采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，包括以下步驟：步驟一、計算中間過渡蒙皮的外形；步驟二、形成初始中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型；步驟三、進行蒙皮拉形，形成中間過渡蒙皮（4）；步驟四、設(shè)計下一步的中間過渡模具型面或最終過渡模具型面；步驟五、依次重復步驟三和步驟四，直至最終的蒙皮（4）成型。該采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法通過大量離散的高度可調(diào)沖桿來擬合模具的三維型面，從而可以滿足不同型面零件的成形需求。
【專利說明】采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蒙皮拉形【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蒙皮零件外形復雜，有很多零件具有較大曲率難以成形，如進氣道蒙皮，很難一次拉伸成形到位，需要多道次拉伸成形。各個道次拉伸所需要的拉形模具型面曲率由小變大，模具型面由簡單到復雜，每個道次拉伸成形需要一個過渡拉伸模具。因此成形一項零件需要2個以上的拉伸模具，這樣就大大增加了成形模具的數(shù)量和模具加工成本，降低了零件加工效率。
[0003]傳統(tǒng)模具蒙皮拉形中，當面臨曲率大難成形的復雜外形零件時，需要中間過渡模具逐次成形，并對每次中間成形零件輔以退火或固溶處理，增加材料塑性，直至最終拉伸成形到位。因此成形每項復雜零件需要多于一個的過渡型面模具。為保證零件的最終成形，中間過渡模具型面設(shè)計需要經(jīng)過反復計算不斷修正。造成模具數(shù)量增多，模具設(shè)計制造工作量成倍增加，蒙皮加工效率急劇降低，零件制造成本上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有的蒙皮拉形過程中需要模具數(shù)量過多的技術(shù)問題。本發(fā)明提供了一種采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，該采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法通過大量離散的高度可調(diào)沖桿來擬合模具的三維型面，從而可以滿足不同型面零件的成形需求。
[0005]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、計算蒙皮的成型過程，按照蒙皮的成型極限設(shè)計中間過渡蒙皮的外形；
[0007]步驟二、依據(jù)該中間過渡蒙皮的外形，形成初始中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型；
[0008]步驟三、根據(jù)該中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型，調(diào)整柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置中沖桿的高度，將蒙皮放置在沖桿上進行蒙皮拉形，形成中間過渡蒙皮；
[0009]步驟四、將步驟三中的該中間過渡蒙皮的成型極限作為依據(jù)，設(shè)計下一步的中間過渡模具型面或最終過渡模具型面；
[0010]步驟五、依次重復步驟三和步驟四，直至最終的蒙皮拉形后測量蒙皮，當該步驟中的形成的最終蒙皮滿足精度要求時，結(jié)束拉形；當該步驟中的形成的最終蒙皮不滿足精度要求時，返回步驟一，繼續(xù)設(shè)計中間過渡蒙皮的外形，直至形成的最終蒙皮滿足精度要求。
[0011]沖桿包括支桿和位于支桿頂部的沖頭，沖頭的上表面為部分球形表面。
[0012]從位于柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置的模具座中間到模具座兩側(cè)的方向，沖頭的上表面所對應(yīng)的球形的半徑逐漸增大。
[0013]位于模具座兩側(cè)的沖頭的上表面所對應(yīng)的該球形的球心偏離支桿的軸線。[0014]支桿和沖頭通過定位銷和插頭插接固定。
[0015]在步驟三中，調(diào)整柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置中沖桿的高度后，在支桿上依次安裝沖頭并覆蓋柔性墊板，再將蒙皮放置在沖桿上進行蒙皮拉形。
[0016]在步驟三中和步驟四之間還包括測量中間過渡蒙皮的外形數(shù)據(jù)。
[0017]在步驟三中和步驟四之間還包括對中間過渡蒙皮進行退火處理或固溶處理。
[0018]在步驟五中，依次重復步驟三和步驟四時，使蒙皮始終保持在沖桿上進行蒙皮拉形，蒙皮拉形時夾鉗和沖桿同時移動。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]1、該柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置和方法的加工精度高，尤其適合航空航天領(lǐng)域的蒙皮制造；
[0021]2、一套多點模具可以調(diào)整出多個模具型面，取消傳統(tǒng)多個實體固定模具，節(jié)約模具制造成本，提聞零件研制效率；
[0022]3、可以拓寬蒙皮拉形技術(shù)的適用范圍，可以實現(xiàn)大曲率、復雜外形零件的成形，帶來可觀的經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置作進一步詳細的描述。
[0024]圖1是柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是沖桿頂部為圓柱面或球面時示意圖。
[0026]圖3是沖桿頂端的沖頭上表面偏心設(shè)置的示意圖。
