[发明专利]一种大型薄壁曲面件成形装置及方法

说明书

本发明公开一种大型薄壁曲面件成形装置，包括凸模、压边圈、凹模、下模板、第一环形套筒和第二环形套筒，第一环形套筒连接有第一驱动油缸，第一驱动油缸能够带动第一环形套筒上下运动，凹模的内径较凸模的外径大，第一环形套筒设置于凸模与凹模之间的间隙内，第二环形套筒设置于凸模的底部，第一环形套筒设置于第二环形套筒的外部，第二环形套筒连接有第二驱动油缸，第二驱动油缸能够带动第二环形套筒上下运动，第一驱动油缸和第二驱动油缸均与液压系统相连，第一环形套筒和第二环形套筒朝向凸模的一面均为弧形面。本发明还提供一种大型薄壁曲面件成形方法，利用上述成形装置，使变形板材坯料的悬空区形成拉深筋，消除悬空区起皱。

技术领域

本发明涉及薄壁曲面件制造设备技术领域，特别是涉及一种大型薄壁曲面件成形装置及方法。

背景技术

航空航天及石油化工领域的压力容器中，封头与筒段的组合焊接构成了压力容器的主体结构，这种结构形式被广泛采用。封头形状通常采用球面或者半椭球曲面，大型曲面件直径一般在3000mm以上，是一种大型的薄壁复杂曲面板材零件。上述封头通常采用厚板旋压工艺制造，但存在一系列问题：容易起皱，直径3000mm的曲面件，厚度不能小于30mm，否则起皱缺陷无法控制，后续机加工、化学铣切去除多余厚度；旋压过程加热难以精确控制，造成组织性能下降，影响可靠性；旋压效率低，加载路径复杂、加工周期长，尺寸精度差，而且大尺寸高精度零件对旋压设备刚度和精度要求高，但德国等国家限制高端旋压设备出口。

采用充液拉深虽然可以解决超薄壁厚板材成形复杂曲面件的起皱问题，但由于试件整体尺寸大、超薄壁厚、型面复杂，充液拉深过程中需要较高的液室压力，液室压力的反作用造成设备吨位很大，3m级封头拉深力所需拉深力约12000吨，5米级封头所需拉深力约30000吨，设备成本很高，设备吨位、成本成为大型薄壁曲面件充液拉深成形的瓶颈。

因此，如何改变现有技术中，大型薄壁曲面件悬空区容易起皱的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型薄壁曲面件成形装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，消除大型薄壁曲面件悬空区起皱，提高成形质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种大型薄壁曲面件成形装置，包括凸模、压边圈、凹模、下模板、第一环形套筒和第二环形套筒，所述凸模和所述压边圈能够与压力机相连，压力机能够带动所述凸模和所述压边圈上下运动，所述压边圈设置于所述凹模的顶部，所述下模板设置于所述凹模的底部，所述第一环形套筒设置于所述凹模的型腔内，所述第一环形套筒连接有第一驱动油缸，所述第一驱动油缸能够带动所述第一环形套筒上下运动，所述凹模的内径较所述凸模的外径大，所述第一环形套筒设置于所述凸模与所述凹模之间的间隙内，所述第二环形套筒设置于所述下模板上，且位于所述凸模的正下方，所述第一环形套筒设置于所述第二环形套筒的外部，所述第二环形套筒连接有第二驱动油缸，所述第二驱动油缸能够带动所述第二环形套筒上下运动，所述第一驱动油缸和所述第二驱动油缸均与液压系统相连，所述第一环形套筒和所述第二环形套筒朝向所述凸模的一面均为弧形面。

优选地，所述第二环形套筒的数量为三个，三个所述第二环形套筒同轴设置且半径不同。

优选地，所述第一驱动油缸的数量为两个，两个所述第一驱动油缸相对于所述第一环形套筒的轴线对称设置，所述第二驱动油缸的数量为两个，两个所述第二驱动油缸相对于所述第二环形套筒的轴线对称设置。

优选地，所述第一驱动油缸和所述第二驱动油缸均设置于所述下模板上。

优选地，所述第一环形套筒和所述第二环形套筒的轴向截面形状相一致。

优选地，所述压边圈和所述凹模与板材坯料相抵接处均作倒圆角处理。

本发明还提供了一种大型薄壁曲面件成形方法，包括如下步骤：