[发明专利]一种带高筋薄腹构件的梯次离散柔性加载成形装置及方法

权利要求书

1.一种带高筋薄腹构件的梯次离散柔性加载成形装置，其特征在于：

包括上模、下模和冲头导向装置，所述上模、下模和冲头导向装置可装配为呈闭合状的模具；

所述上模包括上模板、固定装置、控制装置及若干个冲头，

所述下模包括凹模、下模板及若干个加热孔；

所述控制装置为能够独立控制若干个所述冲头加载运动的控制装置，使得每个所述冲头可以独立地进行垂直加载运动，所述冲头的一端为导向部分，所述冲头的导向部分与所述固定装置连接，所述固定装置用于固定所述冲头在垂直加载运动时不偏离运动方向。

2.根据权利要求1所述的一种带高筋薄腹构件的梯次离散柔性加载成形装置，其特征在于：

所述冲头导向装置预设有若干个通道，用于供若干个所述冲头垂直加载运动。

3.根据权利要求1所述的一种带高筋薄腹构件的梯次离散柔性加载成形装置，其特征在于：

所述凹模为具有一定形状的模具型腔，所述凹模的几何形状与预成形构件的几何形状、尺寸相吻合。

4.根据权利要求1所述的一种带高筋薄腹构件的梯次离散柔性加载成形装置，其特征在于：

若干个所述加热孔设置于所述凹模上，所述加热孔为能够装配加热装置的孔。

5.一种应用权利要求1～4所述的一种带高筋薄腹构件的梯次离散柔性加载成形装置的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：计算并加工所需的金属坯料，

加工出用于成形带高筋薄腹构件所需的金属坯料，要求金属坯料体积与最终成形构件体积匹配；其尺寸的设计要求满足该坯料在加载成形结束后能够充满型腔并且尽可能不产生飞边；

步骤二：加热模具并保温，

用多组加热棒将冲头和下模共同加热至某一温度T(适合所成形金属构件所需的模具温度区间要求)并保温；在此过程中，当模具整体加热至120℃～180℃范围内时，将脱模剂均匀喷涂在模具各个部分的工作面表面；

步骤三：加热金属坯料并保温，

将步骤一中所得的金属坯料进行预热并保温，随后将预热后的金属坯料转移至下模内；

步骤四：将若干个冲头进行分组并设计各组冲头的加载路径，并完成第一道次内所有所需冲头的加载动作，

根据成形带高筋薄腹构件的几何形状将所有离散式冲头进行分组，根据高筋薄腹结构的高度/厚度比值为n设计各组冲头的加载路径(即每道次的加载量h_i)和总加载量h_f；使第一组冲头加载，加载量为h₁，随后使第一组冲头保持该行程并停止加载，即第一组冲头与金属坯料已变形区域部分保持相对位置关系，使第二组冲头加载，加载量同为h₁，在此过程中第一组冲头不施加载荷，可随第二组冲头加载导致的金属材料变形而自由上下浮动；以此类推，在一道次加载中已完成加载动作的冲头不施加载荷，可随后加载的冲头运动而自由上下浮动，直至完成一道次内所有所需冲头的加载动作；

步骤五：根据步骤四的方法再次进行第二梯次加载，完成第二至所有道次所有所需冲头的加载动作，成形出具有高度/厚度比值为n的高筋结构，

根据步骤五所述方法开展第二梯次加载，加载量为h₂，完成第二梯次加载；以此类推，直至完成所有道次的加载，每组冲头的总加载量达到步骤五中所设计的总加载量h_f，直至加载量成形出具有高度/厚度比值为n的高筋结构；

步骤六：冷却并得到最终的带高筋薄腹构件，

打开上模及下模，取出步骤五的成形的高筋结构并根据最终的组织性能实际需求采取相应的冷却方式，最终得到带高筋薄腹构件。

6.根据权利要求5所述一种带高筋薄腹构件的梯次离散加载的成形方法，其特征在于：

所述一种带高筋薄腹构件的梯次离散加载成形方法适用于包括铝合金、钛合金的金属材料，以及铝合金、钛合金为基体的金属基复合材料。