二序凹模(40)成形模腔的开口;
向一序预成形件(70)的空腔内注满胀形溶液并开启增压器使胀形溶液的压力逐渐增加至P2后保持,以使一序预成形件(70)在液体压力P2的作用下胀形并紧贴二序凹模(40)的, ,
内壁,进而成形出具有成形回转件(10)有效型面(b‑e)段的二序成形件(80);
泄掉液体压力P2,并驱使二序压紧凸模(50)回程至初始位置后取出二序成形件(80)。
5.根据权利要求4所述的回转体类零件复合补偿回弹成形方法,其特征在于,, ,
通过控制液体压力P2,使二序成形件(80)的有效型面(b‑e)段的厚度t2相比一序预成形件(70)的有效型面(b‑e)段的厚度t1减少(0.09‑0.11)t1。
6.根据权利要求4所述的回转体类零件复合补偿回弹成形方法,其特征在于,充形溶液由一序凹模(20)的底部注入一序凹模(20)的成形模腔内;
胀形溶液由一序预成形件(70)的顶部开口注入一序预成形件(70)的空腔中。
7.根据权利要求1所述的回转体类零件复合补偿回弹成形方法,其特征在于,一序拉伸凸模(30)的成形模头(31)的形状根据成形回转件(10)的外形轮廓设计,一序凹模(20)的成形模腔的设计只需使成形模腔的容积大于一序拉伸凸模(30)成形模头(31)的体积即可;
二序压紧凸模(50)的压紧模板的设计只需能密封二序凹模(40)的成形模腔的开口即可。
8.根据权利要求7所述的回转体类零件复合补偿回弹成形方法,其特征在于,, , , ,
二序凹模(40)的成形模腔包括相连的有效型面(b‑e)段及补充型面(d‑f)段;
, , , ,
补充型面(d ‑f)段由有效型面(b‑e)段的顶端逐渐往二序凹模(40)的成形模腔的回转轴线方向收口,且收口的幅度大小根据一序预成形件(70)的厚度变化。
说明书 :
回转体类零件复合补偿回弹成形方法
技术领域
背景技术
弹,不仅人力物力成本高,且回弹补偿效率低,回弹补偿后零件的精度低。
仅供工艺人员做参考,要想完全指导实践还有许多不足。
发明内容
凹模和二序压紧凸模;充液拉伸:将待成形坯料放到一序凹模的上表面并使压边滑块下行
将待成形坯料与一序凹模的上表面压紧后,向一序凹模的成形模腔内注满充形溶液并使一
序拉伸凸模下行同时使充形溶液增压至P1并保持,一序拉伸凸模将待成形坯料拉伸到位后
成形出一序预成形件;合模胀形:将一序预成形件放入二序凹模的成形模腔并使二序压紧
凸模下行将一序预成形件的压边与二序凹模的上表面压紧并密封二序凹模的开口端后,向
一序预成形件的空腔内注满胀形溶液并逐渐增压至P2后保持,以使一序预成形件在液体压
力P2的作用下胀形并紧贴二序凹模的内壁,进而成形出具有成形回转件的有效型面段的二
序成形件。
凹模的上表面上;向一序凹模的成形模腔内注满充形溶液;驱使一序拉伸凸模下行同时开
启增压器使充形溶液的压力逐渐增加至P1后保持,一序拉伸凸模将待成形坯料拉伸到位后
成形出一序预成形件;泄掉液体压力P1,并驱使一序拉伸凸模和压边滑块回程至初始位置
后取出一序预成形件。
形溶液的压力,使一序预成形件的有效型面段的厚度t1相比待成形坯料的厚度t减少
(0.035~0.09)t。
待成形坯料上表面上与压边滑块抵接的部位分别涂上润滑油。
的上表面为止,同时使二序压紧凸模密封二序凹模成形模腔的开口;向一序预成形件的空
腔内注满胀形溶液并开启增压器使胀形溶液的压力逐渐增加至P2后保持,以使一序预成形
件在液体压力P2的作用下胀形并紧贴二序凹模的内壁,进而成形出具有成形回转件有效型
面段的二序成形件;泄掉液体压力P2,并驱使二序压紧凸模回程至初始位置后取出二序成
形件。
二序压紧凸模的压紧模板的设计只需能密封二序凹模的成形模腔的开口即可,二序凹模的
成形模腔根据回弹仿真分析获取的补偿量设计,且二序凹模的成形模腔的补偿量为回弹仿
