[发明专利]提高薄壁高筋构件高筋成形极限的复合成形方法

权利要求书

1.一种提高薄壁高筋构件高筋成形极限的复合成形方法，用于制造具有薄底座和窄高环筋的薄壁高筋构件，其特征在于，成形方法包括以下步骤：

S1、预成形件设计：用于成形目标薄壁高筋构件的预成形件包括薄底座和宽矮环筋；保持窄高环筋轴截面外侧壁轴截面轮廓不变，作为宽矮环筋外侧壁轴截面轮廓，将目标构件窄高环筋轴截面内侧壁轮廓向内偏移，获得宽矮环筋轴截面内侧壁轮廓；以上述所建立的宽矮环筋轴截面轮廓为基准，将目标构件窄高环筋转换成具有相同体积的预成形件宽矮环筋；预成形件薄底座尺寸与目标构件薄底座尺寸一致，窄高环筋和宽矮环筋的厚度之比必须保证在目标构件柔性生长成形过程中从窄高环筋内侧壁到窄高环筋外侧壁均发生塑性变形；

S2、包络-柔性生长复合成形模具设计：包络-柔性生长复合成形分为包络预成形和柔性生长成形两个工序，包络预成形模具包括摆动锥模、包络凹模和顶出环，柔性生长成形模具包括下模板、制约模、辗压模和脱模顶杆；包络凹模型腔由预成形件宽矮环筋型面和薄底座下表面组合所得；摆动锥模为锥型体，其锥体母线与预成形件薄底座上表面匹配；顶出环为多边形环体，其轴截面形状与宽矮环筋轴截面形状相同；制约模为具有通孔型腔的等轴截面体，其通孔型腔轴截面轮廓与目标构件窄高环筋外侧壁轴截面轮廓相同；辗压模为柱形体，其轴截面轮廓最大曲率半径不大于窄高环筋轴截面内侧壁轮廓最小曲率半径；下模板为光滑平板；

S3、预成形件包络预成形：用于预成形件包络预成形的坯料为厚板坯，厚板坯轴截面轮廓由预成形件薄底座轴截面轮廓向内等距离偏置所得，并且厚板坯轴截面轮廓大于预成形件宽矮环筋外侧壁轴截面轮廓，厚板坯厚度确保预成形件包络成形过程中不出现缩孔缺陷；将厚板坯置入包络凹模内，厚板坯轴线与约束凹模轴线重合，厚板坯侧表面任一位置到包络凹模型腔侧表面距离相等；将摆动锥模任一锥体母线倾斜至水平位置，将该母线与厚板坯上表面接触，并将摆动锥模锥顶点移动至厚板坯轴线与厚板坯上表面交点处；驱动摆动锥模在厚板坯上表面作多循环滚动，驱动包络凹模向上作进给运动，迫使厚板坯逐渐减薄成薄底座，同时成形宽矮环筋；此后，撤去摆动锥模，顶出环向上运动，顶出带飞边的预成形件，切除预成形件薄底座四周飞边，获得无飞边的预成形件；

S4、柔性生长成形装置拼装：将步骤S3包络成形所得无飞边的预成形件垂直翻转后放置于柔性生长成形下模板上，预成形件薄底座下表面与下模板贴合，预成形件轴线与制约模轴线重合；将制约模沿轴线向下移动，制约模下表面压在预成形件薄底座上表面，制约模型腔内侧壁与预成形件宽窄环筋外侧壁贴合；将辗压模移动至制约模型腔内，辗压模侧表面与预成形件宽窄环筋内侧壁相切，辗压模轴线与预成形件轴线平行；

S5、辗压模辗压路线规划与柔性生长成形：驱动辗压模沿预成形件宽矮环筋内侧壁轮廓作切向滚动，同时驱动辗压模沿宽矮环筋内侧壁法向进给，在辗压模和制约模作用下迫使宽矮环筋发生径向减薄和轴向生长变形；当辗压模绕预成形件轴线运动一周后，将辗压模切向滚动方向转为反向，保持法向进给方向不变，继续下一循环辗压运动；按照上述规律驱动辗压模进行多循环辗压运动，直至辗压模法向进给量达到预定值；此后停止辗压模法向进给运动，继续保持辗压模沿环筋内侧壁轮廓作切向滚动至少一周，获得目标构件；

S6、目标构件脱模：柔性生长成形结束后，将辗压模移出制约模型腔，多个脱模顶杆移入制约模型腔；各脱模顶杆底面与已成形目标构件薄底座上表面贴合，各脱模顶杆侧表面与已成形目标构件窄高环筋内侧壁贴合；此后，脱模顶杆固定不动，制约模向上运动，将已成形目标构件与制约模分离；最后脱模顶杆复位，取出目标薄壁高筋构件；

步骤S5中辗压模沿宽矮环筋内侧壁法向进给的每周进给量为非恒定值，在柔性生长成形前期，辗压模每周进给量较大，保证塑性变形区能够穿透整个宽矮环筋，在柔性生长成形后期，辗压模每周进给量较小，保证窄高环筋柔性生长成形过程稳定。

2.根据权利要求1所述的提高薄壁高筋构件高筋成形极限的复合成形方法，其特征在于，所述脱模顶杆为圆棒体。