[发明专利]一种异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法

权利要求书

1.一种异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，其特征在于，所述加工制造方法包括以下步骤：

步骤1、对于异形曲面中空蒙皮模型进行数字化展开，获得展开料尺寸；

步骤2、根据所述步骤1获得的展开料尺寸进行下料，并利用三维数控机床在坯料上铣出内型面的筋和型腔；

加工筋和型腔时，在坯料的内型面的四周加工一圈用于密封气体的凸梗；所述凸梗的高度大于坯料的内型面上筋的高度，凸梗的宽度大于坯料内型面上筋的宽度；

步骤3、热超塑成形；

将加工制造模具的上模具与热压机的上平台连接，加工制造模具的下模具与热压机的下平台连接，加工制造模具安装好后，将铣完内型面的筋和型腔的坯料置于加工制造模具中，利用加工制造模具的第一限位板和第二限位板进行限位固定，然后进行热超塑成形，得到型面贴合在加工制造模具上的坯料；

在所述步骤3中，所述加工制造模具包括上模具和下模具，所述上模具上设有弧形凹槽，所述下模具顶部设有弧形凸起，所述弧形凹槽与弧形凸起形状匹配，异形曲面中空蒙皮的坯料设于上模具与下模具之间；

所述下模具的弧形凸起的弧形面上设有多个内凹且相互连通的通气道，单条通气道以凹槽的形式设于弧形面上；多条通气道交错后呈田字型分布，异形曲面中空蒙皮的坯料在进行热超塑成形时，所述通气道用于坯料通气；所述通气道与坯料的内型面的筋的位置对应，所述通气道的深度大于坯料内型面的筋的高度；所述通气道的宽度大于坯料内型面的筋的宽度；

所述下模具的两端各设有一个L型通气孔，在进行热超塑成形时，所述L型通气孔用于对异形曲面中空蒙皮的坯料进行通气；

L型通气孔的竖向部分与气缸连接，L型通气孔底部的横向部分与由凸梗与下模具的弧形面形成的密闭空间连通，气缸通过L型通气孔将气体输入到密闭空间内的型腔与下模具弧形凸起之间的间隙中，通过通气道在坯料与下模具的弧形凸起之间流动，并进行保压；所述异形曲面中空蒙皮的坯料形状为长方体状，所述凸梗为长方形状，所述凸梗设于所述长方体状的坯料的内型面上且靠近边缘位置，长方形状的凸梗将其内部的“田”字状的筋围起来，凸梗的高度大于坯料内型面中筋的高度；坯料内型面上的“田”字状筋与下模具上呈田字型分布的通气道的位置对应，且通气道的深度大于筋的高度；当进行热成形时，上模具与下模具对压，将长方体状的坯料压成异形曲面形状，此时，坯料上的凸梗与下模具会形成封闭空间；

步骤4、三维数控铣去除余量；

利用三维数控机床去除热超塑成形后坯料的余量，得到满足尺寸要求的异形曲面中空蒙皮；

步骤5、效果检测。

2.根据权利要求1所述的异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，其特征在于，在所述步骤1中，工艺参数包括：坯料厚度方向、材料牌号、网格设置、冲压方向和成形方式定义。

3.根据权利要求1所述的异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，其特征在于，在所述步骤2中，选择水切割、激光切割、线切割或铣加工中的一种下料方式进行下料，下料后直接利用三维数控机床在异形曲面中空蒙皮的坯料内型面上加工筋和型腔。

4.根据权利要求1所述的异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述热超塑成形过程依次包括预热阶段和加热阶段；

所述预热阶段为：将热成形机的上平台降低到比加工制造模具总高度高出10-20cm的高度；然后将热成形机上平台温度按照100℃-200℃-300℃-400℃-500℃阶段升温至500℃，预热的升温时间15-20h。

5.根据权利要求3所述的异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述加热阶段为：热超塑成形温度为480-500℃，保温时间为30-35min，保压时间为10-30Min，成形时上模具与下模具的压力为50-90MPa，成形时的气体压力为5-100MPa。

6.根据权利要求1至5任一项所述的异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述加工制造模具至少包括两个热电偶；

在异形曲面中空蒙皮的坯料进行热超塑成形时，先利用热电偶将上模具和下模具加热到设定温度，然后对异形曲面中空蒙皮的坯料进行热成形。

7.根据权利要求6所述的异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述第一限位板和第二限位板的结构相同；

所述第一限位板包括长方体状的限位本体，所述限位本体上的两端设有第一凸块和第二凸块，所述第一凸块和第二凸块与限位本体一体成形；

所述限位本体通过螺栓固定在所述下模具的弧形凸起上，所述第一凸块和第二凸块通过螺栓被固定在所述上模具上，以防止设于所述上模具与所述下模具之间的异形曲面中空蒙皮的坯料的移动。