[发明专利]一种薄壁钣金件充液成形模具及方法

说明书

本发明涉及一种薄壁钣金件充液成形模具及方法，模具包括下模座，下模芯通过螺钉连接在下模座上，上模芯安装在下模芯上部与下模芯围成封闭腔，橡皮囊通过密封压环安装在封闭腔内下模座上；上模芯上部通过螺钉与上模座连接，上模座上端与压机上平台连接；所述下模座上设置有液体注入口；所述下模座内部设置有排气管。在进行充液成形时，毛坯安装在橡皮囊上，向橡皮囊内充入液体进行充液成形。这种方法彻底消除焊缝带来的使用中焊缝产生裂纹的安全隐患；同时该装置能够缩短零件制造工艺流程、降低零件制造成本。

技术领域

本发明属于柔性介质成形技术领域，尤其涉及一种薄壁钣金件充液成形模具及方法。

背景技术

航空发动机中的薄壁金件多为高温合金冲压件，与组件有配合关系，对零件的的制造质量精度有较高要求，如航空发动机上的一种镍基高温合金冲压件，如图1所示，目前这种薄壁钣金件的成形制造工艺为：将零件分成两个简单的半圆进行拉伸成形，如图2所示，然后修配成半圆，通过氩弧焊接接在一起，成形零件毛坯经过热处理消除成形和焊接应力后，再用胀形模具校正获得零件的全部形状和尺寸，最终车加工成最终零件，如图3所示。目前的制造工艺存在的主要问题有：一是零件为拼焊结构，零件表面存在的焊缝影响零件的外表质量和使用可靠性，零件在使用中有时出现焊缝裂纹问题，影响到产品的使用安全；二是拼焊结构造成零件的制造工艺流程长，精度差，制造成本高。同时，如上述提到的这种薄壁钣金件，具有良好的冷成形性能，室温延伸率为35％，因该零件局部成形变形量较大，零件最小成形转接半径仅为R2，根据试验，采用普通胀形成形工艺无法直接成形出零件，因此对于这种要成形小转接半径的薄壁钣金件，亟需一种充液成形模具及方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种薄壁钣金件充液成形模具及方法，解决目前存在的焊缝影响零件使用可靠性问题，实现该类零件的整体充液成形，取消纵向焊，从而消除焊缝带来的使用安全隐患，缩短零件的制造流程，降低制造成本。

一种薄壁钣金件充液成形模具，包括下模座，下模芯通过螺钉连接在下模座上，上模芯安装在下模芯上部与下模芯围成封闭腔，橡皮囊通过密封压环安装在封闭腔内下模座上；上模芯上部通过螺钉与上模座连接，上模座上端与压机上平台连接；所述下模座上设置有液体注入口；所述下模座内部设置有排气管，与下模座上的出气孔连接。

所述下模座上设置有导柱，上模座上相应设置有导柱通孔，所述导柱通孔内设置有导套。

所述上模芯、下模芯与毛坯接触部分的表面粗糙度小于Ra0.8，硬度HRC大于45。

上述的一种薄壁钣金件充液成形模具的充液成形方法，具体包括以下步骤：

步骤一：按照整体冲压成形工艺，应用冲压成形等面积原理，通过PAM STAMP冲压模拟软件计算、试验并确定零件毛坯尺寸；采用普通拉深成形方法加工出筒形，并通过车加工底孔去除法兰边，得到充液前毛坯；

步骤二：将所述模具安装到具有充液功能的数控压机上，将预制的毛坯放置在橡皮囊上，压机上平台下行带动上模芯压紧到下模芯上表面，形成一个封闭腔室；通过压机附带的增压器将液体从注入口注入到橡皮囊内部，在液体压力的作用下使橡皮囊外部的毛坯产生塑性变形，直至增压器内压强达到压机上程序预设压强，确保毛坯与上模芯和下模芯型面贴合，从而完成零件充液成形毛坯的成形。

本发明的有益效果是：本发明提供的装置和方法，实现了一种薄壁金件的整体充液成形，取消了纵向氩弧焊缝，提高了零件外观和表面质量，彻底消除焊缝带来的使用中焊缝产生裂纹的安全隐患；同时该装置能够缩短零件制造工艺流程、降低零件制造成本。

附图说明

图1为航空发动机中一种镍基高温合金薄壁钣金件示意图；

图2为拼焊结构件示意图；

图3为拼焊结构件焊后示意图；