[0027]圖4是沖頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中10.柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置，1.模具座，2.沖桿，21.支桿，22.沖頭，221.定位銷，222.插頭，3.夾鉗，4.蒙皮，5.柔性墊板，6.支撐力弱區(qū)。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置作進一步詳細的說明。一種柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置10，包括模具座1，模具座I內(nèi)含有多個沖桿2，每個沖桿2頂部的高度均能夠被單獨調(diào)節(jié)，所述柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置還包括用于夾住并拉伸蒙皮4的夾鉗3，如圖1所示。
[0030]大量離散的高度可調(diào)沖桿成隊列式分布來擬合模具的三維型面，從而可以滿足不同型面零件的成形需求并取代多個實體模具。另外，沖桿頂端生成多個過渡型面，進而實現(xiàn)多道次拉形，使蒙皮拉形技術(shù)更加柔性化，適用范圍更廣。
[0031]為了避免應(yīng)力集中同時提高加工精度，沖桿2的上部設(shè)有柔性墊板5，柔性墊板5的材質(zhì)為聚氨酯。另外，沖桿2頂部表面為部分圓柱形表面，即沖桿2頂部表面為圓柱形外表面的一部分。
[0032]當沖桿2頂部表面為圓柱形表面或球形表面時，相鄰兩沖桿2頂部表面之間會有空置三角區(qū)域，如圖2所示，拉形時，聚氨酯墊板在壓力作用下，部分材料填入空置三角區(qū)，聚氨酯墊板法向支撐力弱，從而形成支撐力弱區(qū)6，這樣就容易在沖桿2頂部的位置產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時會影響蒙皮零件的表面質(zhì)量。出現(xiàn)這種情況時，一般解決方案是更換更厚的聚氨酯墊板(柔性墊板5)，而聚氨酯墊板過厚將影響蒙皮的加工精度。
[0033]由于航空航天領(lǐng)域?qū)庸ぞ鹊囊髽O高，為了解決該問題，通過設(shè)計一系列不同曲率、不同球形截面形狀的沖頭，減小沖頭間空置三角區(qū)域，使離散點擬合的模具型面更連續(xù)，更適應(yīng)零件外形，控制出現(xiàn)應(yīng)力集中的機率，提高蒙皮材料成形極限。
[0034]沖桿2包括支桿21和位于支桿21頂部的沖頭22，沖頭22的上表面為部分球形表面，可以根據(jù)需要進行更換。沖頭22頂端的球面曲率設(shè)計為一系列值，同時包括該球面的球心位于支桿21的軸線和該球面的球心偏離支桿21的軸線兩種，在蒙皮拉形中，根據(jù)所需模具型面選擇不同沖頭22，沖頭22的曲率半徑的選擇原則是在某一材料成形極限曲率半
徑范圍內(nèi)，選擇一系列數(shù)值，具體可參考以下公式:
[0035]
R' = Kx(1-P)
[0036]其中R1為沖頭曲率半徑，R0為該點對應(yīng)目標零件曲率半徑，爐為回彈率。一般為從位于柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置10的模具座I中間到模具座I兩側(cè)的方向，沖頭22的上表面所對應(yīng)的球形的半徑逐漸增大，如圖3所示。
[0037]為了進一步提高加工精度，對某一型面，中間沖頭22球面球心位于支桿21的軸線，兩側(cè)沖頭22選擇沖頭22頂部球面球心偏離支桿21的軸線。即位于模具座I兩側(cè)的沖頭22的上表面所對應(yīng)的該球形的球心偏離支桿21的軸線。沖頭22球面球心與支桿2中心軸偏離量的取值綜合考察沖頭球面曲率半徑和支桿的寬度選取一系列值。由于對沖頭進行了改進，該柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置也可以稱為含有曲率自適應(yīng)柔性多點模具的蒙皮拉形裝置。
[0038]沖頭22含有定位銷221和插頭222，與支桿2裝配時，插頭222和定位銷221插入支桿21相應(yīng)位置，實現(xiàn)定位裝配。即支桿21和沖頭22通過定位銷221和插頭222插接固定，如圖4所示。
[0039]由于一般蒙皮零件中部的變形量較大而邊緣的則較小，為了提高與蒙皮中部向?qū)?yīng)的沖桿2的剛度，可以采用以下技術(shù)方案:從位于模具座I中部到模具座I邊緣的方向，沖桿2逐漸變細，即沖桿2的橫截面逐漸變小。
[0040]下面介紹使用該柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置對蒙皮進行拉形的方法，一種采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，包括以下步驟:
[0041]步驟一、計算蒙皮4的成型過程，按照蒙皮4的成型極限設(shè)計中間過渡蒙皮的外形；
[0042]步驟二、依據(jù)該中間過渡蒙皮的外形，形成初始中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型；
[0043]步驟三、根據(jù)該中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型，調(diào)整柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置中沖桿2的高度，使蒙皮4保持在沖桿2上進行蒙皮拉形，形成中間過渡蒙皮4 ；
[0044]步驟四、將步驟三中的該中間過渡蒙皮的成型極限作為依據(jù)，設(shè)計下一步的中間過渡模具型面或最終過渡模具型面；
[0045]步驟五、依次重復步驟三和步驟四，直至最終的蒙皮4拉形后測量蒙皮4，當該步驟中的形成的最終蒙皮4滿足精度要求時，結(jié)束拉形；當該步驟中的形成的最終蒙皮4不滿足精度要求時，返回步驟一，繼續(xù)設(shè)計中間過渡蒙皮的外形，直至形成的最終蒙皮4滿足精度要求。
[0046]當在蒙皮4的下部鋪設(shè)柔性墊板5，沖桿2為一體式設(shè)置時，在步驟二中，依據(jù)該中間過渡蒙皮的外形，向蒙皮4的下側(cè)偏移柔性墊板5的厚度，形成初始中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型。
