專利名稱：一種用于時效成形的柔性四點彎曲預彎夾具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于制造技術，涉及一種壁板成形中用于時效成形的柔性四點彎曲預彎夾具。
背景技術：
時效成形技術或時效蠕變成形技術是在20世紀50年代初期，為成形整體壁板零件而發(fā)展起來的一項技術。該成形方法適于成形可時效強化型合金的整體帶筋和變厚度大曲率復雜外形和結(jié)構(gòu)的整體壁板構(gòu)件，被認為是下一代大型民用飛機特別重要的金屬成形
工藝之一。時效成形技術的基本原理是將人工時效與零件成形相結(jié)合，即利用時效處理得到鋁合金所需性能，同時利用材料在彈性應力作用下于一定溫度(人工時效溫度)時發(fā)生的蠕變變形，得到帶有一定形狀的結(jié)構(gòu)件。典型的時效成形工藝過程分為3個階段。I)加載在室溫下，將金屬零件通過一定的加載方式使之產(chǎn)生彈性變形，并固定在具有一定外形型面的工裝上；2)人工時效將零件和工裝一起放入加熱爐或熱壓罐內(nèi)，在零件材料的人工時效溫度內(nèi)保溫一段時間，材料在此過程中受到蠕變、應力松弛和時效機制的作用，內(nèi)部組織和性能均發(fā)生較大變化；3)卸載在保溫結(jié)束并去掉工裝的約束后，所施加到零件上的部分彈性變形在蠕變和應力松弛的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰盟苄宰冃?，從而使零件在完成時效強化的同時，獲得所需外形。時效成形零件外形成形精度與材料性能受時效時間、時效溫度、預彎變形量等多因素的影響，因此，需要通過大量的基礎試驗研究各因素的影響規(guī)律。其中，為獲得規(guī)律性數(shù)據(jù)，基礎試驗往往采用單曲率彈性預彎實現(xiàn)。對試件采用機械加壓實現(xiàn)預彎時，目前常用的試驗夾具有兩種形式一種為實體弧面夾具(如圖1)，即一個預彎量對應一個夾具，每成形一個預彎半徑需要更換夾具，該類夾具的優(yōu)點是預彎變形量均勻、試件無集中力作用，缺點是成本高、效率低。另一種為三點彎曲式柔性預彎夾具(如圖2)，該類夾具優(yōu)點是預彎量可調(diào)節(jié)、一套模具可成形多個零件、節(jié)約成本，缺點是試件受集中力作用、彎曲力矩沿試件長度變化、預變形不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種預變形均勻、預彎量可調(diào)的用于時效成形的柔性四點彎曲預彎夾具。本發(fā)明的技術解決方案是，預彎夾具預彎夾具包括包括底板1、支撐塊6、龍門形支架7、壓頭8、滑板9和調(diào)節(jié)螺桿12，底板I為矩形，底板I的長寬方向各均布兩個長槽3,長槽3的長度方向與底板I的長邊線平行，底板I長度方向的兩端各有一個支撐塊6,支撐塊6的寬度方向與底板I的長度方向一致，支撐塊6的底面與底板I接觸，每個支撐塊6與底板I通過兩個螺釘2連接，兩個螺釘2分別置于底板I寬度方向上的兩個長槽3內(nèi)，每個支撐塊6的上表面為圓弧形；龍門形支架7固定在底板I的中部，龍門形支架7橫梁中心設有螺紋孔，滑板9的兩側(cè)設有與龍門形支架7的支架截面相同的通孔，滑板9通過其上的通孔安裝在龍門形支架7上，龍門形支架7的中心、滑板9的中心及底板I的中心重合，滑板9上均布四個長槽11,滑板上長槽11的設置與底板上長槽3的設置相同,滑板9長度方向的兩端各有一個壓頭8，壓頭8的寬度方向與滑板9的長度方向一致，壓頭8的頂面與滑板9接觸，每個壓頭8與滑板9通過兩個螺釘10連接，兩個螺釘10分別置于滑板9寬度方向上的兩個長槽11內(nèi)，每個壓頭8的下表面為圓弧形；調(diào)節(jié)螺桿12穿過龍門形支架7橫梁中心的螺紋孔與滑板9固定在一起。支撐塊6通過支撐調(diào)節(jié)螺釘2固定在底板I上，支撐調(diào)節(jié)螺釘2穿過底板長槽3，松開調(diào)節(jié)螺釘2時支撐塊6可沿底板長槽3滑動，控制兩端支撐塊6的距離，用以調(diào)節(jié)試件的預彎弦長；底板I中部開孔，便于使用工具測量弧高；壓頭8通過壓頭調(diào)節(jié)螺釘10固定在滑板9上，壓頭調(diào)節(jié)螺釘10穿過滑板長槽11，松開壓頭調(diào)節(jié)螺釘10時，壓頭8可沿滑板長槽11滑動，控制兩個壓頭8的距離，用以調(diào)節(jié)試件的預彎半徑；龍門形支架7通過支架固定螺釘5與底板I固定在一起，滑板9的兩側(cè)設有與龍門形支架7的支架截面相同的通孔，龍門形支架7穿過通孔與滑板9間隙配合，當旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿12時，滑板9及壓頭8可沿龍門形支架7上下滑動，用以調(diào)節(jié)試件的預彎半徑；支撐塊6和壓頭8與試件接觸部位設計為圓弧面，以保證試件與夾具為線接觸形式。