一種用于飛機Z型材的一次拉彎成形方法技術

本發明專利技術涉及飛機金屬型材拉彎成形領域，具體涉及一種用于飛機Z型材的一次拉彎成形方法。其步驟如下：第一步，采用解析計算或者數值模擬方法預測Z形截面型材拉彎回彈量，根據預測結果進行拉彎模具回彈補償設計，并完成拉彎模具制造；第二步，對待成形的Z形截面型材進行熱處理，當達到新淬火狀態后取出零件，等待成形；第三步，設定拉彎機參數；第四步，一次拉彎成形，預拉伸，拉彎，補拉伸，缷載；第五步，精度測量并調整工藝參數后重復第四步操作，直到得到理想的零件外形。本發明專利技術提高零件成形質量，減少手工修校量，有效的節省成形時間，縮短產品制造周期，降低成本，本發明專利技術中的模具結構簡單易于制造，取材使用方便，制造成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及飛機金屬型材拉彎成形領域，具體涉及一種用于飛機Z型材的一次拉 彎成形方法。
技術介紹
拉彎是指工件在彎曲的同時加以切向拉力，改變工件截面內的應力狀態的一種型 材彎曲工藝，相對于其它彎曲工藝有如下工藝特點：能成形空間結構復雜的型材零件；能 成形屈強比大的型材彎曲零件；具有不同工藝方法相結合的綜合成形特點；彎曲精度高， 回彈小；具有柔性制造特點。 型材拉彎常用于成形各種大型、復雜截面、非對稱、變曲率三維型材零件，因而，被 廣泛應用于航空航天、汽車、建筑、橋梁、電梯和火車等制造業。飛機上的緣條、機身前后段 和發動機短艙的長桁等尺寸大、相對彎曲半徑大的擠壓型材、板彎型材彎曲件，這類零件組 成飛機骨架的受力零件，直接影響到飛機的氣動力外形，因而形狀精度要求很高，生產中普 遍采用拉彎成形的方法制造這類零件。汽車車身外金屬飾條以及門窗框、流水檐和保險杠 及中高檔轎車的車身外金屬飾條等均采用拉彎工藝成形。 C919飛機框緣類零件由Z形截面型材拉彎成形，由于受截面形狀、彎曲半徑、材料 性能等的影響，通用二次拉彎成形過程中型材截面畸變、截面變窄和減薄嚴重，導致成形質 量達不到要求；零件為變曲率外形，回彈控制困難，成形后手工校形量大。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決上述問題，提供一種用于飛機Z型材的一次拉彎成形方 法。 為了實現本專利技術的目的，本專利技術采用的技術方案為： 一種用于飛機Z型材的一次拉彎成形方法，其特征步驟如下： 第一步，采用解析計算或者數值模擬方法預測Z形截面型材拉彎回彈量，根據預 測結果進行拉彎模具回彈補償設計，并完成拉彎模具制造； 第二步，對待成形的Z形截面型材進行熱處理，當達到新淬火狀態后取出零件，等 待成形； 第三步，設定拉彎機參數，所述的拉彎機參數設定為：擺臂速度為1. 3度/秒，拉伸 缸速度為0. 4inch/s ;緊貼力為3噸，預拉伸量為9mm，補拉伸量為60mm，拉彎過程中始終保 持所設定的拉彎機參數； 第四步，一次拉彎成形，預拉伸，拉彎，補拉伸，卸載，第二步的熱處理后的零件需 要在30min內完成拉彎成形，否則需要放置于冰箱中等待成形； 第五步，精度測量并調整工藝參數后重復第四步操作，直到得到理想的零件外形。 一種上述方法的拉彎模具，包括上擋板、靠模、下擋板，靠模位于上擋板和下擋板 之間，靠模的上表面與上擋板的下表面貼合，靠模的下表面與下擋板的上表面貼合，所述靠 模和下擋板結構相似，在上擋板與靠模之間通過多個緊固螺栓的連接將型材件壓緊，另外 在上擋板、靠模和下擋板之間也通過多個緊固螺栓將所述上擋板、靠模和下擋板連接并固 緊。 在靠模上還分別設有若干減輕孔、定位孔、吊裝孔。 本專利技術的有益效果在于：全面提高了零件成形質量，大幅減少手工修校量，可以有 效的節省成形時間，縮短了產品制造周期，降低成本，本專利技術中的模具結構簡單易于制造， 取材使用方便，制造成本低。【附圖說明】 圖1為本專利技術方法所用的拉彎模具結構立體示意圖， 圖2為本專利技術方法所用的拉彎模具結構主視圖， 圖3為圖2的A-A剖視圖， 圖4為典型型材拉彎成形原理過程示意圖， 圖5為臨界截面應力分布， 圖6為型材彎曲回彈前后幾何尺寸比較， 圖7為本專利技術拉彎成形方法流程圖。【具體實施方式】 下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明： 實施例：參見圖1至圖7。 一種用于飛機Z型材的一次拉彎成形方法，其特征步驟如下： 第一步，回彈補償。