一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具与流程

1.本发明涉及非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具的技术领域，具体是一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具。


背景技术：

2.钛合金具有比强度高、抗腐蚀性能好和耐热性高等一系列优点，已成为十分重要的新型金属材料，发展十分迅速，包括我国在内的许多国家，都投入了人力物理和财力来研究和发展钛合金，其中航空、航天制造也中常用的钛合金有c1、tc2、tc4、ta15等。
3.随着航空、航天及其它制造业的高速发展，钛合金零件制造精度要求越来越高，并且构型设计注重轻量化，非等厚结构设计形式得到广泛应用与推广，而成本节约是制造产业考虑的重要因素，因此，如何利用最低成本、最佳成形方案成形出高精度零件显得尤为重要。成形工艺设计、成形过程基准传递是提高零件制造精度的主要因素，而毛料大小、工装重量大小及成形时设备损耗是节约成本的主要影响因素。那么，如何做好成形工艺设计、工装设计是非等厚钛合金口盖精准成形的重点。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，即解决上述背景技术提出的问题，本发明提出了一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具，包括以下步骤：
5.s1、设计非等厚钛合金口盖精准成型工装：
6.s1-1、设计化学铣切样板：利用catia软件提取零件凸面,并任意选取3处位置设计长、宽均15mm的耳片，耳片居中位置设计5.2mm的圆孔；
7.s1-2、在catia中将零件化学铣切线投影至提取的零件凸面上，并将化学铣切线内侧设计成镂空状；
8.s1-3、在catia中按蚀比在零件凸面上所有化学铣切边留取余量；
9.s1-4、利用catia软件，将提取的零件凸面进行展开，得到化学铣切样板二维图；
10.s1-5、利用化学铣切样板二维图尺寸制展开样板，展开样板材料选取黑色金属，样板厚度为1.0mm；
11.s1-6、设计非等厚钛合金口盖热成形模具，在catia软件中以制作好的展开样板曲面为基准数模设计热成形模具；
12.s2、非等厚钛合金口盖精准成型：
13.s2-1、制作零件展开板，利用catia软件，提取零件凸面，并任意选取3处置设计长、宽均15mm的耳片，耳片居中位置设计定位孔，定位孔与化学铣切样板上的圆孔相匹配；
14.s2-2、在catia软件中按浸蚀比在提取零件凸面周圈留取余量；
15.s2-3、利用catia软件将留有余量的凸面进行展开，得到展开二维图；
16.s2-4、利用展开二维图尺寸制零件展开外形；
17.s3、化学铣切：
18.s3-1、将零件展开外形表面涂胶，胶膜厚度为1mm；
19.s3-2、胶膜干燥后，以3处定位孔为定位基准利用化学铣切样板划化学铣切位置线；
20.s3-3、将试片放入腐蚀液中计算化学铣切时间；
21.s3-4、将涂好胶膜的零件展开外形放入腐蚀液中按化学铣切时间腐蚀；
22.s3-5、去除胶膜，得到化学铣切展开件；
23.s4、热成型：
24.s4-1、在化学铣切展开件上及热成形模具上下模型面涂润滑剂；
25.s4-2、将热成形模具放入热成形设备，热成形模具上、下模通过压板槽与设备上下平台固定好，并插好热电偶；
26.s4-3、设备上下平台升温，设备上下平台设置温度为720℃，加热速率小于等于75℃/小时；
27.s4-4、待模具温度达到650℃并稳定后，开始保温，打开设备炉门，将化学铣切展开件放入模具中进行预热；
28.s4-5、将化学铣切展开件放入模具后，关闭炉门，预热8分钟后开始合模施压，压力值为35吨，开始保温保压约15分钟；
29.s4-6、待保温保压完成后，打开炉门，取出零件；
30.s4-7、按模胎去除化学铣切展开件定位耳片，得到合格零件。
31.本发明的进一步设置为：所述热成形模具包括模具上模、模具下模和导柱，所述模具上模设置在模具下模的上方，所述导柱对称安装在模具上模的内部两侧，且导柱的下端与模具下模固定相连，所述模具上模和模具下模的两侧均对称固接有多个起重棒，所述模具上模和模具下模的两侧均对称开有压板槽。
32.本发明的进一步设置为：所述模具上模的内部两侧对称开有导柱孔，且导柱安装在导柱孔中。
33.本发明的进一步设置为：所述模具上模的上方开有减轻槽。
34.本发明的进一步设置为：所述模具下模的上方开有加工基准孔，且加工基准孔的直径为10mm。
