一種用于鋁合金型材成形模具及其成形方法
【專利摘要】本發明提供了一種用于鋁合金型材成形模具，包括上模具(1)和下模具(3)，所述上模具(1)具有凸起部分(11)，所述凸起部分(11)的兩側為兩個上模具肩部(12)，所述下模具3具有與所述凸起部分(11)相對應的凹陷部分(31)，所述凹陷部分的兩側為兩個下模具肩部(32)，所述每個下模具肩部(32)表面下方處都設置有加熱單元(6)，所述加熱單元(6)由溫度控制系統(4)進行溫度控制。本發明的成形模具能夠精確控制成形溫度、成形時間。同時，本發明還提供了相應的成形方法，具有操作簡單、成形精確高、對型材的厚度和強度沒有限制的特點。
【專利說明】
一種用于鋁合金型材成形模具及其成形方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于鋁合金型材成形模具及其成形方法，特別是一種用于鋁鋰合金型材成形模具及其成形方法。
【背景技術】
[0002]減輕結構重量和提高服役性能是飛機結構設計的目標之一，第三代鋁鋰合金及其制造工藝技術是實現這一目標的有效途徑和技術保障。第三代鋁鋰合金綜合性能優于2000系鋁合金，其克服了第二代鋁鋰合金的各向異性和韌性差的缺點，抗裂紋擴展能力大幅度提高；同時鋁鋰合金具有低密度、高彈性模量、高比強度和高比剛度、良好的耐腐蝕、可焊接等性能，與常規鋁合金零件相比可減重5%?20%，使用壽命提高15%?20%等特性。
[0003]在大飛機結構中，大量的框類和長析類零件采用擠壓型材制造，這類零件與蒙皮、隔框等零件的搭接處經常需要制造下陷，因此，型材零件的成形下陷技術是飛機鈑金工藝中普遍應用的一種零件制造技術。一般來說，普通鋁合金型材下陷主要有三種成形工藝，對于變形難度較低的下陷采用冷壓下陷工藝直接成形，對于變形難度較大的下陷采用冷壓下陷成形+熱處理復合工藝或者熱壓下陷成形。熱壓下陷是把零件及模具加熱到某一溫度，進行壓制成形下陷的加工方法，主要用于強度高、應力集中、敏感性強的材料制成的零件。
[0004]但由于鋁鋰合金型材硬料狀態下延伸率一般小于8%，材料的塑性成形性能差，且該種材料有較大的屈強比，硬化趨勢偏小，成形過程中大變形區的應變不易向鄰區傳播，若采用冷壓下陷成形方法容易出現裂紋或因成形不夠充分而出現嚴重的回彈。而鋁鋰合金的熱處理工藝研究和應用還不成熟，導致鋁鋰合金型材尚不能應用冷壓下陷成形+熱處理復合工藝進行下陷成形。因此熱壓下陷工藝是鋁鋰合金下陷加工的主要方法。
[0005]鑒于第三代鋁鋰合金開發時間較晚，對其研究認識還處于初級階段，尚未開展系統研究。部分涉及的鋁鋰合金材料在國外尚屬新開發材料，對其材料性能、加工工藝標準、結構檢測標準等相關技術資料的掌握還不夠系統。同時由于鋁鋰合金對溫度的敏感性高，成形溫度、加熱時間對最終零件性能影響較大，因此如何選擇合理的時間、溫度成為該工藝的難點。

【發明內容】

[0006]為解決上述技術問題，亟需一種能夠控制成形溫度、成形時間的成形模具。有鑒于此，本發明提供一種用于鋁合金型材成形模具，包括上模具和下模具，所述上模具具有凸起部分，所述凸起部分的兩側為兩個上模具肩部，所述下模具具有與所述凸起部分相對應的凹陷部分，所述凹陷部分的兩側為兩個下模具肩部，所述每個下模具肩部表面下方處都設置有加熱單元，所述加熱單元由溫度控制系統進行溫度控制。
[0007]較優選地，所述鋁合金型材為鋁鋰合金型材。
[0008]較優選地，所述下模具肩部表面下方處設置有熱電偶，由所述熱電偶測得所述下模具肩部的溫度，并傳輸給所述溫度控制系統。
[0009]較優選地，所述溫度控制系統具有反饋控制功能，通過所述熱電偶實時測量下模具肩部的溫度，進而調節外部的電源參數，從而將所述下模具肩部的溫度穩定在設定溫度。
