[发明专利]一种蠕变时效成形大型复杂曲率构件的模具装置及设计方法有效

专利信息
申请号: 202011033731.8 申请日: 2020-09-27
公开(公告)号: CN112318067B 公开(公告)日: 2022-09-13
发明(设计)人: 李恒;张力文;边天军;吴嫦慧;詹梅;陈光耀 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: B23P15/00 分类号: B23P15/00;G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14;G06F119/08
代理公司: 西安研创天下知识产权代理事务所(普通合伙) 61239 代理人: 郭璐
地址: 710072 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 时效 成形 大型 复杂 曲率 构件 模具 装置 设计 方法
【权利要求书】:

1.一种蠕变时效成形大型复杂曲率构件的模具设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤S1:设计变厚度模具型面;

步骤S2:设计模具型面支撑底座,并将变厚度模具型面设置于模具型面支撑底座上;

步骤S3:设计构件定位组件:在设计的变厚度模具型面上确定定位位置并开设螺纹孔,在构件上开设与螺纹孔相配合的腰形通孔,将定位螺柱插入腰形通孔并与螺纹孔相连接;

步骤S4:采用热压罐成形后切割去除具有腰形通孔的部分,进而获得有目标曲率和尺寸的复杂曲率构件;

在上述步骤S1中,变厚度模具型面的设计过程包括:

(1)使用三维软件绘制出大型复杂曲率目标型面,以目标型面四个顶点中的任意三点建立平面D,再通过小端弧线中点A和大端弧线中点B建立与平面D垂直的平面C;

(2)在平面C上投影目标型面S0,获得投影后的目标型面S0的轮廓线,使用三维软件确定包络目标型面S0投影轮廓线的两条平行的固定曲率半径Rj的轮廓线;

(3)在构件原材料及蠕变时效有限元几何模型的基础上,以目标型面作为初始模具型面B0,使用有限元模拟软件以及几何重构模型进行蠕变时效回弹补偿模拟,获得节点最大回弹量δ及回弹补偿后的设计型面Bi

(4)根据所得最大回弹量δ,使用回弹公式δ=(Rj-Ri)/Ri,其中,Rj表示包络目标型面投影轮廓线的固定曲率半径,确定补偿后的模具型面固定曲率半径Ri,由补偿后的模具型面轮廓上的最大挠度点N和包络目标型面的上轮廓最大挠度点M,确定板料初始厚度;

(5)留一定的修模余量t,由初始板厚加上修模余量t确定最终板料厚度;

(6)将已确定最终厚度的板材滚弯成补偿后的模具型面固定曲率半径Ri

(7)在滚弯后的板材凹面侧铣削加工出设计型面Bi,得到凹面为设计型面Bi,凸面为补偿后的模具型面固定曲率半径Ri的变厚度模具型面;

(8)以Bi为模具型面进行蠕变时效成形试验得到成形型面Si;

(9)计算S0与Si之间成形误差ΔS;

(10)若满足ΔS<ε,则以Si对应的模具型面Bi作为最终设计的模具型面;若不满足ΔS<ε,则根据S0与Si之间误差值,对构件成形型面Si对应的模具型面Bi进行回弹补偿确定模具型面Bi+1,重复步骤(4)~(7)。

2.根据权利要求1所述的一种蠕变时效成形大型复杂曲率构件的模具设计方法,其特征在于,所述模具型面凹面处设置有与成形后的铝合金构件相匹配的目标成形区域线。

3.根据权利要求2所述的一种蠕变时效成形大型复杂曲率构件的模具设计方法,其特征在于,所述螺纹孔分布于目标成形区域线的外区域上,且所述螺纹孔深度小于模具型面厚度。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种蠕变时效成形大型复杂曲率构件的模具设计方法所设计的模具装置,其特征在于,该装置包括模具型面支撑底座、变厚度模具型面和定位组件,所述变厚度模具型面设置于模具型面支撑底座上,并通过定位组件将构件固定于变厚度模具型面上。

5.根据权利要求4所述的一种模具装置,其特征在于,所述模具型面支撑底座由底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板密封连接形成的无盖盒体结构,在该无盖盒体结构的内腔中设置有多个横向加筋板和纵向加筋板,多个所述横向加筋板和纵向加筋板交错分布,其水平截面形成若干个方格单元,所述前侧板、后侧板以及横向加筋板的顶部为曲线结构,其曲率轮廓与变厚度模具型面接触牢固。

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