35.本发明的进一步设置为：所述模具下模的上方开有多个定位销孔，所述定位销孔的内部安装有定位销，且定位销的直径为10mm，数量为四个，所述模具下模的一侧开有测温孔，所述测温孔的直径为10mm。
36.本发明的进一步设置为：所述压板槽的高度为50mm。
37.本发明的有益技术效果为：本方案所采用的工艺成形方法可提高零件非等厚位置精度，节约原材料使用成本，并降低模具的外形尺寸，减少制造费用和制造周期，成形过程中提高模具升温速率，增质增效。
附图说明
38.图1示出了非等厚钛合金口盖展开示意图。
39.图2示出了非等厚钛合金口盖化铣样板示意图。
40.图3示出了非等厚钛合金口盖热成型模示意图。
41.图4示出了非等厚钛合金口盖热成型模上模示意图。
42.图5示出了非等厚钛合金口盖热成型模下模示意图。
43.附图标记1、模具上模，2、模具下模，3、导柱，4、定位销，5、导柱孔，6、加工基准孔，7、起重棒，8、压板槽，9、减轻槽，10、测温孔，11、定位销孔。
具体实施方式
44.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
45.本发明提出了一种非等厚钛合金口盖精准成型方法及其模具，利用catia软件，提取零件凸面，并任意选取3处位置设计长、宽10mm至15mm的耳片，耳片居中位置设计2.1mm至5.2mm的圆孔，目的是用于零件化学铣切减薄定位基准，将零件化学铣切线投影至提取的零件凸面上，并将化学铣切线内侧设计成镂空状，目的使便于划化学铣切位置线，按蚀比在零件凸面上所有化学铣切边留取余量，余量的目的是用于抵抗腐蚀，随后将提取的零件凸面进行展开得到化学铣切样板二维图，并用化学铣切样板二维图制作展开样板，展开样板材料选取黑色金属，样板厚度为0.8mm至1.0mm，既保证样板的刚度，又利于精准刻形。
46.根据展开样板的曲面为基准数模设计热成形模具，模具设计成耦合式，模具上模1与模具下模2通过导柱3实现耦合装配，模具下模2型面处设计定位销4、定位销孔11和加工基准孔6，定位销4直径为8mm至10mm，数量3至4个，作用是定位毛料；定位销孔11用于安装定位销4；加工基准孔6选取10mm，用于模具制造时加工基准，导柱孔设计在模具上、下模居中位置，数量为2个，直径一般选取30mm至50mm作用是装入导柱3后耦合模具上、下模，起重棒7用于吊装模具，设计时考虑每个起重棒受力尽量平均，压板槽8选取距离模具端面30mm至40mm，高度40mm至60mm，作用是与平台通过压板连接，测温孔10直径8mm至10mm，孔位长度距离零件有效区20mm至30mm处，目的是测量模具温度。
47.制作零件展开板时，利用catia软件，提取零件凸面，并任意选取3处置设计长、宽均10mm至15mm的耳片，耳片居中位置设计定位孔，定位孔与化学铣切样板上的圆孔相匹配，用于后期化学铣切减薄定位基准，按浸蚀比在提取零件凸面周圈留取余量，用于抵抗腐蚀，将留有余量的凸面进行展开，得到展开二维图，利用展开二维图尺寸制零件展开外形。
48.化学铣切时，将零件展开外形表面涂胶，胶膜厚度为0.5mm至1mm，目的是保护非减薄区不受腐蚀，胶膜干燥后，以3处定位孔为定位基准利用化学铣切样板划化学铣切位置线，将试片放入腐蚀液中计算化学铣切时间，化学铣切时间t(min)，利用公式t＝d/v取得，d为铣切深度(mm)，v为铣切速度(mm/min)，将涂好胶膜的零件展开外形放入腐蚀液中按化学铣切时间腐蚀，去除胶膜，得到化学铣切展开件。
49.最终通过热成型模具对化学铣切展开件进行热成型处理，在化学铣切展开件上及热成形模具上下模型面涂润滑剂，目的是成型时润滑及抗氧化，将热成形模具放入热成形设备，热成形模具上、下模通过压板槽与设备上下平台固定好，并插好热电偶，设备上下平台升温，设备上下平台设置温度为720℃，加热速率小于等于75℃/小时，待模具温度达到650℃并稳定后，开始保温，打开设备炉门，将化学铣切展开件放入模具中进行预热，将化学铣切展开件放入模具后，关闭炉门，预热5至8分钟后开始合模施压，压力值为30至35吨，开始保温保压约10至15分钟，待保温保压完成后，打开炉门，取出零件，去除耳片，得到合格零
件，完成产品的制造。
50.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
51.在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
54.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。