提取型材截面形狀、型材與模具的裝配關系即相對位置關系、 零件外形參數即模具引導線的曲率及長度特征、材料參數即材料的單拉應力應變曲線數 據，或者擬合本構模型參數，硬化模型參數、所使用拉彎工藝參數包括拉彎過程的預拉伸 量、補拉伸量以及成形條件包括摩擦條件，如摩擦系數，成形速度條件，加載條件，加載方 式，邊界條件后，采用解析計算或者數值模擬方法預測Z形截面型材拉彎回彈量，即相應拉 彎成形條件下零件引導線回彈前后的偏差量，根據預測結果的偏差量反向修正，迭代計算， 實現拉彎模具回彈補償設計即根據修正后的引導線生成回彈補償后的拉彎模具型面，并增 加常規拉彎模具的工藝特征，如分塊設計，輔助裝置，得到拉彎用模具數模，并完成拉彎模 具制造。 第二步，型材熱處理。所提供Z形截面型材為2024鋁合金O態擠壓型材，成形零 件的要求為T狀態，因此，需要對2024鋁合金O態擠壓型材進行熱處理淬火為W態擠壓型 材，即新淬火狀態，然后拉彎成形，再時效得到T狀態擠壓型材，2024鋁合金熱處理采用鹽 酸池進行加熱至493°C并保溫30分鐘，然后在3秒時間內迅速轉移至水冷池得到W狀態，W 狀態進行拉彎成形的優勢在于，W狀態的材料軟，成形力小，回彈小，若到達T狀態再拉彎成 形，回彈較大，不易控制。 第三步，安裝模具并設定拉彎機參數。模具安裝需要按照機床手冊要求正確放置 模具位置，調節模具有效位置的合理間隙，模具高度調節與拉彎夾頭高度匹配，并檢查模具 安裝合理性及機床成形能力，保證設備安全。所述的拉彎機參數（設置參數與第一步回彈 預測時采用工藝參數一致）為：擺臂速度為I. 3度/秒，拉伸缸速度為0. 4inch/s ;緊貼力 為3噸，預拉伸量為9mm，補拉伸量為60mm，并完成數控拉彎機的數據代碼采集（用于自動 完成拉彎過程拉伸缸的伸長與轉臂轉動量的協調），始終保持所設定的拉彎機參數。 第四步，一次拉彎成形。按設置參數拉緊淬火后擠壓型材，消除熱處理造成的變 形，預拉伸，按設置參數拉伸型材，用于消除拉彎過程型材內層起皺，拉彎，注意工件貼模情 況，初次成形需要適當修改彎曲極限設置保證零件完全貼模，補拉伸，機床根據設置的補拉 伸量使型材達到足夠的軸向拉力，達到減小拉彎回彈的效果，成形結束后卸載拉彎零件，從 拉彎夾鉗中取出零件。另外，熱處理后的零件需要在30min內完成拉彎成形，否則需要放置 于冰箱中等待成形。 第五步，精度測量并調整工藝參數后進行第四步操作，直到得到理想的零件外形。 由于拉彎成形工藝參數較多，回彈量受多個參數影響，當零件達不到制造要求，可以適當增 加補拉量大小，甚至修改機床的數控代碼，直到成形質量滿足要求。 一種用于上述方法的拉彎模具，包括上擋板2、靠模1、下擋板3,所述靠模1和下 擋板3呈半圓形，上擋板2呈圓弧形，材料均為45號鋼，靠模1和下擋板3結構相似，下擋 板3的外輪廓尺寸大于靠模1的外輪廓尺寸。沿著靠模1的直外輪廓向內偏移30_，分布 8個安裝緊固螺栓9的階梯孔4,用于緊固靠模1和下擋板3。沿著靠模1的直外輪廓向內 偏移131_，分布4個大的減輕孔5,用于減輕模具整體重量。沿著靠模1的直外輪廓向內 偏移150mm，分布2個定位孔6,在模具安裝時起定位作用。在靠模1的對稱中心線的兩側 分布四個吊裝孔7,安裝吊環后用于模具整體的搬運，在靠模1的對稱中心線處分布一個減 輕孔5。沿著靠模1的圓弧形外輪廓向內偏移分布10個安裝緊固螺栓9的階梯孔4,用于 緊固安裝工件8后的靠模1和上擋板2。靠模1上的其他圓孔為工藝孔。 關于解析計算或者數值模擬方法預測Z形截面型材拉彎回彈量的說明如下： 1、解析計算過程：拉彎是指工件在彎曲的同時加以切向拉力，改變工件截面內的 應力狀態的一種型材彎曲工藝，即在型材預拉伸至材料屈服極限時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于飛機Z型材的一次拉彎成形方法，其特征步驟如下：第一步，采用解析計算或者數值模擬方法預測Z形截面型材拉彎回彈量，根據預測結果進行拉彎模具回彈補償設計，并完成拉彎模具制造；第二步，對待成形的Z形截面型材進行熱處理，當達到新淬火狀態后取出零件，等待成形；第三步，設定拉彎機參數，所述的拉彎機參數設定為：擺臂速度為1.3度/秒，拉伸缸速度為0.4?inch/s；緊貼力為3噸，預拉伸量為9mm，補拉伸量為60mm，拉彎過程中始終保持所設定的拉彎機參數；第四步，一次拉彎成形，預拉伸，拉彎，補拉伸，缷載，第二步的熱處理后的零件需要在30min內完成拉彎成形，否則需要放置于冰箱中等待成形；第五步，精度測量并調整工藝參數后重復第四步操作，直到得到理想的零件外形。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳靜明，
申請(專利權)人：江西洪都航空工業集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：江西;36