[0010]較優選地，從成形模具的側面方向觀察，待加工的型材坯料主要呈丁字形或L形，所述上模具和所述下模具結合之后，能夠用于對所述型材坯料成型。
[0011]較優選地，所述丁字形或直角形的端部設有轉彎部。
[0012]與此同時，本發明還提供了一種采用前述鋁合金型材成形模具的鋁合金型材成形方法，包括如下步驟:
[0013](b)使所述型材坯料位于所述上模具和所述下模具之間，并放置于所述下模具上；
[0014](C)加熱所述下模具的所述加熱單元，使所述下模具肩部達到待加工的所述型材坯料成形所需溫度；
[0015](d)當位于所述下模具肩部處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度時，所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形；
[0016](e)關閉所述加熱單元，待冷卻后獲得成形后的合金型材。
[0017]較優選地，在步驟(c)中，所述成形所需溫度在110_160°C之間。
[0018]較優選地，在步驟(b)之前，還包括如下步驟(a):
[0019](a)在所述型材坯料表面涂覆潤滑劑，避免所述型材坯料與所述上模具或所述下模具發生粘附。
[0020]較優選地，所述型材坯料上涂覆有溫度指示材料，在步驟(d)中，當所述溫度指示材料開始進行溫度指示時，即認為位于所述下模具肩部處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。
[0021]較優選地，所述型材坯料上涂覆有的溫度指示材料為熔化溫度指示材料，在步驟
(d)中，當所述溫度指示材料開始熔化時，即認為位于下模具肩部處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。
[0022]較優選地，所述型材坯料上涂覆有的溫度指示材料為顏色溫度指示材料，在步驟
(d)中，當所述溫度指示材料開始變色時，即認為位于下模具肩部處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。
[0023]較優選地，在步驟(d)中，所述型材坯料2從被所述下模具肩部加熱至成形所需溫度的時間短于8分鐘。
[0024]較優選地，使所述下模具肩部比待加工的所述型材坯料成形所需溫度高5-10°C。
[0025]采用本發明上述提供的用于鋁合金型材成形模具，并通過實施本發明提供的鋁合金型材成形方法，能夠取得如下有益效果:本發明的成形模具能夠精確控制成形溫度、成形時間;本發明的成形方法操作簡單、成形精確高、對型材的厚度和強度沒有限制。
[0026]與此同時，本發明還提供了一種用于鋁合金型材成形模具，包括上模具和下模具，所述上模具具有凸起部分和至少一個肩部，所述下模具至少包括兩個下模具的分模，各個下模具的分模緊密相鄰布置，其中，對于任意兩個相鄰的下模具的分模，至少一個下模具的分模的上表面下方處設置有加熱單元，用于對待加工型材坯料進行加熱，所述加熱單元由溫度控制系統進行溫度控制，其中，對于任意兩個相鄰的下模具的分模，至少一個下模具的分模受到此分模對應的彈性裝置和限位裝置的控制，所述彈性裝置使得此分模能夠沿著壓模方向往返活動，其中，當待加工型材還料被所述加熱單元加熱時，所述分模對應的所述彈性裝置能夠推動此分模的上表面與待加工型材坯料的下表面接觸，以實現此分模的加熱單元對待加工型材坯料的加熱；當加熱完成并開始由上模具對待加工型材坯料進行下壓時，各個相鄰的所述分模的在各自分模對應的所述限位裝置的控制下能夠到達的最低限位點，各個分模所聯合形成的下模具的上表面與所述上模具的下表面能夠形成表面形狀的對應配合。
