[发明专利]一种提高金属厚板成形件成形精度和表面质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高金属厚板成形件质量的方法，具体涉及一种通过控制模具间隙及摩擦系数提高金属厚板成形件成形精度和表面质量的方法。

背景技术

金属厚板零件，因其结构特点具有刚度高、耐磨损等优点，越来越受到航空、航天、能源等工业领域的重视。而零件的成形精度和表面质量更是业内关注的重点。由于变形载荷大，内外表面应力梯度大，厚板零件的成形难度要比薄板零件大得多。要得到成形精度高和表面质量好的厚板零件，给成形工艺提出了更高的要求。弯曲成形是金属厚板成形的常用工艺，通常情况下工艺参数是针对截面形状不变的零件来设定的，模具间隙（一般指凸凹模间隙）和摩擦系数等一般是固定的。然而，在实际应用中，厚板零件的形状多种多样，传统具有固定参数的成形工艺在成形截面形状变化的厚板零件时，难以保证成形件的完全贴模，也难以控制成形件的表面损伤，即难以保证成形件的成形精度和表面质量。

发明内容

本发明的目的是为解决采用现有弯曲成形技术在成形截面形状变化的金属厚板零件时，难以保证成形件的成形精度和表面质量的问题，进而提供一种提高金属厚板成形件成形精度和表面质量的方法。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案是：本发明的一种提高金属厚板成形件成形精度和表面质量的方法的具体步骤为：

步骤一、模具的凹模和凸模的间隙的选择：用于金属厚板弯曲成形的凹模和凸模的间隙控制在1.0δ-1.2δ，其中，δ为金属厚板的厚度；

步骤二、摩擦系数的测定：首先选择与金属厚板同合金，表面粗糙度与高温弯曲成形用金属厚板表面粗糙度值相同的金属圆环，采用圆环压缩法测定不同润滑剂润滑和无润滑剂润滑条件下的金属圆环的压下量和圆环内径的变化量，将圆环压缩实验得到的金属圆环的压下量和内径变化量绘制在标准曲线内，得到金属厚板与模具之间的不同润滑条件下的曲线，通过拟合，得到不同润滑条件下的摩擦系数分别为μ1，μ2…μn，其中，n为润滑剂的数量；

步骤三、金属厚板成形件完全贴模的凹模和凸模的间隙的确定：首先选择与金属厚板同合金的样件，在凸模的工作表面涂抹经步骤二确定的摩擦系数最小的润滑剂，将样件放入模具上进行弯曲成形试验，试成形件完全贴膜时，较大弯曲半径的横端面的凸模和凹模的间隙小于预成形件的较小弯曲半径的横端面的凸模和凹模的间隙；

步骤四、金属厚板与凹模之间的摩擦系数的确定：按照步骤三确定的预成形件的不同弯曲半径的端面完全贴模的凸模和凹模的间隙关系，对凹模的工作表面涂抹不同的润滑剂，进行高温弯曲成形试验或数值模拟，试成形件各弯曲半径的表面无表面损伤时，试成形件的较大弯曲半径的横端面至较小弯曲半径的横端面之间的渐变曲面所对应的凹模的工作面与金属厚板之间的摩擦系数是较大弯曲半径表面对应的摩擦系数至较小弯曲半径表面对应的摩擦系数由大变小，较大弯曲半径表面对应的凹模的工作表面涂抹摩擦系数最大的润滑剂，较小弯曲半径表面对应的凹模的工作表面涂抹摩擦系数最小的润滑剂；

步骤五、金属厚板弯曲成形：选择厚度为δ的金属板材，按步骤一选定凹模和凸模的间隙的范围，然后，在凸模的工作表面涂抹经步骤二确定的摩擦系数最小的润滑剂，按照步骤四确定的凹模的工作面与金属厚板之间的摩擦系数是由较大弯曲半径表面对应的摩擦系数至较小弯曲半径表面对应的摩擦系数变小，在不同弯曲半径表面对应的凹模的工作表面依次涂抹相应润滑剂，按照步骤三中确定的较大弯曲半径的横端面的凸模和凹模的间隙小于预成形件的较小弯曲半径的横端面的凸模和凹模的间隙，调整好凸模与凹模的相对位置，然后，将金属板材置于凹模上，下行凸模，进行金属厚板弯曲成形，形成成形件。

本发明的有益效果是：本发明采用控制凹模与凸模间隙的方法，保证了具有变化截面的金属厚板弯曲成形时的良好贴模，提高了金属厚板的成形尺寸精度，尺寸偏差均匀；同时采用控制模具的凸模和凹模的表面摩擦系数的方法来保证了金属厚板弯曲时成形件表面不出现损伤，提高了金属厚板成形件的表面质量。本发明可用于具有变化截面的金属厚板成形件的尺寸精度及表面质量的控制，是一种有效、实用的生产技术。

附图说明