專利名稱：一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置。
背景技術(shù)：
大型機(jī)翼整體壁板由于具有結(jié)構(gòu)效率高、易于實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)、密封性好等突出優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)代先進(jìn)飛機(jī)的重要結(jié)構(gòu)件。但其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，具有外形曲率非均勻連續(xù)性變化、較多內(nèi)部結(jié)構(gòu)、厚度非均勻分布等特點(diǎn)。針對(duì)這種具有復(fù)雜外形、結(jié)構(gòu)的整體壁板零件的成形技術(shù)成為現(xiàn)代先進(jìn)飛機(jī)的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。目前國(guó)際上主要采用噴丸方法來成形大型機(jī)翼整體壁板件，但噴丸成形存在工藝參數(shù)難確定、工藝可重復(fù)性較差、成形能力受板厚限制、特殊的細(xì)長(zhǎng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)成形難度大等問題。蠕變時(shí)效成形具有零件殘余應(yīng)力小、工藝可重復(fù)性好、提高抗疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)，因而成為當(dāng)前大型整體壁板成形的一種理想方法。在民用飛機(jī)的應(yīng)用方面，空客、波音和麥道的部分早期機(jī)型已經(jīng)采用該項(xiàng)技術(shù)，如MD82、A330/340和A380等。蠕變時(shí)效成形是集塑性變形和熱處理于一體的新型鈑金成形工藝，預(yù)測(cè)和控制回彈是目前需要解決的關(guān)鍵問題，因此開展大量基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)研究工藝條件對(duì)回彈規(guī)律的影響，尋找準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和控制回彈的方法是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有整體工裝不能實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬板材的純彎曲加載，簡(jiǎn)化金屬板材彎曲受力的復(fù)雜性，本發(fā)明提供一種用于金屬板材蠕變時(shí)效成形基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，包括起固定各部件作用的底座、四用于支撐支架的支撐塊、二用于給板材提供下壓力的圓管狀的支架、二用于為壓板導(dǎo)向的圓柱狀的導(dǎo)柱、用于承載圓管的壓板、二用于給板材提供上壓力的圓管狀的壓管和用于推動(dòng)壓板上下運(yùn)動(dòng)的頂桿螺栓，所述的四支撐塊分別固定于底座的四角上，二支架分別跨立固定于兩兩成對(duì)的支撐塊上，所述的二導(dǎo)柱通過底座上于中線位置設(shè)置的二導(dǎo)柱孔固定于底座上，所述的壓板上開有二用于穿過導(dǎo)柱的通孔，二導(dǎo)柱分別穿過二通孔，并使壓板可沿導(dǎo)柱上下運(yùn)動(dòng)，所述的二壓管以二導(dǎo)柱間連線為對(duì)稱線對(duì)稱固定于壓板上，所述的頂桿螺栓設(shè)置于底座中心位置所開的頂桿螺紋孔且支撐壓板。所述的一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，所述的底座包括加強(qiáng)條和底板，所述的加強(qiáng)條設(shè)置于底板下，加強(qiáng)條、底板和支撐塊上開有相匹配的螺紋孔，并通過螺栓連接固定。所述的一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，所述的支撐塊包括墊塊和支架固定塊，所述的支架固定塊和墊塊上開有相匹配的螺紋孔，支架固定塊通過螺栓穿過螺紋孔并固定于墊塊上端，所述的支架的端部焊接于支架固定塊上。所述的一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，所述的支架上開有多個(gè)用于固定板材的凹槽。所述的一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，所述的支架上的各個(gè)凹槽的深度不等，以適應(yīng)不同厚度的板材。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，通過對(duì)金屬板材純彎曲加載，支架設(shè)計(jì)為凹槽可同時(shí)進(jìn)行三組不同曲率半徑，凹槽還可防止板材在加載過程受力不均勻左右晃動(dòng)。導(dǎo)柱、導(dǎo)套引導(dǎo)壓板垂直作用在壓板上，保證成形板材表面光滑。同時(shí)經(jīng)理論分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，尋求到了加載端、支撐端最小距離的合適范圍，避免了設(shè)計(jì)時(shí)各參數(shù)間的相互干擾，操作簡(jiǎn)便，適合于實(shí)際應(yīng)用。本實(shí)用新型所采用的曲率半徑測(cè)量方法，是將整個(gè)裝置置于銑床工作臺(tái)上，利用百分表來測(cè)量成形件的外形坐標(biāo)，由于百分表精度是0.02mm，可精確測(cè)量成形件外形尺寸。采用最小二乘圓算法擬合所得的板材外形數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)誤差不超過1%，擬合的曲率半徑即為成形件曲率半徑。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；圖3為本實(shí)用新型的俯視圖；圖4為本實(shí)用新型支架的剖視圖；圖5為本實(shí)用新型四點(diǎn)彎曲原理圖；其中1.