[发明专利]一种带凸孔的铝合金顶盖构件的成形装置

说明书

本发明提供一种带凸孔的铝合金顶盖构件的成形装置，包括模具主体、镶嵌环和吊耳螺栓，模具主体包括模具主体成形面、顶板、定位部件A、环形槽以及支撑结构，环形槽自模具主体成形面的上表面向下凹进设置且用于镶嵌环镶嵌设置在其中，定位部件A设置为在环形槽的内环或外环上至少某个位置径向凸出或者凹进的结构以用于对镶嵌环定位，镶嵌环包括镶嵌环成形面、凹孔、与所述定位部件A匹配定位的定位部件B以及第一螺纹孔；至少包括所述模具主体成形面和镶嵌环成形面共同构成该成形装置的模具型面。本发明所述成形装置可实现不同型号顶盖构件的成形，一套成形装置可实现不同结构特征的铝合金顶盖构件的成形，大幅降低了生产成本。

技术领域

本发明属于铝合金顶盖构件的成形领域，具体涉及一种带凸孔的铝合金顶盖构件的成形装置。

背景技术

蠕变时效成形技术是一种为解决航空航天大型复杂整体构件的高性能高精度制造难题应运而生的技术。该技术利用材料在应力场和温度场作用下的蠕变及时效强化特性，通过无凸模的真空加载或有凸模的机械加载方式使工件贴合模具型面，并在一恒定温度状态下保持一定时间使材料发生塑性流动，以实现构件成形与成性协同制造。

蠕变时效成形技术不仅能够实现大型构件的一体化成形，而且可以极大地提升材料的力学性能。该技术与传统整体壁板构件成形技术相比较，具有成形精度高、尺寸稳定性好以及不易产生加工裂纹等优点。

随着现代航空事业的飞速发展，对航空航天构件的性能要求不断趋向于高可靠性、高稳定性、高服役寿命和轻量化，国内外科研机构、加工企业纷纷加大了对大型复杂整体构件蠕变时效成形的研究及构件生产力度。

中部开有大孔、周边开有小翻边孔的大型带凸孔顶盖是航空航天运载火箭燃料贮箱的主体结构构件，该构件的传统成形方法为冲压成形，该方法不仅存在成形精度低、加工周期长等问题，而且因凸孔的翻边工序位于构件主体冲压工序之后，凸孔的翻边成形进一步影响了顶盖构件的整体形状精度，且构件在成形之后会因内部有较大残余应力而影响最终尺寸精度。

蠕变时效成形过程可以分为三个阶段：加载阶段、蠕变时效阶段、卸载阶段，其中构件在加载阶段的外载荷作用下逐渐发生形变并贴合模具型面的过程中，构件的凸孔位置状态亦发生改变，在构件成形后较难保证凸孔的位置精度，该问题一直是困扰带凸孔构件实现一体化成形的难题。

模具是蠕变时效成形所需的工装，在现有的蠕变时效模具设备技术中，一套模具只能成形某一固定形状尺寸的构件，而无法实现多种规格构件的生产。而不同规格的带凸孔构件所涉及的凸孔数目、尺寸以及位置都有所不同，设计一种可成形多种规格构件的蠕变时效成形装置对降低生产成本具有重要意义。

因此，为解决上述问题，本领域需要一种新的带凸孔铝合金顶盖构件的成形装置及成形方法。

发明内容

本发明利用材料的蠕变与时效强化特性，使用一套镶拼式的装置成形多种不同尺寸规格的大型带凸孔构件，以实现成形得到的带凸孔构件形状尺寸精度高、加工周期短、生产成本低等特点。

本发明首先提供一种带凸孔的铝合金顶盖构件的成形装置，所述成形装置包括模具主体、镶嵌环和吊耳螺栓，所述模具主体包括向下凹进的模具主体成形面、设置在所述模具主体成形面外围的顶板、定位部件A、环形槽以及用于支撑模具主体成形面和顶板的支撑结构，所述环形槽自模具主体成形面的上表面向下凹进设置，且所述环形槽用于所述镶嵌环镶嵌设置在其中，所述定位部件A设置为在环形槽的内环或外环上至少某个位置径向凸出或者凹进的结构以用于对镶嵌环定位，所述镶嵌环包括镶嵌环成形面、与所述铝合金顶盖构件的凸孔匹配的一个或多个凹孔、设置在镶嵌环的内环或外环上至少某个位置且径向凹进或者凸出以用于与所述定位部件A匹配定位的定位部件B以及设置在镶嵌环成形面上且用于拧入吊耳螺栓的第一螺纹孔；至少包括所述模具主体成形面和镶嵌环成形面共同构成该成形装置的模具型面。