真分析获取成形回转件补偿量的一半。
小根据一序预成形件的厚度变化。
压成形为二序成形坯料,本发明的回转体类零件复合补偿回弹成形方法中,进行充液拉伸
操作时,随着一序拉伸凸模的下行,待成形坯料受充形溶液施加的液压力作用紧紧贴向一
序拉伸凸模,并与一序拉伸凸模之间建立有益的摩擦,该摩擦力负担一部分甚至全部成形
力,进而缓和待成形坯料在一序拉伸凸模圆角附近所受的拉应力,提高待成形坯料传力区
的承载能力,且成形后期高压充形溶液从待成形坯料的压边处流出,待成形坯料在一序凹
模圆角及压边处于流体润滑状态,减少了不利摩擦,使压边部分的径向拉应力减小,有利于
提高板料的成形极限,该些使得待成形坯料变形均匀,并使材料变形进入塑性变形区达到
一个可控的范围,进而减少零件成形后的收缩变形,提高零件的成形精度;进行合模胀形
时,通过胀形溶液对一序预成形件施力进而使一序预成形件在液体压力P2的作用下胀形后
紧贴二序凹模的内壁以成形出二序成形件,施力均匀,且通过控制P2可使材料变形进入塑
性变形区达到一个可控的范围,并通过预先对二序凹模的补偿,可使零件成形达到可控的
公差范围。
具体实施方式
序拉伸凸模30下行同时使充形溶液增压至P1并保持,一序拉伸凸模30将待成形坯料60拉伸
到位后成形出一序预成形件70;
一序预成形件70的空腔内注满胀形溶液并逐渐增压至P2后保持,以使一序预成形件70在液
体压力P2的作用下胀形并紧贴二序凹模40的内壁,进而成形出具有成形回转件10的有效型
, ,
面(b‑e)段的二序成形件80。
压成形为二序成形坯料,本发明的回转体类零件复合补偿回弹成形方法中,进行充液拉伸
操作时,随着一序拉伸凸模30的下行,待成形坯料60受充形溶液施加的液压力作用紧紧贴
向一序拉伸凸模30,并与一序拉伸凸模30之间建立有益的摩擦,该摩擦力负担一部分甚至
全部成形力,进而缓和待成形坯料60在一序拉伸凸模30圆角附近所受的拉应力,提高待成
形坯料60传力区的承载能力,且成形后期高压充形溶液从待成形坯料60的压边处流出,待
成形坯料60在一序凹模20圆角及压边处于流体润滑状态,减少了不利摩擦,使压边部分的
径向拉应力减小,有利于提高板料的成形极限,该些使得待成形坯料60变形均匀,并使材料
变形进入塑性变形区达到一个可控的范围,进而减少零件成形后的收缩变形,提高零件的
成形精度;进行合模胀形时,通过胀形溶液对一序预成形件70施力进而使一序预成形件70
在液体压力P2的作用下胀形后紧贴二序凹模40的内壁以成形出二序成形件80,施力均匀,
且通过控制P2可使材料变形进入塑性变形区达到一个可控的范围,并通过预先对二序凹模
40的补偿,可使零件成形达到可控的公差范围。
增强待成形坯料60受力时的流动性,使待成形坯料60变形均匀,减少零件成形后的收缩变
形。步骤“将待成形坯料60放到一序凹模20的上表面并定位”中,采用定位销定位。向一序凹
模20的成形模腔内注入充形溶液并使充形溶液的压力达到P1后,保持压力。泄掉液体压力P1
时,泄出充形溶液以泄掉一序凹模20成形模腔内的液体压力P1。
型面段变形均匀,且使一序预成形件70的变形进入塑性变形区以达到一个可靠的范围,进
而减少零件成形后的收缩变形。
30的冲力大小进而改变充形溶液的压力,使一序预成形件70有效型面(b‑e)段的厚度t1相
比待成形坯料60的厚度t减少(0.035~0.09)t。通过控制压边滑块90的压力大小及一序拉
伸凸模30的冲力大小进而改变充形溶液的压力时,可使一序预成形件70的有效型面(b‑e)
段的厚度t1相比待成形坯料60的厚度t减少(0.035~0.09)t,该一序预成形件70有效型面
(b‑e)段厚度t1的减少量远小于现有技术中一序操作所得一序预成形坯料厚度的减少量,
