[发明专利]铝合金筋板锻件阻尼式流动控制成形工艺及模具

说明书

技术领域

本发明属于塑性成形领域，具体涉及一种铝合金筋板锻件阻尼式流动控制成形工艺及其模具，用于飞机等铝合金筋板类锻件的生产。

背景技术

筋板结构广泛应用于航空航天领域的结构件中，其长、宽方向的尺寸较大，高度尺寸相对较小，具有大的水平投影面积、薄的腹板和纵横交错的筋条，能在保证构件强度的同时，节省材料和大幅减轻重量。

薄腹高筋的结构特点对锻件成形时的金属流动提出了很高的要求。筋板构件一般采用分体制造后再通过铆接或焊接的方式制造；对于性能要求较高的筋板构件，通常采用锻造或轧制方法预成形出形状简单的毛坯，然后通过数控加工或化铣加工的方法将筋条逐个加工。这些方法制造的筋板构件的连接部位强度低，带筋部位的金属流线被切断，极大地削弱了抗拉强度和抗弯曲疲劳强度，影响构件长期使用的效果。

近年来，由于模锻成形技术具有压实材料、焊合缺陷、保持流线连续、提高性能的显著优势，筋板构件直接模锻成形成为一个重要的发展趋势。但由于筋板构件的变形抗力大，且铝合金等航空材料在封闭型腔中流动时的摩擦阻力较大，导致筋板构件模锻成形时所需要的设备吨位非常大。为了提高金属流动性能、降低成形力，杨平在《筋板类锻件等温精密成形技术研究》(锻压技术，2006，3：55-58)和吴跃江在《局部加载条件对筋板类构件成形材料流动影响的模拟研究》(中国机械工程，2006，17：21-51)中分别采用等温锻造和局部加载模锻成形方式加工筋板构件；戴亮在《不同截面形状结构件等温成形规律的物理模拟》(锻压技术，2004，6：23-26)中采用等温或热模锻成形Z型、T型、H型、王字型等不同截面形状的构件。这些模锻成形技术都是通过提高模具温度减小金属变形抗力，或者通过分步成形减小单步成形力的方式实现成形力的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不同于上述现有技术的适用于铝合金筋板类锻件的流动控制精密成形方法，采用预锻和终锻两步成形工艺，预锻时通过分流降压来降低成形载荷，终锻时在锻件的腹板部位施加阻尼力，确保腹板部位不发生塑性变形，而变形仅发生在筋条部位，以起到降低成形载荷的作用，具有工艺成形力小、所需设备吨位小、且成形容易和生产效率高的特点。

本发明的另一目的还提供了实现上述成形工艺的模具。

一种铝合金筋板类锻件阻尼式流动控制成形方法，包括预锻件成形和终锻件成形步骤，具体为：

(1)预锻件成形：

设计预锻件的尺寸：在预锻件与终锻件体积相等的前提下，预锻件的腹板厚度及沿长度方向各处的横截面面积与终锻件腹板厚度及沿长度方向对应各处的横截面积相等，预锻件筋条高度低于终锻件筋条高度，预锻件筋条宽度大于终锻件筋条宽度，预锻件筋条与腹板间的过渡圆角半径大于终锻件筋条与腹板间的过渡圆角半径；

备料：依据预锻件的尺寸准备金属厚板作毛坯；

成形：将毛坯放入预锻模具成形得到预锻件；

(2)终锻件成形：

将预锻件放入终锻模具，对预锻件的腹板区域施加向上的作用力，使其与向下的压力机作用力协作将腹板压紧；成形过程中，预锻件的腹板部位不发生变形，仅在筋条部位发生变形，从而得到终锻件。

实现所述铝合金筋板类锻件阻尼式流动控制成形方法的预锻模具，包括组合凹模和组合凸模；组合凹模下端连接下模板2，下模板2固定于工作台1上；组合凸模上端连接上模板15，上模板15固接于压力机滑块16；上、下模板17、2之间设有一对限位组件；组合凹模与下模板2之间设有预锻件的顶出组件。

进一步地，所述组合凹模包括凹模座和凹模；凹模座包括挤压筒3，挤压筒3固定于下模板2；挤压筒3内部放有凹模垫块5，挤压筒3和凹模垫块5一起放置于凹模垫板4上，凹模垫板4内嵌于下模板2内；凹模包括置于挤压筒3内凹模垫块5上的预锻镶块10，预锻镶块10开有矩形孔，矩形孔内放置预锻滑块9；预锻镶块10与挤压筒3之间形成的筋条型腔深度比预锻件筋条的高度向下延长3～4mm。

实现所述铝合金筋板类锻件阻尼式流动控制成形方法的终锻模具，包括组合凹模和组合凸模；组合凹模下端连接下模板2，下模板2固定于工作台1上；组合凸模上端连接上模板15，上模板15固接于压力机滑块16；上、下模板17、2之间设有一对限位组件；组合凹模与下模板2之间设有终锻件的顶出组件；组合凹模内设有阻尼器。