[发明专利]一种高温合金拉弯曲面筒形零件成形装置及回弹控制方法

说明书

本发明涉及一种高温合金拉弯曲面筒形零件成形装置及回弹控制方法，包括型模、加载模、介质仓和柱塞，开设有型腔的型模套接在加载模外，型模与加载模之间套接有筒坯料，介质仓固连在型模底部，柱塞滑动连接在介质仓与加载模内，加载模内开设有注入通道，注入通道内填充有粘性介质，加载模与型腔相对的弧面上开设有若干个输出通道，输出通道与注入通道相通，输出通道口径大小随型腔的径向深度增大而减小，输出通道沿轴向分布的数量随型腔的轴向长度增大而增多，本发明具有通过加载模注入通道尺寸的差异控制粘性介质压力加载和卸载方式，使高温合金筒形零件成形后内部应力分布均匀，实现控制拉弯成形回弹的优点。

技术领域

本发明涉及板料成形技术领域，尤其涉及一种高温合金拉弯曲面筒形零件成形装置及回弹控制方法。

背景技术

高温合金拉弯曲面筒形零件是航空、航天领域中常用的典型薄壁壳体零件，如图1所示，其主要特征为径向呈“V”型弯曲形式，考虑到壁厚均匀性，坯料要由两端轴向流入“V”型变形区，变形流动过程坯料在径向受到拉应力和弯曲的作用，变形后由于坯料厚度方向应力分布的差异，极易发生弹性恢复，尺寸精度降低，是这类零件具有的共性难题，成形前、后材料变形控制较为困难。

常规的冲压成形在弯矩作用下使坯料发生弯曲变形后截面应力分布如图2(a)所示，卸载时相当于对坯料施加一个假想的反向弹性弯矩，弹性弯矩在截面内引起的应力分布如图2(b)所示，图2(a)和2(b)的合成应力即为卸载后自由状态下截面内的残余应力，如图2(c)所示，卸载后坯料截面内残余应力较大且分布不均匀，会产生较大的回弹，在变形区域的顶点附近易产生回弹较大，因此常规的冲压成形无法解决此类高温合金筒形零件成形后回弹严重的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种高温合金拉弯曲面筒形零件成形装置及回弹控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温合金拉弯曲面筒形零件成形装置及回弹控制方法，包括型模、加载模、介质仓和柱塞，开设有型腔的型模套接在加载模外，型模与加载模之间套接有筒坯料，介质仓固连在型模底部，柱塞滑动连接在介质仓与加载模内，加载模内开设有注入通道，注入通道内填充有粘性介质，其中，加载模与型腔相对的弧面上开设有若干个输出通道，输出通道与注入通道相通，输出通道口径大小随型腔的径向深度增大而减小，输出通道沿轴向分布的数量随型腔的轴向长度增大而增多。

通过采用上述技术方案，根据高温合金拉弯曲面筒形零件主要特征，选择不同分子量的粘性介质，利用不同分子量的粘性介质压力分布特征不同的原理，并通过粘性介质加载和卸载通道直径的差异，控制粘性介质对拉弯曲面筒形零件的压力非均匀分布，使零件成形前后坯料内应力分布均匀，实现对这类零件的回弹进行控制。

作为对本发明的进一步说明，优选地，若干个输出通道的各个口径为Φ_i，型腔的最大径向深度为H，型腔各部分的径向深度为h_i，型腔的最大轴向长度为L，筒坯料的厚度为t，则有：

其中，

通过采用上述技术方案，利用上述公式可在已知型腔的各项尺寸时得出相应的输出通道的尺寸，且通过各项实验得知由此公式计算出的输出通道口径在实际零件成形过程中，能使零件回弹率降到最低。

作为对本发明的进一步说明，优选地，单一型腔一侧的输出通道沿轴向分布的数量为n，则有：

通过采用上述技术方案，能使输出通道的数量达到最优值，既不因数量过多而使加载模结构强度降低，又不会因数量过少而影响对筒坯料的加载，保证筒坯料能完全贴合模具型腔内且受力均匀，并能最大化减少残余应力的产生。

作为对本发明的进一步说明，优选地，型腔的最大轴向长度为L与型腔的最大径向深度为H的比值λ的取值范围为1.0～5.0。