[0027]較優選地，所述下模具包括兩個分模，其中，一個分模是不能活動的，另一個分模是能活動的;或者兩個分模都是能夠活動的。
[0028]較優選地，所述下模具包括三個分模，其中，位于兩邊的兩個分模是固定的；位于中間的一個分模是能夠活動的。
[0029]較優選地，對于下模具中的每個能夠沿著壓模方向往返活動的分模，此分模對應的所述限位裝置的最低限位點能夠在壓模方向上進行高低調節。
[0030]較優選地，各個能夠活動的分模所對應的所述彈性裝置是:彈簧式、橡膠式、液壓式或氣壓式。
[0031]較優選地，所述鋁合金型材為鋁鋰合金型材。
[0032]較優選地，下模具的各個分模的上表面的下方處設置有熱電偶，由所述熱電偶測得下模具的各個分模的上表面的溫度，并傳輸給所述溫度控制系統。
[0033]較優選地，所述溫度控制系統具有反饋控制功能，通過熱電偶實時測量下模具的各個分模的所述加熱單元附近的上表面處的溫度，進而調節外部的電源參數，從而將各個所述分模的所述加熱單元附近的上表面處的溫度穩定在設定溫度。
[0034]與此同時，本發明還提供了一種采用前述鋁合金型材成形模具的鋁合金型材成形方法，包括如下步驟:
[0035](a)調節下模具的各個能夠活動的分模對應的限位裝置的最低限位點，使各個分模所聯合形成的下模具的上表面與上模具的下表面能夠形成表面形狀的對應配合；
[0036](c)使型材坯料位于上模具和下模具之間，并放置于下模具上；
[0037](d)各個能夠活動的分模對應的彈性裝置推動此分模的上表面與待加工型材坯料的下表面接觸；
[0038](e)加熱下模具的各個分模的加熱單元，使各個分模的加熱單元附近的上表面處的溫度達到待加工的型材坯料成形所需溫度；
[0039](f)當各個分模的加熱單元附近的上表面處的溫度達到待加工的型材坯料成形所需溫度時，上模具朝向下模具進行下壓，對型材坯料進行成形；
[0040](g)關閉加熱單元，待冷卻后獲得成形后的合金型材。
[0041]較優選地，在步驟(e)中，所述成形所需溫度在110_160°C之間。
[0042]較優選地，在步驟(a)和步驟(C)之間，還包括如下步驟(b): (b)在所述型材坯料表面涂覆潤滑劑，避免所述型材坯料與所述上模具或所述下模具發生粘附。
[0043]較優選地，所述型材坯料上涂覆有溫度指示材料，在步驟(f)中，當所述溫度指示材料開始進行溫度指示時，即認為位于所述下模具的各個分模的加熱單元附近的上表面處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。
[0044]較優選地，所述型材坯料上涂覆有的溫度指示材料為熔化溫度指示材料，在步驟(f)中，當所述溫度指示材料開始熔化時，即認為位于所述下模具的各個分模的加熱單元附近的上表面處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。
[0045]較優選地，所述型材坯料上涂覆有的溫度指示材料為顏色溫度指示材料，在步驟 (f)中，當所述溫度指示材料開始變色時，即認為位于所述下模具的各個分模的加熱單元附近的上表面處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。
[0046]較優選地，在步驟(f)中，所述型材坯料被所述下模具的各個分模的加熱單元附近的上表面加熱至成形所需溫度的時間短于8分鐘。
[0047]較優選地，使各個分模的加熱單元附近的上表面的溫度比待加工的所述型材坯料 (2)成形所需溫度高5-10°C。
