[发明专利]大型曲面薄壁构件冲压成形防皱装置

说明书

本发明涉及一种大型曲面薄壁构件冲压成形防皱装置，包括凹模和凸模，所述凹模和凸模之间设有使凹模在板料成形时始终保持与板料的充分接触的弹性装置。本发明主要解决卫星反射面及火箭贮箱箱底等球面类构件冲压时位于凸凹模间隙自由表面区域起皱缺陷，其核心原理是减小该区域的自由表面积，使得凸模下行时，凹模能做到随形变形，始终保持与板材的充分接触，提供足够的约束，增加板料的均匀流动性，以抑制构件出现起皱等缺陷。

技术领域

本发明涉及冲压成形领域，更具体地说，涉及一种大型曲面薄壁构件冲压成形防皱装置。

背景技术

为满足航空航天、汽车等工业领域的严格要求，成形精度高的大型曲面薄壁构件需求量不断上升，如卫星反射面和火箭贮箱箱底等。目前对于大型曲面薄壁构件大部分采用板料冲压成形，由于板材的厚度远小于板材的长度和宽度，当板材局部产生的切向压应力使板厚达到失稳极限时，就会在厚度方向产生塑性失稳，通常采用压边装置辅助板材成形，以达到消除起皱缺陷的目的。

传统的压边装置为整体性刚性压边装置，在板材压边变形过程中，压边块只对板材施加恒定大小的压边力，其局限性在于不能根据实际生产需要的变化而改变，导致其成形效果不理想；此外，其只能解决零件法兰起皱缺陷，对于板料与凹模圆角接触区以及位于凸、凹模间隙的自由表面区的起皱抑制效果不明显。

目前对于抑制大型曲面薄壁构件拉深时的失稳起皱，有采用柔性压边成形的方法，其能根据板材变形的需要而调节出合适压边力以抑制薄板成形的起皱缺陷；此外，采用力-位移可调多点模具成形的方法，将力和位移分别控制，使板材各区域始终在法向约束下发生变形，因模具的法向约束力作用，增加了板材起皱所需的能量，板材抗失稳起皱能力明显提高。但上述的方法均以多点成形模具为依托，模具形状复杂，维护成本昂贵，因此，适用于通用模具的防皱方法成为本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种大型曲面薄壁构件冲压成形防皱装置，减小了板料成形时自由表面区域，抑制板料冲压时的起皱缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大型曲面薄壁构件冲压成形防皱装置，包括凹模和凸模，所述凹模和凸模之间设有使凹模在板料成形时始终保持与板料的充分接触的弹性装置。

上述方案中，所述弹性装置包括弹性件、楔块和弹性圈，所述楔块通过导向杆安装在凹模上，所述弹性件与导向杆连接，所述弹性件为楔块提供回复力，所述弹性圈设置在楔块的端部。

上述方案中，所述弹性件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧套装在导向杆上，螺旋弹簧的两端分别抵在所述楔块和凹模上。

上述方案中，所述弹性件为液压缸，所述液压缸与所述导向杆连接。

上述方案中，所述弹性圈由聚氨酯或橡皮制成。

上述方案中，所述弹性装置为弹性垫，所述凹模内设有与所述弹性垫配合的凹槽。

上述方案中，楔块在凸模的压力下逐渐向内压缩弹性元件，利用弹性元件的反作用力使楔块对板料施加压力，控制板料起皱现象，改善壁厚均匀性。

上述方案中，楔块在凸模的压力下逐渐向内压缩弹性元件，利用弹性元件的反作用力使楔块外端的弹性圈始终与板料贴合，减小板料成形时自由表面区，改善此区域应力状态，减小切向压应力，增大径向拉应力及胀形成分，使得应力分布更均匀，控制板料起皱现象，改善壁厚均匀性。

实施本发明的大型曲面薄壁构件冲压成形防皱装置，具有以下有益效果：

1、相比于柔性压边等需要与多点成形相配合，本发明对模具的改变做到最小化，更适用于通用模具；