科创中国
大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形技术
成果类型：: 新技术
发布时间: 2022-08-12 09:39:55
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”智能技术体系化应用专业科技服务团| 毕光元 | 2022-11-08 09:34:56
随着航空技术的发展，新一代飞机对气动性能和外观要求越来高，飞机钣金零件朝着高强度，高精度、高表面质量和表面特征复杂的方向发展。高强铝合金材料由于质量轻，强度高、耐腐蚀性强、疲劳性能好等诸多优点，在飞机结构件上大量应用，但是铝合金塑性差，延伸率低，厚向异性指数小，硬化指数低，对于型面复杂变形较大的钣金零件在成形过程中容易出现起皱和开裂缺等陷。传统的铝合金类大型薄壁带有复杂特征的零件加工采用爆炸成形的方法，爆炸成形是压力加工专业中的一门特殊工艺，它受到场地,工作条件，工作环境等因素的限制。在实际生产过程中,对于形状复杂的零件欲通过计算给出准确的药量是十分困难的,因此往往是先对零件形状进行简化,然后通过计算估算药量,在爆炸过程中再适当加以调整，增加加工道次；复杂零件需要多炮爆炸成形，其能源利用率较低。在爆炸成形中真空度要求较高，否则零件会出现烧伤反鼓现象，表面质量很差，需要人工进行二次修复。板式充液成形方法是一种利用柔性的液体介质替代部分传统刚性模具，使坯料在高压液体的作用下按照预先设计的轮廓发生塑性变形从而成形出所需零件的先进成形方法，具有节省工序、简化模具结构、降低成本等优点。
该技术将薄壁板料单面涂抹润滑油进行润滑处理；将润滑后的板料在预成形模具中进行预胀形，成形出零件的大致形状；然后将预成形出的板料在整形模具中进行反向整形，成形出小的圆角特征；将零件的工艺补充面切除后制成最终零件等步骤。该技术提供的大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形技术能够充分发挥材料的塑性，有效的控制零件的壁厚减薄率，而且能够成形出带有任意复杂浅特征的板材零件。与传统的此类零件制造方法爆炸成形相比具有效率高、成本低、操作安全方便、成形的零件精度高、无需人工修复等优点。
本成果为一种大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形方法。其包括将薄壁板料单面涂抹润滑油进行润滑处理；将润滑后的板料在预成形模具中进行预胀形,成形出零件的大致形状；然后将预成形出的板料在整形模具中进行反向整形,成形出小的圆角特征；将零件的工艺补充面切除后制成最终零件等步骤。本发明提供的大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形方法能够充分发挥材料的塑性,有效的控制零件的壁厚减薄率,而且能够成形出带有任意复杂浅特征的板材零件。与传统的此类零件制造方法爆炸成形相比具有效率高、成本低、操作安全方便、成形的零件精度高、无需人工修复等优点。
北航工研院相关研发团队，本项目已申请国家发明专利。
所述的大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形方法包括按顺序进行的下列步骤：1）选择薄壁铝合金板材5作为坯料，将坯料5的一面涂抹润滑油以减小摩擦力，另一面不做处理；2）将润滑过的板料放入预成形模具凹模5上，其中涂有润滑油的一侧朝向预成形模具的凸模4，未涂油的一侧朝向预成形凹模5；3）板料放置完毕后，预成形模具凸模4下行，依靠预成形模具上的限位垫块6来保证预成形凸模4与预成形凹模7之间留有适当的间隙，通过预成形模具凹模上的进液口向预成形凹模液室内加载压力，使波纹顶端的波峰3贴靠预成形凸模4即可，成形出波纹的形状；4）取出预成形后的板料13放入整形模具中进行整形，其中未涂润滑油的一侧朝向整形模具的凸模9；将板料成形出的波纹与整形模具凸模9波纹的位置对齐；5）整形模具凸模9下行，依靠整形模具垫块10来保证整形模具凸模10和整形模具凹模11之间约1.1倍的板料厚度的间隙，通过整形模具凹模上的进液口向整形凹模液室内加载压力，整形出小圆角1；6）切除多余的工艺补充面成形出类似图1所示的完整的零件。
本成果可支持：技术合作，技术转让，技术咨询等合作模式。
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