[0048]采用本發明提供的用于鋁合金型材成形模具，并通過實施本發明提供的鋁合金型材成形方法，能夠取得如下有益效果:采用的下模具包含多個下模具分模，其中至少一部分下模具分模是能夠沿著壓膜方向進行上下活動的，并且輔之以彈性裝置和限位裝置，能夠通過調節各個分模纖維裝置的最低限位點，聯合形成各種下模具的上表面形狀，與對應的上模具進行相應配合，具有極強的通用性，同時由于可以采用多個下模具分模，因此，本發明的成形模具能夠用于加工多個臺階的不規律形狀的型材坯料，具有廣泛用途。同時，本發明還能夠根據需要把各個加熱單元和各個熱電偶可以布置在下模具的對應的分模上表面的靠近兩端處或靠近一端處，也可以布置在對應的分模上表面的中間處，根據具體的加熱需要進行布置，非常靈活。【附圖說明】
[0049]圖1是本發明的一種優選的用于鋁合金型材成形模具的示意圖。
[0050]圖2是外部的待加工的型材坯料的截面示意圖。[0051 ]圖3是加工成形后的鋁合金型材的立體示意圖。[〇〇52]圖4A是本發明的另一種優選的用于鋁合金型材成形模具的下模具的第二分模被第二分模的彈性裝置頂起時的示意圖。[〇〇53]圖4B是本發明的另一種優選的用于鋁合金型材成形模具的下模具的第二分模被壓下至最低限位點時的示意圖。[〇〇54]圖4C是本發明的另一種優選的用于鋁合金型材成形模具加工得到的鋁合金型材的立體示意圖。
[0055]圖5A是本發明的再一種優選的用于鋁合金型材成形模具的下模具的第二分模被第二分模的彈性裝置頂起且第三分模也被第三分模的彈性裝置頂起時的示意圖。[〇〇56]圖5B是本發明的再一種優選的用于鋁合金型材成形模具的下模具的第二分模被壓下至第二分模的最低限位點且第三分模也被壓下至第三分模的最低限位點時的示意圖。 [〇〇57]圖5C是本發明的再一種優選的用于鋁合金型材成形模具加工得到的鋁合金型材的立體示意圖。【具體實施方式】
[0058]以下結合附圖和具體實例對本發明作進一步詳細的說明。為了論述的方便，采用 “上”、“下”、“左”、“右”對各個示意圖中的方位進行指示，有利于論述的展開。
[0059]如圖1所示，本發明提供了一種優選的用于鋁合金型材成形模具。此處的鋁合金型材中，可以包括其他各種金屬元素，比如當加入鋰元素時，即為鋁鋰合金型材。各種型材可以是整體型材，也可以是型材零件，對此沒有限制。
[0060]在圖1中，鋁鋰合金型材成形模具包括上模具1和下模具3。上模具1具有凸起部分 11，凸起部分11的兩側為兩個上模具肩部12。下模具3具有與凸起部分11相對應的凹陷部分 31，凹陷部分的兩側為兩個下模具肩部32。上模具肩部12與下模具肩部32的形狀也是相對應的。
[0061]其中，上模具1在型材坯料2的成形過程中不需要加熱。每個下模具肩部32表面下方處都設置有加熱單元6,加熱單元6由溫度控制系統4進行溫度控制。較優選地，加熱單元6 為加熱棒，下模具3的側壁上設有加熱孔，以便于加熱棒的放置。更優選地，下模具肩部32表面下方處還設置有熱電偶7,由熱電偶7測得下模具肩部32的溫度，并傳輸給溫度控制系統 4。最優選地，溫度控制系統4具有反饋控制功能，通過熱電偶7實時測量下模具肩部32的溫度，進而調節電源參數，從而將下模具肩部32的溫度穩定在設定溫度。
[0062]本發明的用于鋁合金型材成形模具，不僅能夠用于型材坯料2為薄壁平板的簡單情形，型材坯料2還可以是各種復雜形狀，本領域技術人員能夠理解，此時的鋁合金型材成形模具中的上模具1和下模具3與復雜形狀的型材坯料2是相適配的。
[0063]如圖2所示，為各種復雜形狀的型材坯料2的剖面圖。當各種復雜形狀的型材坯料2 經過了本發明的用于鋁合金型材成形模具的成形加工后，最后能夠形成如圖3所示的合金型材，為了更好地展示成型后的鋁合金型材，將其進行上下顛倒過來的展示，更有利于觀察到整個成型后的鋁合金型材。具體而言，以圖觀察的方向作為正面方向，那么，從成形模具側面方向觀察，圖2(i)中的型材坯料2主要呈丁字形；圖2(ii)和(iii)中的型材坯料2主要呈L形。并且，在丁字形和L形的端部還可以設有轉彎部，比如直角轉彎部或者圓弧轉彎部等。