加強(qiáng)條，2.底板，3.墊塊，4.支架固定塊，5.支架，6.導(dǎo)柱，7.壓管，8.壓板，9.頂桿螺栓。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2、圖3，本實(shí)用新型包括起固定各部件作用的底座、四用于支撐支架的支撐塊、二用于給板材提供下壓力的圓管狀的支架、二用于為壓板導(dǎo)向的圓柱狀的導(dǎo)柱、用于承載圓管的壓板、二用于給板材提供上壓力的圓管狀的壓管和用于推動(dòng)壓板上下運(yùn)動(dòng)的頂桿螺栓，四支撐塊分別固定于底座的四角上，二支架分別跨立固定于兩兩成對(duì)的支撐塊上，二導(dǎo)柱通過底座上于中線位置設(shè)置的二導(dǎo)柱孔固定于底座上，壓板上開有二用于穿過導(dǎo)柱的通孔，二導(dǎo)柱分別穿過二通孔，并使壓板可沿導(dǎo)柱上下運(yùn)動(dòng)，二壓管以二導(dǎo)柱間連線為對(duì)稱線對(duì)稱固定于壓板上，頂桿螺栓設(shè)置于底座中心位置所開的頂桿螺紋孔且支撐壓板。底座包括加強(qiáng)條和底板，加強(qiáng)條設(shè)置于底板下，加強(qiáng)條、底板和支撐塊上開有相匹配的螺紋孔，并通過螺栓連接固定。支撐塊包括墊塊和支架固定塊，支架固定塊和墊塊上開有相匹配的螺紋孔，支架固定塊通過螺栓穿過螺紋孔并固定于墊塊上端，支架的端部焊接于支架固定塊上。參見圖4，F(xiàn)為施加力。以支架為四點(diǎn)彎曲的下面兩個(gè)支點(diǎn)，兩個(gè)壓管為四點(diǎn)彎曲的上面兩個(gè)支點(diǎn)，通過螺栓頂桿對(duì)壓板自下往上施加力F。本實(shí)用新型在使用時(shí)，將板材放置于支架的凹槽內(nèi)，凹槽可以支撐板材，同時(shí)起導(dǎo)向定位作用，防止板材在受力過程左右受力不均勻。通過頂桿螺栓自下往上對(duì)壓板機(jī)械加力，安裝于底座的導(dǎo)柱與壓板上的導(dǎo)套屬于間隙配合，導(dǎo)柱導(dǎo)套起導(dǎo)向作用，可保證固定于壓板上的左右壓管同時(shí)垂直作用于板材。設(shè)計(jì)中底板加強(qiáng)條，可提高整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的抗彎剛度，同時(shí)方便實(shí)驗(yàn)操作。將制作好的裝置和板料裝配好后，通過頂桿螺栓對(duì)壓板自下往上施加壓力，當(dāng)壓板壓上不同高度，支架上板材可形成不同的曲率半徑，將整套實(shí)驗(yàn)裝置放置于時(shí)效箱進(jìn)行蠕變時(shí)效，蠕變時(shí)效完畢后，冷卻模具，卸載工件，取出成形件，測(cè)量蠕變后曲率半徑和回彈率。
權(quán)利要求1.一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，其特征在于，包括起固定各部件作用的底座、四用于支撐支架的支撐塊、二用于給板材提供下壓力的圓管狀的支架、二用于為壓板導(dǎo)向的圓柱狀的導(dǎo)柱、用于承載圓管的壓板、二用于給板材提供上壓力的圓管狀的壓管和用于推動(dòng)壓板上下運(yùn)動(dòng)的頂桿螺栓，所述的四支撐塊分別固定于底座的四角上，二支架分別跨立固定于兩兩成對(duì)的支撐塊上，所述的二導(dǎo)柱通過底座上于中線位置設(shè)置的二導(dǎo)柱孔固定于底座上，所述的壓板上開有二用于穿過導(dǎo)柱的通孔，二導(dǎo)柱分別穿過二通孔，并使壓板可沿導(dǎo)柱上下運(yùn)動(dòng)，所述的二壓管以二導(dǎo)柱間連線為對(duì)稱線對(duì)稱固定于壓板上，所述的頂桿螺栓設(shè)置于底座中心位置所開的頂桿螺紋孔且支撐壓板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，其特征在于，所述的底座包括加強(qiáng)條和底板，所述的加強(qiáng)條設(shè)置于底板下，加強(qiáng)條、底板和支撐塊上開有相匹配的螺紋孔，并通過螺栓連接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，其特征在于，所述的支撐塊包括墊塊和支架固定塊，所述的支架固定塊和墊塊上開有相匹配的螺紋孔，支架固定塊通過螺栓穿過螺紋孔并固定于墊塊上端，所述的支架的端部焊接于支架固定塊上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，其特征在于，所述的支架上開有多個(gè)用于固定板材的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，其特征在于，所述的支架上的各個(gè)凹槽的深度不等，以適應(yīng)不同厚度的板材。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種金屬板材蠕變時(shí)效成形裝置，包括底座、支撐塊、支架、導(dǎo)柱、壓板、壓管和頂桿螺栓，四支撐塊分別固定于底座的四角上，二支架分別跨立固定于兩兩成對(duì)的支撐塊上，二導(dǎo)柱通過底座上于中線位置設(shè)置的二導(dǎo)柱孔固定于底座上，本實(shí)用新型通過對(duì)金屬板材純彎曲加載，支架設(shè)計(jì)為凹槽可同時(shí)進(jìn)行三組不同曲率半徑，凹槽還可防止板材在加載過程受力不均勻左右晃動(dòng)。導(dǎo)柱、導(dǎo)套引導(dǎo)壓板垂直作用在壓板上，保證成形板材表面光滑。同時(shí)經(jīng)理論分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，尋求到了加載端、支撐端最小距離的合適范圍，避免了設(shè)計(jì)時(shí)各參數(shù)間的相互干擾，操作簡(jiǎn)便，適合于實(shí)際應(yīng)用。
文檔編號(hào)B21D11/20GK202921725SQ20122057131
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者鄧運(yùn)來, 龍旭初, 楊金龍, 尹喜生, 張勁, 王宇, 胡珊珊, 康建可, 張新明 申請(qǐng)人:中南大學(xué)