[发明专利]一种异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法

说明书

本发明涉及一种异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，属于热超塑成形加工领域，解决了现有异形曲面中空蒙皮加工时间长、加工成本高以及产品质量低的技术问题。该方法包括：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；步骤3、热超塑成形；将铣完内型面的筋和型腔的坯料，进行热超塑成形，得到型面贴合在加工制造模具上的工序件；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工序件的余量，得到满足尺寸要求的异形曲面中空蒙皮；步骤5、效果检测。本发明降低了异形曲面中空蒙皮的加工成本及生产周期。

技术领域

本发明涉及热超塑成形加工技术领域，尤其涉及一种异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法。

背景技术

随着航空航天零部件日益向复杂化方向发展，航空航天零部件轻量化的要求越来越引起人们的重视，尤其是航空航天用飞行器结构件逐渐向着轻量化、高强度的研究方向发展。

对于异形曲面类蒙皮，为了减轻重量和增加强度，结构多采用纵横内筋结构，而这种结构的加工制造一直是瓶颈问题。

常规方法是先将异形曲面中空蒙皮热成形，然后再利用五轴数控机床加工内型面的筋和腔体。但是常规方法存在几点不足：(1)先热成形再加工内型面，由于其结构为异形曲面，所以在机加铣内型面的时候难度很大；另外，利用五轴数控机床加工一个产品需要300个小时，加工周期比较长；(2)首先对于定位找基准比较困难，而且异形曲面中空蒙皮的只能采用五轴数控机床进行加工，对于设备要求比较高，使用设备的加工成本也较高；(3)机加工生产的产品型面表面质量一般。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，用以解决现现有异形曲面中空蒙皮加工时间长、加工成本高以及产品质量低的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种异形曲面中空蒙皮的热超塑成形方法，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；

步骤3、热超塑成形；

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；

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。

进一步地，在步骤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。

进一步地，在步骤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。

进一步地，在步骤2中，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；凸梗的高度大于内型面的筋的高度。

进一步地，在步骤3中，热超塑成形过程依次包括预热阶段和加热阶段；