[发明专利]大型复杂双曲率钛合金筒形件成形模具及其成形方法

说明书

本发明提供了一种大型复杂双曲率钛合金筒形件成形模具及其成形方法，其包括桶段、上压板和下压板，所述的桶段为具有内型面的空心柱体形结构，桶段的内型面与筒形件外型面相吻合；所述的桶段的外侧壁沿周向均匀设置不少于个测温孔，测温孔设置在桶段中部，用于插入热电偶，监测桶段温度的均匀性。本发明提供的大型复杂双曲率钛合金筒形件成形模具由于一次整体成形出钛合金筒形结构件，整体零件成形精度高，解决了分割零件装配后的误差累积的问题，后续不需要进行焊接后热处理，缩短了生产周期，减少了大量工装，节约钛合金用料，降低了生产成本，不需要进行标准件连接，大大减小了结构件整体重量，最终全面提高了技术、经济等各方面效益。

技术领域

本发明属于金属板材塑性成形的技术领域，具体涉及一种大型复杂双曲率钛合金筒形件成形模具及其成形方法。

背景技术

航空钣金零件具有尺寸大小不一，形状复杂，材料各异，品种繁多，技术水平差异大等特点。在生产过程中每个零件由于材料、工艺等因素的影响，成形后的零件都会存在一定型面偏差，零件制造后进行装配，装配过程中，零件制造误差积累，导致最终产品误差大，产品精度得不到保证，同时在装配过程中使用了大量的铆钉、螺钉等连接件，大大增加了机体重量，不利于飞机结构效率。因此飞机设计中越来越多的采用大型整体结构件。超塑成形/扩散连接技术可以使复杂薄壁零件整体化，在降低产品结构重量、提高结构完整性和承载效率方面具有独特的技术优势，已经成为一种推动现代航空结构设计和突破传统钣金零件制造的先进制造技术。

目前，针对大型复杂双曲率钛合金筒形零件的制备，通常是按曲率变化特征或结构特征将零件分割成4块或4块以上相对简单的小零件，然后针对每一个小零件设计热成形模具，采用热成形技术制备每个小零件，制备完成后采用焊接或铆接等连接方式将零件组合成整体筒形件，整个制造过程，需要大量成形模具、检验模具、焊接夹具、装配型架、焊接后热处理工装等模具，在最终装配过程中会造成零件误差的累积，引起最终产品的精度和质量，同时装配过程使用的各种标准件也大大增加了产品重量，整个工艺过程周期长，成本高，严重制约产品交付。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型复杂双曲率钛合金筒形件成形模具，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案为：

一种大型复杂双曲率钛合金筒形件成形模具，其包括桶段3、上压板4和下压板5，所述的桶段3为具有内型面的空心柱体形结构，桶段3的内型面与筒形件外型面相吻合，桶段3的壁厚为150mm-200mm；

所述的桶段3的外侧壁沿周向均匀设置不少于4个测温孔10，测温孔10设置在桶段3中部，用于插入热电偶，监测桶段3温度的均匀性，测温孔10的直径8mm，测温孔10的底部距桶段3的内型面20mm；

所述的桶段3的外侧壁近下端面处，至少设置1个通气孔11，用以超塑成形时通氩气，通气孔11为高20mm的长圆槽，用以放置通气钛管；

所述的桶段3分别在侧壁上部和下部各均匀设置2个排气孔12，排气孔12的直径10mm，排气孔12连接钛管，钛管另一端连接设备真空气路，用来排除模具内的气体，防止零件高温氧化和氢化，并保证毛料贴模。

所述的上压板4和下压板5与桶段3相配合，上压板4和下压板5的外形与桶段3外形一致，为实心柱体结构，高度为100mm-150mm；在上压板4和下压板5的侧壁上，至少沿一个直径两端分别设置测温孔10，用以监测上压板4和下压板5温度，该测温孔10的直径为8mm，深度为200mm，测温孔10距离上压板4和下压板5的型面20mm。

所述的上压板4和下压板5远离桶段3的表面，均设置有T型压板槽7，用于模具与超塑成形/扩散连接设备的连接固定；在下压板5与桶段3的接触面上，设置有压边梗6，以满足成形气密的要求；压边梗6高0.3mm，宽4mm，压边梗6的外缘距下压板5外缘约70mm-80mm，用以成形时压住毛料边缘，保证成形不漏气。