[发明专利]一种带交叉筋薄壁筒段流动旋压模具及其成形方法

说明书

本发明涉及金属塑性加工技术领域内的一种带交叉筋薄壁筒段流动旋压模具及其成形方法，包括法兰盘、夹紧环、芯轴、型模、端盖以及定位板；法兰盘与端盖分别连接于芯轴的轴向两端，法兰盘与端盖的外径均大于芯轴的外径，夹紧环与型模套接于芯轴的外周面上，型模夹持于夹紧环与端盖之间，夹紧环轴向的另一端与法兰盘的端面对接，端盖轴向的另一端连接定位板，定位板的外周面高于型模的外周面。本发明中法兰盘在完成旋压后与芯轴以及定位板同进行拆除，进而将留下夹紧环、型模、端盖以及覆盖于型模上的旋压成形的带交叉筋薄壁筒段一并放入时效炉中进行热处理，有效消减带交叉筋薄壁筒段在人工时效过程中的变形量，实现一套工装可以在旋压和热处理中共用的目的。

技术领域

本发明涉及金属塑性加工技术领域，具体地，涉及一种带交叉筋薄壁筒段流动旋压模具及其成形方法。

背景技术

带交叉筋薄壁筒段因其高刚度、高强度和低结构重量系数等优点，成为航空航天轻量化高性能结构件的首选。针对带交叉筋薄壁筒段的整体制造，目前主要采用的成形技术是流动旋压工艺方法。带交叉筋薄壁筒段整体化制造过程包括两大核心工序，即采用流动旋压加工出带交叉筋薄壁筒段，采用热处理对已旋压的带交叉筋薄壁筒段进行力学性能强化。由于带交叉筋薄壁筒段内部的复杂结构，采用传统的“流动旋压-固溶时效”工艺将成形与成性过程剥离，实际加工过程中极易因热处理变形导致产品形位尺寸超差。目前，采用“管坯固溶-流动旋压-人工时效”的固溶态铝合金旋压工艺路线，可以避免因热处理变形导致产品形位尺寸超差问题。然而，在人工时效过程中因旋压内应力的不均匀性，人工时效后仍然存在带交叉筋薄壁筒段直线度和圆度超差问题，需要进行在模人工时效处理进一步改善尺寸精度。

针对带交叉筋薄壁筒体的流动旋压模具已经有较多的研发。文献“申请公开号是CN109663680A的中国发明专利”公开了一种带纵横筋构件的旋压成形模具及设计方法。该方案存在以下缺陷：1)该模具是通过滑轨来实现带筋槽芯模定位，旋压后拆卸基座时芯模与工件产生分离，因此仅能用于旋压成形时工装，无法兼用后续人工时效处理时工装。2)没有考虑大型带交叉筋薄壁筒段流动旋压加工中工装高效率拆卸的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带交叉筋薄壁筒段流动旋压模具及其成形方法。

根据本发明提供的一种带交叉筋薄壁筒段流动旋压模具，包括法兰盘、夹紧环、芯轴、型模、端盖以及定位板；

所述法兰盘与所述端盖分别连接于所述芯轴的轴向两端，所述法兰盘与所述端盖的外径均大于所述芯轴的外径，所述夹紧环与所述型模套接于所述芯轴的外周面上，所述型模夹持于所述夹紧环与所述端盖之间，所述夹紧环轴向的另一端与所述法兰盘的端面对接，所述端盖轴向的另一端连接所述定位板，所述定位板的外周面高于所述型模的外周面。

一些实施方式中，所述型模沿轴向切割为多块瓣模，多块所述瓣模沿周向拼合成所述型模。

一些实施方式中，所述瓣模包括第一瓣模和第二瓣模，所述第一瓣模横截面为类矩形，所述第二瓣模横截面为类梯形，所述类矩形是指两侧面相互平行而上下端面为弧形面的结构，所述类梯形是指两侧面为非平行面而上下端面为弧形面的结构。

一些实施方式中，每块所述瓣模设有独立的纵横交叉筋网格。

一些实施方式中，所述夹紧环的外径大于所述法兰盘的外径。

一些实施方式中，所述法兰盘与所述芯轴相接的端部通过适配的L型槽相扣接。

一些实施方式中，所述夹紧环与所述型模相接的端部通过适配的L型槽相扣接。

一些实施方式中，所述端盖与所述型模相接的端部通过适配的L型槽相扣接。

一些实施方式中，所述端盖的外径小于所述型模的外径，所述型模与所述定位板之间的凹槽用于对旋压坯料轴向固定。