[发明专利]一种大曲率薄壁构件粘性介质外压成形装置

说明书

本发明涉及航空航天设备用薄壁构件制造领域，具体涉及一种大曲率薄壁构件粘性介质外压成形装置，装置包括粘性介质注入加载模、型模、芯轴、粘性介质注入缸、加载模密封圈、筒坯料、粘性介质加载动力源液压缸和粘性介质注入加载模端部密封加载动力源液压缸。该装置通过动力控制系统提供粘性介质注入压力，对粘性介质加载压力进行控制；粘性介质通过注入通道施加到成形坯料并对其产生成形力，可根据成形零件形状和壁厚设置不同数量和形状的注入通道，可以有效控制粘性介质外压成形压力加载，实现控制板坯料应力状态，使板坯料合理变形流动，提高板材成形性。该装置结构简单、易操作，控制稳定性较好，可以有效的进行粘性介质外压成形。

技术领域

本发明涉及航空航天设备的薄壁件成形制造领域，尤其涉及一种大曲率薄壁构件粘性介质外压成形装置。

背景技术

大曲率薄壁构件是一种典型的壳体结构，其常用于航空、航天以及工业热能工程领域的热防护系统。目前，加工此类零件常采用的方法是对变形区进行单纯的软模压缩成形，当坯料两端无约束时，由于坯料两端处于自由状态，筒坯材料在粘性软模材料附着应力的作用下向变形区流动，若补充的材料大于表面积的增加，在环向压应力的作用下，就会产生失稳起皱等缺陷，严重降低了成形件的表面质量；当坯料两端有约束时，由于坯料两端处于约束状态，成形时非变形区的材料很难向变形区流动，变形区表面积的增加只能靠自身壁厚的减薄实现，因而该方法在变形区最小直径处容易出现壁厚分布不均匀、局部严重减薄、甚至破裂。还可以通过外压多道次成形：即增加加工次数分步成形，控制单道次变形量于失稳起皱范围内，逐步成形出所需的零件形状，由于增加了加工次数，模具复杂、成形频繁、成形精度差、成本高。

此外，我方申请的专利CN104226777A公开了“一种大曲率薄壁构件粘性介质外压成形方法”，该发明为大曲率薄壁构件提供了一种有效的外压成形方法。粘性介质压力成形的特点在于粘性介质可以对板材同时形成正压力和切向粘性附着应力，成形过程中对各区域的成形力进行合理的控制是粘性介质压力成形的关键。然而缺少对应的成形装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种大曲率薄壁构件粘性介质外压成形装置。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种大曲率薄壁构件粘性介质外压成形装置，装置包括粘性介质注入加载模、型模、芯轴和粘性介质注入缸，所述型模置于粘性介质注入加载模中，所述芯轴置于型模中部，所述粘性介质注入缸置于粘性介质注入加载模底部，对粘性介质进行加载。装置还包括加载模密封圈、粘性介质加载动力源液压缸和粘性介质注入加载模端部密封加载动力源液压缸，所述粘性介质加载动力源液压缸置于粘性介质注入缸底部，在所述粘性介质注入加载模中设置粘性介质注入通道，所述粘性介质注入通道的下端的通道进口与所述粘性介质注入缸的介质腔连通，筒坯料置于粘性介质注入加载模与型模之间，粘性介质通过注入通道的通道出口提供筒坯料成形所需压力，在所述粘性介质注入加载模的内壁面上设置加载模环槽，在所述加载模环槽内设置加载模密封圈，且在筒坯料的上下两端均设置一个所述加载模密封圈，对成形装置进行密封，所述粘性介质注入缸内设置柱塞，所述柱塞由所述粘性介质加载动力源液压缸驱动，所述粘性介质注入加载模端部密封加载动力源液压缸为粘性介质注入加载模端部密封提供加载力，所述粘性介质注入加载模端部密封加载动力源液压缸置于粘性介质注入加载模顶部。

优选的，所述粘性介质注入缸采用模具钢加工而成，所述粘性介质注入缸包括内缸和外套，内缸壁厚W为20mm～40mm，外套壁厚a×W，其中系数a为1.2～3.5，粘性介质注入缸的内孔的直径为Φ，粘性介质注入缸的高度为H，所述直径Φ的取值范围为50mm～80mm，所述高度H的取值范围为300mm～600mm。

优选的，所述注入通道沿圆周方向均匀分布，注入通道的个数根据型模形状和成形零件壁厚决定。

优选的，所述注入通道的直径为所述直径的取值范围为5mm～10mm。