所述的壓頭(8)的寬度方向的中心位置根據(jù)試件的結(jié)構(gòu)開有與之相匹配的通槽。所述的底板(I)的中間部位開有矩形通孔(3)，矩形通孔(3)外邊界與底板(I)上的四個長槽⑶的邊界距離不小于15mm。所述的支撐塊(6)寬度方向的中心位置根據(jù)試件的結(jié)構(gòu)開有與之相匹配的通槽。本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果本發(fā)明采用柔性四點彎曲預彎，其力矩分布較柔性三點彎曲預彎力矩分布(如圖4所示)更加均勻(如圖5所示)，無集中力現(xiàn)象；且壓頭相對距離b可調(diào)節(jié)，對于較長的時效成形試件，可增大b的尺寸，進一步改善試件受力情況，使試件的彎曲成形過渡均勻。本發(fā)明可通過三種方式調(diào)節(jié)預彎量1)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿12，帶動滑板9及壓頭8上下移動，調(diào)節(jié)試件的弧高以達到設計預彎量；2)移動兩個支撐塊6的位置，改變相對距離a，調(diào)節(jié)預彎弦長以達到設計預彎量；3)移動兩個壓頭8的位置，改變相對距離b，調(diào)節(jié)預彎弦高以達到要求的預彎量。以上三種方式可單獨使用，也可任意組合使用，均可調(diào)節(jié)試件的預彎量，較柔性三點彎曲預彎形式適用范圍更大，可大幅減少試驗夾具數(shù)量，降低成本，提高效率。


圖1是現(xiàn)有實體弧面夾具結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是三點彎曲式柔性預彎夾具結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)主視圖，(b)俯視圖，(C)左視圖；圖4是三點彎曲式柔性預彎夾具力矩分布示意圖；圖5是本發(fā)明力矩分布示意圖；圖6是本發(fā)明實施例，其中(a)主視圖，(b)俯視圖，(C)左視圖，Cd)單蒙皮時效試件結(jié)構(gòu)示意圖，Ce)單筋時效試件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。如圖3所示，夾具包括預彎夾具包括底板1、支撐塊6、龍門形支架7、壓頭8、滑板9和調(diào)節(jié)螺桿12,底板I為矩形，底板I的長寬方向各均布兩個長槽3,長槽3的長度方向與底板I的長邊線平行，底板I長度方向的兩端各有一個支撐塊6,支撐塊6的寬度方向與底板I的長度方向一致，支撐塊6的底面與底板I接觸，每個支撐塊6與底板I通過兩個螺釘2連接，兩個螺釘2分別置于底板I寬度方向上的兩個長槽3內(nèi)，每個支撐塊6的上表面為圓弧形；龍門形支架7固定在底板I的中部，龍門形支架7橫梁中心設有螺紋孔，滑板9的兩側(cè)設有與龍門形支架7的支架截面相同的通孔，滑板9通過其上的通孔安裝在龍門形支架7上，龍門形支架7的中心、滑板9的中心及底板I的中心重合，滑板9上均布四個長槽11，滑板上長槽11的設置與底板上長槽3的設置相同，滑板9長度方向的兩端各有一個壓頭8，壓頭8的寬度方向與滑板9的長度方向一致，壓頭8的頂面與滑板9接觸，每個壓頭8與滑板9通過兩個螺釘10連接，兩個螺釘10分別置于滑板9寬度方向上的兩個長槽11內(nèi)，每個壓頭8的下表面為圓弧形；調(diào)節(jié)螺桿12穿過龍門形支架7橫梁中心的螺紋孔與滑板9固定在一起。支撐塊6通過支撐調(diào)節(jié)螺釘2固定在底板I上，支撐調(diào)節(jié)螺釘2穿過底板長槽3，松開調(diào)節(jié)螺釘2時支撐塊6可沿底板長槽3滑動，控制兩端支撐塊6的距離，用以調(diào)節(jié)試件的預彎弦長；底板I中部開孔，便于使用工具測量弧高；壓頭8通過壓頭調(diào)節(jié)螺釘10固定在滑板9上，壓頭調(diào)節(jié)螺釘10穿過滑板長槽11，松開壓頭調(diào)節(jié)螺釘10時，壓頭8可沿滑板長槽11滑動，控制兩個壓頭8的距離，用以調(diào)節(jié)試件的預彎半徑；龍門形支架7通過支架固定螺釘5與底板I固定在一起，滑板9的兩側(cè)設有與龍門形支架7的支架截面相同的通孔，龍門形支架7穿過通孔與滑板9間隙配合，當旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿12時，滑板9及壓頭8可沿龍門形支架7上下滑動，用以調(diào)節(jié)試件的預彎半徑；支撐塊6和壓頭8與試件接觸部位設計為圓弧面，以保證試件與夾具為線接觸形式。