本實(shí)用新型涉及一種薄壁波紋盤成形裝置。

背景技術(shù)：

隨著深空探索、載人航空的不斷發(fā)展，航天飛行器所需要的功能越來越多，相應(yīng)裝配的天線、傳感器數(shù)量也大幅增加，為保證這些功能設(shè)備互不干擾，且滿足各自視場(chǎng)的要求，空間金屬可展開式結(jié)構(gòu)應(yīng)此而生?？臻g金屬可展開式結(jié)構(gòu)是將金屬箔材按照一定形式折疊，固定在航天器艙體，以折疊的狀態(tài)進(jìn)行發(fā)射，發(fā)射入軌后，在太空中對(duì)其進(jìn)行充氣，使折疊體積釋放實(shí)現(xiàn)金屬箔材的展開。空間金屬充氣可展開結(jié)構(gòu)不需要轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也不需要不需要固化環(huán)節(jié)，利用金屬自有剛度即可保證結(jié)構(gòu)整體剛度，成為航天器空間結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)形式之一。金屬可展開結(jié)構(gòu)包括兩種工作狀態(tài)，一種是折疊，另一種是展開。在航天器發(fā)射階段，各監(jiān)測(cè)/檢測(cè)元件收攏固定在航天器艙體內(nèi)隔離惡劣的超高溫動(dòng)力環(huán)境。當(dāng)航天器運(yùn)行到達(dá)指定軌道時(shí)，通過機(jī)構(gòu)將其釋放，伸展到工作位置。如圖1、圖2所示，為空間可展開結(jié)構(gòu)的三維圖，從圖中可以看出，空間可展開殼體承力結(jié)構(gòu)是由不銹鋼薄板經(jīng)機(jī)加、成形、焊接、裝配而成，氣動(dòng)展開。具有重量小、剛性好、展開可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。金屬可展開結(jié)構(gòu)在展開過程中，需要符合等距變形原理，成形精度要求非常高，其中薄壁波紋盤是空間可展開結(jié)構(gòu)中最重要的結(jié)構(gòu)部件，在整個(gè)的變形過程中承擔(dān)受力支撐和氣動(dòng)展開的作用，其中成形制造技術(shù)直接決定了該類結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、壽命和應(yīng)用效果，是研制該類結(jié)構(gòu)所必須突破的關(guān)鍵制造技術(shù)。

薄壁波紋盤材料為304不銹鋼，壁厚超薄僅為δ0.1mm，波紋數(shù)量多，成形精度要求非常高，如果采用傳統(tǒng)的模壓成形方法，成形過程中流料困難，波紋易起皺，同時(shí)極易產(chǎn)生破裂；而采用級(jí)進(jìn)模連續(xù)沖壓成形方法成形，所需的成形模具價(jià)格高，成形工序復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型公開一種薄壁波紋盤柔性成形裝置，用于解決空間金屬可展開結(jié)構(gòu)的薄壁波紋盤傳統(tǒng)成形過程中，板材流料困難，波紋易起皺，成形極限低和容易產(chǎn)生開裂的難題。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種薄壁波紋盤柔性成形裝置，包括：上模和下模；下模上端面開有凹槽，凹槽底面開有與薄壁波紋盤成形后的形狀相吻合的環(huán)形波紋溝槽；上模的下端與下模上端面的凹槽相配合，上模的下端面開有環(huán)形凹槽與環(huán)形波紋溝槽位置對(duì)應(yīng)，當(dāng)上模和下模對(duì)接后，上模下端面的凹槽與下模凹槽底面之間形成封閉的高壓液室使得環(huán)形波紋溝槽位于高壓液室內(nèi)；在上模的側(cè)面開有充液接口、進(jìn)液通道，充液接口與進(jìn)液通道的接頭之間采用錐面密封，進(jìn)液通道與高壓液室連通。

所述上模與下模之間配合的側(cè)接觸面、上模的端面中部和邊緣均開有密封溝槽，與下模凹槽之間使用O形橡膠密封圈進(jìn)行密封。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本實(shí)用新型針對(duì)空間可展開結(jié)構(gòu)的波紋盤壁厚薄(δ0.1mm)、波紋多、難成形的特點(diǎn)，解決了該類薄壁結(jié)構(gòu)成形極限低和易開裂的難題；

(2)本實(shí)用新型能夠用于每個(gè)波紋單獨(dú)成形，解決了成形過程中板材流料困難，波紋易起皺的難題，有效的控制了壁厚減薄率，提高了材料的成形極限；

(3)本實(shí)用新型應(yīng)用在在航空航天、汽車等領(lǐng)域中特種材料復(fù)雜構(gòu)件制造，尤其是具有小特征尺寸的大型復(fù)雜曲面成形、整形等方面具有深遠(yuǎn)應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為空間金屬可展開結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為金屬薄壁波紋盤結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的高能率沖擊充液復(fù)合成形裝置示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的高能率沖擊充液復(fù)合成形工藝流程圖；