[0047]當在蒙皮4的下部鋪設(shè)柔性墊板5，沖桿2為分體式設(shè)置即包括支桿21和沖頭22時，在步驟二中，依據(jù)該中間過渡蒙皮的外形，向蒙皮4的下側(cè)偏移柔性墊板5和沖頭22的厚度，形成初始中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型。
[0048]當不含有沖頭22時，在步驟三中，調(diào)整該柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置中沖桿2的高度后，在沖桿2上覆蓋柔性墊板5，再將蒙皮4放置在沖桿2上進行蒙皮拉形。
[0049]當含有沖頭22時，在步驟三中，調(diào)整該柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置中沖桿2的高度后，在沖桿2上依次安裝沖頭22并覆蓋柔性墊板5，再將蒙皮4放置在沖桿2上進行蒙皮拉形。
[0050]現(xiàn)有的多道次拉形一般均為間斷式的多道次拉形，即在第一次拉形后需要取下蒙皮4，然后調(diào)整沖桿2的高度，再將蒙皮4放置在沖桿2上進行第二次拉形，在步驟三中和步驟四之間還包括測量中間過渡蒙皮4的外形數(shù)據(jù)。為了提高塑性，在步驟三中和步驟四之間還包括對中間過渡蒙皮4進行退火處理或固溶處理。本發(fā)明所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法中即可以使用該間斷式的多道次拉形，還可以使用連續(xù)式的多道次拉形，即在第一次拉形后不需要取下蒙皮4，然后使蒙皮4保持在沖桿2上的狀態(tài)下同時調(diào)整沖桿2的高度和對蒙皮4進行第二次拉形，如果有第三次拉形，再使蒙皮4保持在沖桿2上的狀態(tài)下同時調(diào)整沖桿2的高度和對蒙皮4進行第三次拉形。即在步驟五中，依次重復步驟三和步驟四時，使蒙皮4始終保持在沖桿2上進行蒙皮拉形，蒙皮拉形時夾鉗3和沖桿2同時移動。
[0051]以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例，不能以其限定發(fā)明實施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于，所述采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法包括以下步驟: 步驟一、計算蒙皮(4)的成型過程，按照蒙皮(4)的成型極限設(shè)計中間過渡蒙皮的外形； 步驟二、依據(jù)該中間過渡蒙皮的外形，形成初始中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型； 步驟三、根據(jù)該中間過渡模具型面的數(shù)據(jù)模型，調(diào)整柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置(10)中沖桿(2)的高度，將蒙皮(4)放置在沖桿(2)上進行蒙皮拉形，形成中間過渡蒙皮⑷; 步驟四、將步驟三中的該中間過渡蒙皮的成型極限作為依據(jù)，設(shè)計下一步的中間過渡模具型面或最終過渡模具型面； 步驟五、依次重復步驟三和步驟四，直至最終的蒙皮(4)拉形后測量蒙皮(4)，當該步驟中的形成的最終蒙皮(4)滿足精度要求時，結(jié)束拉形；當該步驟中的形成的最終蒙皮(4)不滿足精度要求時，返回步驟一，繼續(xù)設(shè)計中間過渡蒙皮的外形，直至形成的最終蒙皮(4)滿足精度要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于:沖桿(2)包括支桿(21)和位于支桿頂部的沖頭(22)，沖頭(22)的上表面為部分球形表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于:從位于柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置(10)的模具座(I)中間到模具座(I)兩側(cè)的方向，沖頭(22)的上表面所對應(yīng)的球形的半徑逐漸增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于:位于模具座(I)兩側(cè)的沖頭(22)的上表面所對應(yīng)的該球形的球心偏離支桿(21)的軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于:支桿(21)和沖頭(22)通過定位銷(221)和插頭(222)插接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于:在步驟三中，調(diào)整柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形裝置中沖桿(2)的高度后，在支桿(21)上依次安裝沖頭(22)并覆蓋柔性墊板(5)，再將蒙皮(4)放置在沖桿(2)上進行蒙皮拉形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于:在步驟三中和步驟四之間還包括測量中間過渡蒙皮(4)的外形數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于:在步驟三中和步驟四之間還包括對中間過渡蒙皮(4)進行退火處理或固溶處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柔性多點模具過渡型面的蒙皮拉形方法，其特征在于:在步驟五中，依次重復步驟三和步驟四時，使蒙皮(4)始終保持在沖桿(2)上進行蒙皮拉形，蒙皮拉形時夾鉗(3)和沖桿(2)同時移動。
【文檔編號】B21D22/20GK103495635SQ201310461336
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】李志強, 吳為, 張榮霞, 曾元松 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所