實施例采用45號鋼，按照圖6 (a)柔性四點彎曲預彎夾具示意圖所示進行零件加工及裝配，壓頭(8)的寬度方向的中心位置根據(jù)試件的結(jié)構(gòu)開有與之相匹配的通槽14，使用尺寸為370X70X2mm的單蒙皮時效試件(如圖6 (b)所示)，筋高為20mm的單筋時效試件(如圖6 (c)所示)。調(diào)節(jié)支撐調(diào)節(jié)螺釘2使兩個支撐塊6對稱，中線相對距離為220mm，調(diào)節(jié)壓頭調(diào)節(jié)螺釘10使兩個壓頭8對稱，壓頭8中線相對距離為80mm。將時效試件從夾具一側(cè)插入，居中放置在下部兩端支撐塊6上，旋轉(zhuǎn)上部的調(diào)節(jié)螺桿12使壓頭8壓緊試件并產(chǎn)生預彎，同時使用弧高儀從底板I中部矩形通孔4內(nèi)穿過，測量試件弧高，弧高測量與旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿12相配合，達到要求的預彎量即可。本發(fā)明對單蒙皮試件實現(xiàn)了預彎半徑為170 230mm的時效成形預彎，對單筋試件實現(xiàn)了預彎半徑為9200 134000mm的時效成形預彎。
權(quán)利要求
1.一種用于時效成形的柔性四點彎曲預彎夾具，其特征是，預彎夾具包括底板(I)、支撐塊￠)、龍門形支架(7)、壓頭(8)、滑板(9)和調(diào)節(jié)螺桿(12)，底板(I)為矩形，底板(I) 的長寬方向各均布兩個長槽(3),長槽(3)的長度方向與底板(I)的長邊線平行，底板(I) 長度方向的兩端各有一個支撐塊(6),支撐塊(6)的寬度方向與底板(I)的長度方向一致， 支撐塊(6)的底面與底板(I)接觸，每個支撐塊(6)與底板(I)通過兩個螺釘(2)連接，兩個螺釘(2)分別置于底板(I)寬度方向上的兩個長槽(3)內(nèi)，每個支撐塊￠)的上表面為圓弧形；龍門形支架(7)固定在底板(I)的中部，龍門形支架(7)橫梁中心設有螺紋孔，滑板(9)的兩側(cè)設有與龍門形支架(7)的支架截面相同的通孔，滑板(9)通過其上的通孔安裝在龍門形支架(7)上，龍門形支架(7)的中心、滑板(9)的中心及底板(I)的中心重合， 滑板(9)上均布四個長槽(11)，滑板上長槽(11)的設置與底板上長槽(3)的設置相同，滑板(9)長度方向的兩端各有一個壓頭(8),壓頭(8)的寬度方向與滑板(9)的長度方向一致，壓頭(8)的頂面與滑板(9)接觸，每個壓頭(8)與滑板(9)通過兩個螺釘(10)連接，兩個螺釘(10)分別置于滑板(9)寬度方向上的兩個長槽(11)內(nèi)，每個壓頭(8)的下表面為圓弧形；調(diào)節(jié)螺桿(12)穿過龍門形支架(7)橫梁中心的螺紋孔與滑板(9)固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于時效成形的柔性四點彎曲預彎夾具，其特征是，所述的壓頭(8)的寬度方向的中心位置根據(jù)試件的結(jié)構(gòu)開有與之相匹配的通槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于時效成形的柔性四點彎曲預彎夾具，其特征是，所述的底板(I)的中間部位開有矩形通孔(3)，矩形通孔(3)外邊界與底板(I)上的四個長槽(3)的邊界距離不小于15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于時效成形的柔性四點彎曲預彎夾具，其特征是，所述的支撐塊(6)寬度方向的中心位置根據(jù)試件的結(jié)構(gòu)開有與之相匹配的通槽。
全文摘要
本發(fā)明屬于制造技術，涉及一種壁板成形中用于時效成形的柔性四點彎曲預彎夾具。預彎夾具包括底板、支撐塊龍門形支架、壓頭、滑板和調(diào)節(jié)螺桿，底板為矩形，底板的長寬方向各均布兩個長槽，底板長度方向的兩端各有一個支撐塊，每個支撐塊固定在底板上，每個支撐塊的上表面為圓弧形；龍門形支架固定在底板的中部，滑板通過其上的通孔安裝在龍門形支架上，滑板上均布四個長槽，滑板長槽的設置與底板長槽的設置相同，滑板長度方向的兩端各有一個壓頭，每個壓頭與滑板連接，每個壓頭的下表面為圓弧形；調(diào)節(jié)螺桿穿過龍門形支架橫梁中心的螺紋孔與滑板固定在一起。本發(fā)明采用柔性四點彎曲預彎，使試件預彎量均勻、可調(diào)，同時減少試驗夾具數(shù)量。
文檔編號B21D5/01GK103008411SQ20121046489
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者曾元松, 李紅, 白雪飄 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所