圖5為本實(shí)用新型的分步級(jí)進(jìn)式工藝中波紋成形順序圖；

圖6為本實(shí)用新型成形出的波紋盤截面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做具體的介紹。

一種薄壁波紋盤柔性成形裝置，如圖3所示，包括上模1和下模2，在上模1與下模2之間用于放置薄壁金屬板材3，在下模2上端面開有圓形凹槽，凹槽底面開有與薄壁波紋盤成形后的形狀相吻合的環(huán)形波紋溝槽4；上模1的下端與下模2上端面的凹槽相配合，上模1的下端面開有圓環(huán)形凹槽與環(huán)形波紋溝槽4位置對(duì)應(yīng)，當(dāng)上模1和下模2對(duì)接后，上模1下端面的圓環(huán)形凹槽與下模2凹槽底面之間形成封閉的高壓液室7使得環(huán)形波紋溝槽4位于高壓液室7內(nèi)，在上模1的側(cè)面開有與高能率充液裝置相結(jié)合的充液接口5及高壓液體的進(jìn)液通道6，進(jìn)液通道6與高壓液室7連通，充液接口5與進(jìn)液通道6的接頭之間采用錐面密封8。上模1與下模2之間配合的側(cè)接觸面、上模1的端面中部和邊緣均開有密封溝槽，與下模2凹槽之間使用不同規(guī)格的O形橡膠密封圈9、10、11進(jìn)行密封，用于成形過程中高能率液體的密封。

圖4為本實(shí)用新型所述的工藝流程圖，如圖4所示，薄壁波紋盤柔性成形裝置工作過程如下：

(1)將O形橡膠密封圈9、10、11裝在上模1上，然后將上模1和下模2分別裝在液壓機(jī)的上下平臺(tái)上，分別用壓板將上模1和下模2固定在液壓機(jī)的上下臺(tái)面上；

(2)選擇薄壁金屬板材3作為坯料，將坯料的一面涂抹潤(rùn)滑油以減小摩擦力，另一面不做處理；將潤(rùn)滑過的坯料放入預(yù)成形模具下模2上，其中涂有潤(rùn)滑油的一側(cè)朝向預(yù)成形模具的下模2，未涂油的一側(cè)朝向預(yù)成形上模1，并將坯料3的外輪廓與下模2的外輪廓對(duì)齊；

(3)板料放置完畢后，預(yù)成形模具上模1下行，將上模1和下模2合模，然后增加壓邊力；

(4)根據(jù)如圖4所示的分步級(jí)進(jìn)式成形工藝流程，確定波紋的成形順序?yàn)閺牟y盤的里側(cè)到外側(cè)依次成形，其示意圖如圖5所示，即：先成形波紋盤的內(nèi)側(cè)的第一個(gè)波紋，然后成形波紋盤內(nèi)側(cè)的第二個(gè)波紋，依次類推，最后成形波紋盤的最外側(cè)的波紋。在成形第一個(gè)波紋的時(shí)候，需要將不成形的波紋的凹槽用密封泥封堵。在成形過程中，利用壓力峰值大于100MPa的高壓液體12，在低于1ms的極短時(shí)間內(nèi)，通過上模1的進(jìn)液通道6進(jìn)入到高壓液室7內(nèi)，高壓液體12經(jīng)過進(jìn)液通道6以波的形式將高壓液體脈沖直接作用在金屬坯料上，使金屬坯料在不低于10^-3m/s的速度下變形和貼模，成形出波紋；

(5)將步驟(4)中成形完成后的波紋板從下模2上取下來，進(jìn)行退火處理，退火處理后再放到下模2上，調(diào)整波紋板使得波紋板上的波紋與下模2上的環(huán)形波紋溝槽4一一對(duì)應(yīng)；

(6)將上模1和下模2合模，利用壓力峰值大于100MPa的高壓液體，在低于1ms的極短時(shí)間內(nèi)，通過上模1的進(jìn)液通道6進(jìn)入到高壓液室7內(nèi)，高壓液體12經(jīng)過進(jìn)液通道6以波的形式將高壓液體脈沖直接作用在退火后的波紋盤上，對(duì)成形后的波紋盤進(jìn)行的高能量沖擊，從而高壓整形，最后成形出的完整零件，其示意圖如圖6所示；

(7)切除多余的工藝補(bǔ)充面形成帶波紋的環(huán)形盤，然后將外輪廓和內(nèi)輪廓進(jìn)行翻邊處理，成形出薄壁波紋盤，其示意圖如圖2所示。

本實(shí)用新型未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。