[发明专利]一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法

权利要求书

1.一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1制作内蒙皮零件的充液成形模具，具体过程如下：

成形模具包括成形上模、成形下模、密封橡皮条,成形下模是一个与内蒙皮型面相匹配的带边沿的凹型结构，成形下模的上表面为成形工作面，与内蒙皮凸型外表面贴合的成形工作面为成形下模的主体成形区，主体成形区外轮廓大于内蒙皮外形线，两者之间的间距t＝15mm～25mm，成形工作面的边沿区为成形下模的辅助成形区，辅助成形区边沿宽度k＝100mm～150mm，主体成形区与辅助成形区之间的过渡部分为成形下模的过渡成形区，过渡成形区与主体成形区倾斜一定的角度θ，θ≥150°，辅助成形区与过渡成形区之间以及过渡成形区与主体成形区之间通过转接半径光滑过渡，辅助成形区与过渡成形区之间的转接半径记为R₁，15mm≤R₁≤20mm，过渡成形区与主体成形区之间的转接半径记为R₂，10mm≤R₂≤15mm，过渡成形区的最低点与最高点的高度差h的取值范围在10mm～15mm之间，按上述条件设计出成形下模的成形工作面，成形工作面上画有与内蒙皮相匹配的内蒙皮外形线及长条形减轻孔位线，成形上模为一个与成形下模外轮廓一致的凸型模块，成形时成形上模的下表面为凸型工作面，凸型工作面由法兰工作面及胀形工作面两部分组成，法兰工作面与成形下模的辅助工作面相匹配，法兰工作面内侧边线与成形下模的辅助成形区内侧边线一致，法兰工作面上设置有一道环形密封槽，密封槽距离法兰工作面内侧边线距离b＝15mm～20mm，密封槽槽宽为6mm～8mm，密封槽深度为5mm，密封槽内安装密封橡皮条，用以封闭成形上模及成形下模形成的空腔内液体，利用法兰工作面内侧边线，进行等曲率填充得到成形上模的胀形工作面，胀形工作面与成形工作面不发生干涉，成形上模外部侧壁设置有充液口，成形上模内部设置有相应的充液管路，胀形工作面上设有液体进液孔，三者联通构成了外部液体进入模具内部空腔的通路；

步骤2制作展开毛坯；

步骤3首次充液胀形；

步骤4二次充液胀形；

步骤5修切外形：按照成形下模上的内蒙皮外形线及长条形减轻孔外形线完成半成品四周及内部余量的切割，得到符合图纸要求的内蒙皮零件。

2.根据权利要求1所述的一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法，其特征在于所述的步骤2制作展开毛坯，具体过程如下：

2-1确定曲率毛坯外廓尺寸；成形上模环形密封槽外轮廓沿着法兰工作面向外周等距偏移40mm～50mm，得到内蒙皮曲率毛坯外轮廓，将其投影至成形下模的辅助工作面上，记作内蒙皮的曲率毛坯外轮廓线；

2-2确定曲率毛坯内部型面结构；基于成形下模的辅助工作面利用曲率毛坯外轮廓线进行等曲率填充，得到曲率毛坯，曲率毛坯的四周弧面与成形下模的辅助工作面相匹配；

2-3确定展开毛坯；利用常用有限元分析软件计算内蒙皮曲率毛坯展开形状，得到一个四角带圆弧的梯形展开毛坯，对四角圆弧尺寸进行修正，以圆弧半径不小于R200mm为原则，展开毛坯正反两面贴敷塑料薄膜，增加材料的延展。

3.根据权利要求1所述的一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法，其特征在于所述的步骤3首次充液胀形，具体过程如下：

3-1安装充液成形模具；将成形下模平稳放置于充液机床工作平台，成形上模的凸型工作面与成形下模的成形工作面相对应，成形上模通过转接板与充液机床上床面相连接，成形上模密封槽内填充密封橡皮条，成形下模的成形工作面刷涂石墨蓖麻油，成形下模的辅助工作面四个拐角区域粘贴布基胶带增大进料阻力；

3-2展开毛坯定位；将贴膜保护的展开毛坯按照成形下模的成形工作面预成形，得到曲率毛坯，将曲率毛坯按照成形下模的曲率毛坯外轮廓线放置于成形下模上表面，曲率毛坯凹型内表面与成形上模的法兰工作面对应区域刷涂润滑油；

3-3首次充液胀形；成形上模与成形下模夹持曲率毛坯合模，充液加压，首次合模力设置为610T，水压最大加载至3Mpa，成形结束得到初始工序件，此时初始工序件与成形工作面的贴合间隙为4mm～6mm。

4.根据权利要求1所述的一种大弓高多型腔薄壁开孔内蒙皮的充液成形方法，其特征在于所述的步骤4二次充液胀形，具体过程如下：

4-1制作过渡工序件：初始工序件为带有多个长条状封闭加强凹腔的工件，初始工序件按照成形工作面上的长条形减轻孔孔位线在其相应的长条状封闭加强凹腔上画出最终成形的内蒙皮的长条形减轻孔，长条形减轻孔两侧孔边线的距离为L，在每个长条状封闭加强凹腔两端头处分别制出1个圆孔，即每个长条状封闭加强凹腔内设置有2个圆孔，每个圆孔孔心位于长条状封闭加强凹腔的纵向对称线上，圆孔孔径记作D，圆孔边缘到长条形减轻孔相应侧孔边线距离记作d，d的取值范围为10mm≤d≤15mm，圆孔孔径D由公式D＝L-2*d确定，每个圆孔边缘到长条形减轻孔端部孔边线距离记作f，内蒙皮长条形减轻孔端部形状由两段圆弧和一段直线段构成，分别作出两段圆弧的角平分线s₁和角平分线s₂，直线段的中点为M，角平分线s₁和角平分线s₂相交于点N，线段MN的距离记作f₀，f的取值范围为f₀+5mm≤f≤f₀+10mm，综上计算得出圆孔位置，在初始工序件多个长条状封闭加强凹腔内按其进行开孔，得到多组直径为D的圆孔，沿着每个长条状封闭加强凹腔内两圆孔孔心的方向对初始工序件相应封闭加强凹腔内两圆孔中间区域进行开缝，缝的宽度记作K，K≤5mm，即得到了内部设有多组杠铃式开孔的过渡工序件；

4-2淬火；按照图纸要求对过渡成形件进行淬火，淬火绑框时用多根铝丝分别按照从上到下，从左到右的顺序两两交叉将过渡成形件固定于淬火框上，过渡成形件上杠铃式开孔的方向与地面垂直；

4-3二次充液胀形；利用铝合金新淬火状态最佳塑性期完成二次充液胀形，首先按照成形下模上的内蒙皮曲率毛坯外轮廓线均匀余量放置淬火后的过渡工序件，过渡工序件已成形部分与成形下模相匹配，在成形下模与过渡工序件相接触面间刷涂润滑油，在过渡工序件凹型内表面覆盖一层薄橡皮垫用于在过渡工序件上形成一个封闭液室，薄橡皮垫按照展开毛坯周圈增加10mm余量制作，薄橡皮垫按曲率毛坯外轮廓线四周均匀余量放置，橡皮垫厚度约为5mm，成形上模向下运动将薄橡皮垫四周压靠在成形下模相应的辅助成形区，合模后，二次成形压力设定为20Mpa，二次胀形结束得到加强凹腔深度符合图纸要求且带有工艺余量的半成品。