[0064]以下部分，詳細介紹采用上述用于鋁合金型材成形模具對鋁合金型材的優選的成形方法，包括如下步驟:
[0065](a)在型材坯料2表面涂覆潤滑劑，避免型材坯料2與上模具1或下模具3發生粘附。 步驟為優選步驟，不是必不可少的。
[0066](b)使型材坯料2位于上模具1和下模具3之間，并放置于下模具3上。
[0067](c)加熱下模具3的加熱單元6,使下模具肩部32達到待加工的型材坯料2成形所需溫度。較優選地，成形所需溫度在110-160°C之間。更優選地，使下模具肩部32比待加工的型材坯料2成形所需溫度高5-10°C。
[0068](d)當位于下模具肩部32處的所述型材坯料2被加熱到成形所需溫度時，上模具1 朝向下模具3進行下壓，對所述型材坯料2進行成形。較優選地，型材坯料2從被下模具肩部 32加熱至成形所需溫度的時間短于8分鐘。
[0069](e)關閉加熱單元6,待冷卻后獲得成形后的合金型材。
[0070]通過圖1，可以看出，在下壓時，上模具1的凸起部分11能夠精確地把型材坯體2的中部受壓部分壓入到下模具3的凹陷部分中去。與此同時，位于凸起部分11兩側上模具肩部12和位于凹陷部分31兩側的下模具肩部32能夠有力地夾持住型材坯料2的兩側的非受壓部分。由此實現精確的下壓成形過程。[0071 ] 較優選地，對于上述步驟(d)，可以在型材坯料2上涂覆溫度指示材料，當溫度指示材料開始進行溫度指示時，即認為位于下模具肩部32處的型材坯料2被加熱到成形所需溫度，進而上模具1朝向下模具3進行下壓，對型材坯料2進行成形。溫度指示材料可以有很多種，比如熔化溫度指示材料，再比如顏色溫度指示材料。
[0072]具體而言，型材坯料2上涂覆有的溫度指示材料為熔化溫度指示材料，在步驟(d) 中，當溫度指示材料開始熔化時，即認為位于下模具肩部32處的型材坯料2被加熱到成形所需溫度，進而上模具1朝向下模具3進行下壓，對型材坯料2進行成形。
[0073]再具體而言，型材坯料2上涂覆有的溫度指示材料為顏色溫度指示材料，在步驟 (d)中，當溫度指示材料開始變色時，即認為位于下模具肩部32處的型材坯料2被加熱到成形所需溫度，進而上模具1朝向下模具3進行下壓，對型材坯料2進行成形。
[0074]用于鋁合金型材成形模具的鋁合金型材成形方法適用于不同形狀的鋁鋰合金型材的成形制造，比如圖2中所示的各種復雜形狀的型材坯料2,在經過上述成形方法的成形加工后，最后能夠形成如圖3所示的合金型材。本發明的成形方法操作簡單、成形精確高、對型材的厚度和強度沒有限制。
[0075]本發明的上述具體實施例相比現有技術具有以下優點:
[0076]采用本發明的成形模具和成形方法實現了鋁鋰合金壓下陷結構件的成形，本發明的成形方法工藝方便、裝置簡單，其成形過程容易控制，可用于批量零件的生產。本發明成形模具結構可靠，成形方法操作簡單、成形效率高、適用于多種截面形狀、截面厚度和材料強度航空型材零件的制造。本發明采用僅對下模具采取加熱方式，相對于加熱爐直接加熱、 上下模具全部加熱等方式，本方法簡化了上模具結構，無需對上模具進行加熱，節約加熱成本和模具制造費用，因此大大降低型材零件成本，屬于綠色制造技術。[〇〇77]根據本發明的另一種優選方式，如圖4A、圖4B所示的用于鋁合金型材成形模具的下模具，上模具1〇〇具有凸起部分111和一個肩部112。下模具300包括兩個下模具的分模，分別為緊密相鄰布置的下模具第一分模301和下模具第二分模302。