[发明专利]一种型材热拉弯保温箱及其温度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种型材热拉弯保温箱及其温度控制系统，具体地说，涉及一种用于飞机钛合金型材热拉弯成形的装置，属金属型材拉弯成形技术领域。

背景技术

型材拉弯成形工艺在飞机和汽车型材弯曲件的制造中得到了非常广泛的应用。在飞机制造中拉弯工艺主要用于成形机身、机翼、进气道的隔框、桁条、加强缘条等骨架零件；在汽车生产中主要用于成形车身结构和保险杠的中空型材弯曲件等。

随着新一代飞机的隐身、高机动性和高可靠性等要求的提出，钛合金等高强轻质材料的应用越来越多，产品的加工精度要求也日益提高；同时现代飞机的快速研制和低成本特点，要求零件的加工过程尽可能减少工装、工序和工时，降低生产成本，提高生产效率。

钛合金型材室温条件下的拉弯成形存在变形抗力大等不足之处。将钛合金型材通过自阻加热等方式加热后进行热拉弯可成形部分低强或中高强的钛合金型材，但存在如下问题：一是由于没有安装温度测量及控制装置，型材的变形温度只能靠工人肉眼观察，凭经验判断。二是由于材料与模具之间的传热效应，首先接触模具的中间部分温度下降严重，导致型材长度方向上温度不均匀，最终导致变形不均匀及回弹量大等缺陷。

为了解决型材拉弯工艺中的上述问题，发明专利“一种用于飞机钛合金型材的电热拉弯成形装置(CN103962425A)”基于转台式拉弯机设计了一种热拉弯成形装置，该装置由拉弯机转台、拉弯模具、保温罩、型材加热系统组成，有效地改善了钛合金的成形性能。成形装置具有加热速度快、温度易于控制的特点。然而目前型材拉弯成形设备仍以张臂式拉弯机为主，因此有必要针对张臂式拉弯机进行相关装置的设计。

发明专利“一种型材热拉弯蠕变复合成形工装系统及其使用方法”(CNI02814368A)基于张臂式拉弯机设计了一种型材热拉弯蠕变复合成形工装系统，包括加热箱、自阻加热系统、电气控制柜及夹钳等。该发明通过型材热拉弯和蠕变过程的复合，降低型材的塑性变形抗力，减小型材加工后的残余应力，从而减小回弹，提高成形精度和组织稳定性。但不足之处包括：模具本身未采用加热措施、加热箱两侧的型材进入开口没有进行保温处理等。

综上，有必要针对张臂式拉弯机设计一种型材热拉弯成形装置，实现热拉弯成形过程中温度的稳定与精确控制。

发明内容

1、目的：本发明的目的是针对现有型材拉弯工艺技术的不足，提供一种型材热拉弯保温箱及其温度控制系统，实现热拉弯成形过程中温度的分区闭环控制，最终实现温度的稳定与精确控制，从而减小回弹，提高型材成形精度和组织稳定性。

2、技术方案：

1)本发明一种型材热拉弯保温箱及其温度控制系统，是基于普通张臂式拉弯机设计的一套分区闭环温度控制系统，包括保温箱、热拉弯模具、夹钳、温度控制柜及变压器。它们之间的位置连接关系是：保温箱位于张臂式拉弯机的工作台面上，夹钳安装于张臂式拉弯机张臂上的主拉伸油缸，温度控制柜及变压器位于张臂式拉弯机周围，他们之间通过动力电源线连接，热拉弯模具通过模具安装柱安装于模具安装座，模具安装座通过螺栓安装于张臂式拉弯机的工作台面上。

所述张臂式拉弯机为一种常见的拉弯成形设备，其工作台固定于地面，左右对称的张臂可在油缸的作用下绕工作台面进行旋转，张臂上安装有可移动的滑块，主拉伸油缸安装于该滑块上。

所述保温箱通过地脚螺栓放置于张臂式拉弯机的工作台面上，为异形半封闭箱式结构，保温箱壁面采用保温层加金属外壳的结构，其中保温层材料采用莫来石纤维板，金属外壳材料采用耐热不锈钢。保温箱两侧留有开口，开口处设置有耐高温吊帘以阻止保温箱内部热量过多散到外面空间，吊帘材料采用柔软的石棉布。保温箱两侧安装有红外石英加热灯管。保温箱的底部留有模具安装柱对应的安装孔及H～J热电偶安装孔。

所述热拉弯模具为根据型材零件设计的一种模具，包括上下固定板及中间板，其中上下固定板采用耐高温不锈钢材料，中间板材料为石棉水泥板，表面具有零件成形所需的模面。螺栓通过螺栓孔将固定板和中间板连接在一起。模具中间位置留有模具安装柱对应的安装孔及安装套。模具内部开有A～G共7个热电偶安装孔，热电偶头部位于模具型面处，当型材贴合模面后，热电偶读数即为型材表面的温度。