[发明专利]一种小口径、深型腔帽型零件的冲压成形方法

说明书

本发明提供了一种小口径、深型腔帽型支座的冲压成形方法，步骤为构造一个过渡冲压件、确定首次冲压成形过渡模具结构、确定二次冲压成形模具结构、首次冲压成形、二次冲压成形、修整及切割。该方法提供了一种过渡冲压件外形结构的确定办法，计算简单，降低了小径深腔件的加工难度，实现了极限毛坯的机械化成形，具有重要的实用价值。

技术领域

本发明涉及飞机制造领域的一种钣金零件成形技术，具体是一种用于口径小、型腔深且法兰长宽悬殊的帽型支座冲压成形方法，尤其适用于材料延伸率小于15％的铝合金板制零件的冲压成形。

背景技术

现代飞机设计理念以轻量化、整体化、精密化、高可靠性为目标，减少了大量复杂焊接结构及其焊接修配、对缝以及焊后打磨工作量。

在国产飞机上选用轻质铝合金拟实现小尺寸、大拉深比整体件的设计结构，该类零件外形尺寸小，形如带沿草帽，帽口直径35-45mm，帽沿法兰长宽比例接近3:2，帽深20-25mm，帽底直径与帽沿最大长度比例接近1:3，以往类似结构多采用带翻边法兰与圆形桶底焊接而成。按现有技术对该类帽型零件可成形性进行工艺分析，零件一次拉深系数在0.38～0.42范围内，而通常铝合金材料一次极限拉深系数为0.52～0.55，两者相差悬殊，对现有钣金加工技术提出较大挑战。

目前国内技术资料显示，该类帽型零件在充液成形方面有所研究，充液成形工艺受限于充液成形设备，且需要昂贵的充液模具，不易推广应用。现急需一种稳定的、可实施应用的加工工艺解决帽型零件在拉深过程中由于材料受力分布不均匀、变形分布不均匀以及变形速度不均匀，而导致零件出现失稳起皱、材料破裂以及变薄超差等多种缺陷。

发明内容

为了解决小口径、深型腔帽型支座拉深成形时法兰起皱、帽底开裂、零件壁厚严重超差，而充液成形工艺受限、充液模具结构复杂等技术瓶颈，本发明的目的在于提供一种小口径、深型腔帽型支座的冲压成形方法。

一种小口径、深型腔帽型支座的冲压成形方法，步骤如下：

步骤1:构造一个过渡冲压件

步骤1-1:按照帽型支座型腔深度H的三分之二确定过渡冲压件的高度h，即过渡冲压件高度

步骤1-2:按照帽型支座高度处相对应的底面外形线L，以及帽型支座型腔深度H与过渡冲压件高度h的高度差来确定过渡冲压件帽底直径d，提取帽型支座高度处的底面外形线L，测量底面外形线L的直径记作过渡直径D，即过渡冲压件帽底直径

步骤1-3:按照拉深零件的结构工艺性要求确定过渡冲压件法兰与侧壁间圆角半径r_f以及底部与侧壁间圆角半径r_t的大小，帽型支座材料厚度记作δ，过渡冲压件法兰与侧壁间圆角半径r_f的取值范围为r_f＝(4～8)×δ，底部与侧壁间圆角半径r_t的取值范围为r_t＝(3～5)×δ；

步骤1-4:依据过渡冲压件高度h、过渡冲压件帽底直径d、过渡冲压件法兰与侧壁间圆角半径r_f、底部与侧壁间圆角半径r_t的尺寸，当h≤(r_f+r_t)时，通过CATIA作图可以获得过渡冲压件帽口直径D₀，当h(r_f+r_t)时，增加一段与帽底呈120°～150°倾斜角、且与r_f和r_t都相切的直线段连接，再通过CATIA作图可以获得过渡冲压件帽口直径D₀；

步骤1-5:利用有限元仿真软件坯料反算功能计算出帽型支座理论展开毛坯形状，考虑到成形中毛坯摆放或窜动偏差，在理论展开毛坯外侧等宽增加1～2mm工艺余量得到优化毛坯形状，按照过渡冲压件初始结构完成有限元冲压仿真，这样就得到了带有修边余量的过渡冲压件最终结构，过渡冲压件底部相应于帽型支座底部开孔位置处设置有定位孔。