[发明专利]一种大型薄壁构件蠕变时效成形装置及成形方法

说明书

本发明提供一种大型薄壁构件蠕变时效成形装置及成形方法，该成形装置包括机械加载装置、模具及热压罐，机械加载装置包括机架和加载组件；机架包括两个侧梁及位于两个侧梁之间的横梁，两个侧梁的下端均开设有两个通孔；加载组件包括固定在横梁中部的固定盒及多行平行垂直贯穿固定盒的螺杆，每根螺杆的下端均设置有定向轮；模具一端的两侧面相对应的位置上的安装板上均设置有两个通孔，每个安装板上的两个通孔的连线均与模具型面垂直。本发明通过定向轮抵住待成形工件易发生屈曲失稳现象的部位，使其在热压罐中持续加载的过程中，易发生屈曲失稳现象的部位一直受到定向轮对其施加的压力，从而有效避免其出现屈曲失稳现象。

技术领域

本发明涉及一种大型薄壁构件蠕变时效成形装置及成形方法，属于及航空航天制造工程技术领域。

背景技术

蠕变时效成形是一种新型的钣金成形技术，能够使构件同时实现成形和强度提高，广泛应用于航空航天构件制造。蠕变时效成形技术的工艺过程分为三个阶段，首先，在常温下将板料通过一定的加载方式使之产生弹性形变，并固定在模具上；然后将板料和模具的组合整体放入热压罐，在一定温度并保温段时间，使得板料受到蠕变、应力松弛的作用，内部组织和机构均发生变化；最后将板料和模具取出并卸载，获取所需的构件。在航空制造工程技术领域一般采用真空模具，即将板料固定在具有凹面的模具上并保证板料与模具之间的气密性，然后将板料与模具之间的凹腔抽真空，使得板料在大气压力的作用下紧贴在模具上。

在制造航空航天构件时，板料在蠕变时效成形的过程中极易发生屈曲失稳现象，专利CN 111575615 B、CN 111195677 A和CN 111195678 A均通过增加金属条或者金属板从而增加板料刚度的方法来抑制屈曲失稳现象的发生，但以上方法仅限于生产小型构件，例如贮箱直径在3.35米及以下的小型瓜瓣构件，对于大型薄壁构件，利用不断增加金属板以增加板料刚度仍然不能抑制屈曲失稳现象的发生，甚至由于金属板数量过多，造成加载过程不易贴合模具，同时大大增加生产成本。专利CN 110899481 A及CN 112338052A的装置结构复杂、造价昂贵，均不合适应用到大型薄壁构件的生成，蠕变时效成形技术中95％的载荷在热压罐内部完成，板料屈曲失稳现象一般发生在进罐后的加载阶段，发明人在实践研究中发现，对于大型薄壁构件的生成，以上方法仍然有其弊端。在贮箱直径大于3.35米的大型瓜瓣生产过程中，其待成形工件为等腰梯形板料，实验表明等腰梯形板料底边中的长边的中部在热压罐中的加载阶段容易出现严重的屈曲失稳现象，现有技术不能很好地解决此问题。

发明内容

本发明针对以上待解决的问题，提供一种大型薄壁构件蠕变时效成形装置及成形方法，其在待成形工件处于热压罐的加载阶段时，通过机械加载装置将待成形工件容易发生屈曲失稳现象的部位抵住，有效避免待成形工件在热压罐的加载阶段发生屈曲失稳现象。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种大型薄壁构件蠕变时效成形装置，包括机械加载装置、模具及热压罐，所述机械加载装置包括机架和加载组件；

所述机架包括两个侧梁及位于两个侧梁之间的横梁，两个侧梁的下端均开设有两个通孔；

所述加载组件包括固定在横梁中部的固定盒及多行平行且垂直贯穿固定盒的螺杆，每行螺杆设置至少一根螺杆，每根螺杆设置两个螺母，两个螺母分别位于固定盒的上方和下方，每根螺杆的下端均设置有定向轮；

所述模具一端的两侧面相对应的位置均设置有与侧梁相配合的安装板，每个安装板上均设置有两个通孔，每个安装板上的两个通孔的连线均与模具型面垂直，每个安装板上的两个通孔与对应的侧梁上的两个通孔一一对应；