进而有利于减少零件成形后的收缩变形,进而提高零件成形质量。
的下表面上、以及在待成形坯料60上表面上用于与压边滑块90抵接的部位分别涂上润滑
油,以用于进一步减小待成形坯料60与一序凹模20和压边滑块90之间的摩擦力,进而进一
步增强待成形坯料60受力时的流动性,使待成形坯料60变形均匀,进一步减少零件成形后
的收缩变形,最终提高零件成形质量。
, ,
壁,进而成形出具有成形回转件10有效型面(b‑e)段的二序成形件80;
液并使胀形溶液的压力达到P2时,控制胀形溶液的加压速度,使一序预成形件70的外形轮
廓由二序凹模40成形模腔的口部至底部方向贴膜,加压到液体压力P2时,保持压力不变。泄
掉液体压力P2时,泄出胀形溶液以泄掉一序预成形件70空腔内的液体压力P2。
变形区以达到一个可靠的范围,进而减少零件成形后的收缩变形,使零件成形达到可控的
, ,
公差范围。通过控制液体压力P2,使二序成形件80的有效型面(b‑e)段的厚度t2相比一序
预成形件70有效型面(b‑e)段的厚度t1减少(0.09‑0.11)t1。通过控制液体压力P2,可使二序
, ,
成形件80有效型面(b‑e)段的厚度t2相比一序预成形件70有效型面(b‑e)段的厚度t1减少
, ,
(0.09‑0.11)t1,该二序成形件80有效型面(b‑e)段的厚度t2的减少量远小于现有技术中
二序操作所得二序成形坯料厚度的减少量,进而有利于减少零件成形后的收缩变形,进而
提高零件成形质量。
形模头31的体积即可,而无需如现有技术方式中对一序凹模的内腔进行精确设计,以使一
序凹模的内腔与一序拉伸凸模的成形模头进行匹配,使两者之间的间隙成形出一序预成形
坯料,本发明方法中,一序拉伸凸模30和一序凹模20的结构设计简单,无需对一序凹模20的
成形模腔进行精确设计,只需使成形模腔的容积大于一序拉伸凸模30成形模头31的体积即
可,从而降低工人的劳动强度,并提高零件成形效率和零件成形质量。
序凹模40的成形模腔的补偿量为回弹仿真分析获取成形回转件10补偿量的一半。同样的,
无需如现有技术方式中对二序凹模和二序挤压凸模进行精确设计,以使二序凹模的内腔与
二序挤压凸模的成形模头进行匹配,进而使一序预成形坯料在二序挤压凸模的挤压作用下
形变后成形为二序成形坯料,本发明方法中,二序压紧凸模50的压紧模板呈板状,容易设计
成形;二序凹模40成形模腔的补偿量为回弹仿真分析获取成形回转件10补偿量的一半,该
二序凹模40成形模腔的补偿量容易实现,进而可降低工人的劳动强度,并提高零件成形效
率和零件成形质量。
型面(d ‑f)段;补充型面(d ‑f)段由有效型面(b‑e)段的顶端逐渐往二序凹模40的成形
模腔的回转轴线方向收口,且收口的幅度大小根据一序预成形件70的厚度变化相关。通过
, ,
增设补充型面(d‑f)段,不仅使一序预成形件70上变形较大段转移至补充型面(d‑f)段上,
进而使一序预成形件70的有效型面(b‑e)段的减薄量变小,还均横一序预成形件70的变形,
不使一序预成形件70上某处过渡减薄,从而使成形出的二序成形件80回弹均匀,最终提高
成形回转件10成形后质量。
有用坯料轮廓变形均匀,使材料变形进入塑性变形区,达到一个可控的范围,减小零件成形
后的收缩变形,且预先通过对模具的合理补偿,使零件成形达到可控的公差范围,该发明方
法通过合理的补充工艺型面和预补偿模具的复合,克服以往实际制件中通过反复修模具达
到成形精度,不需要修模即可达到零件需要的精度,大大节约了成本和提高了生产效率,本
发明方法适合材料有不锈钢、高温合金、铝合金、钛合金以及非金属塑性良好的材料。
改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。