[0〇78]較優選地，在下模具第一分模301的上表面下方處設置有第一分模加熱單元61，用于對待加工型材坯料進行加熱，第一分模加熱單元61由溫度控制系統(圖中未示出)進行溫度控制。同樣優選地，在下模具第二分模302的上表面下方處設置有第二分模加熱單元62， 用于對待加工型材坯料進行加熱，第二分模加熱單元62由溫度控制系統(圖中未示出)進行溫度控制。[〇〇79]較優選地，下模具第一分模301是固定的，較優選地，也可以布置有第一分模熱電偶71，其具體的加熱方式與前述圖1中所示的固定下模具300是類似的，故不贅述。此時，下模具第二分模302受到此分模對應的第二分模彈性裝置92和第二分模限位裝置82的控制。 第二分模彈性裝置92使得此分模能夠沿著壓模方向(即圖4A或圖4B的上下方向)往返活動。 如圖4A所示，當待加工型材坯料200被第二分模加熱單元62加熱時，第二分模302對應的第二分模彈性裝置92能夠推動(頂起)第二分模302的上表面并與待加工型材坯料200的下表面接觸，以實現第二分模302的第二分模加熱單元62對待加工型材坯料200的加熱。作為一種極為具體的實施方式，如圖4A和圖4A所示，第二分模彈性裝置92是彈簧，第二分模限位裝置82是墊磚。根據實際需要，彈性裝置還能夠選擇橡膠方式、液壓方式、氣缸方式等，限位裝置能夠選擇各種硬接觸式或緩沖接觸式的限位結構。
[0080]較優選地，下模具的第二分模302的上表面的下方處設置有第二分模熱電偶72,由第二分模熱電偶72測得下模具的第二分模302的上表面的溫度，并傳輸給溫度控制系統(圖中未示出)。最優選地，溫度控制系統具有反饋控制功能，通過第二分模熱電偶72實時測量下模具的第二分模302的上表面的溫度，進而調節電源參數，從而將下模具第二分模302的上表面的溫度穩定在設定溫度。[〇〇811如圖4B所示，當加熱完成并開始由上模具100對待加工型材坯料200進行下壓時， 第二分模302的在其對應的第二分模限位裝置82的控制下能夠到達的最低限位點。第一分模301和第二分模302聯合形成的下模具300的上表面，此上表面與上模具100的下表面能夠形成表面形狀的對應配合。如圖4C所示，為最后壓模成型后的鋁合金型材的立體示意圖，為了更好地展示成型后的鋁合金型材，將其進行上下顛倒過來的展示，更有利于觀察到整個成型后的鋁合金型材。
[0082]根據本發明的再一種優選方式，如圖5A、圖5B所示的用于鋁合金型材成形模具的下模具，上模具1〇〇具有凸起部分111和第一肩部112、第二肩部113。下模具300包括三個下模具的分模，分別為緊密相鄰布置的下模具第一分模301、下模具第二分模302、下模具第三分模303。[0〇83]較優選地，在下模具第一分模301的上表面下方處設置有第一分模加熱單元61，用于對待加工型材坯料進行加熱，第一分模加熱單元61由溫度控制系統(圖中未示出)進行溫度控制。同樣優選地，在下模具第二分模302的上表面下方處設置有第二分模加熱單元62， 用于對待加工型材坯料進行加熱，第二分模加熱單元62由溫度控制系統(圖中未示出)進行溫度控制。同樣優選地，在下模具第三分模303的上表面下方處設置有第三分模加熱單元 63,用于對待加工型材坯料進行加熱，第三分模加熱單元63由溫度控制系統(圖中未示出) 進行溫度控制。[〇〇84]較優選地，下模具第一分模301是固定的，較優選地，也可以布置有第一分模熱電偶71，其具體的加熱方式與前述圖1中所示的固定下模具300是類似的，故不贅述。此時，下模具第二分模302受到此分模對應的第二分模彈性裝置92和第二分模限位裝置82的控制。 第二分模彈性裝置92使得此分模能夠沿著壓模方向(即圖4A或圖4B的上下方向)往返活動。 如圖4A所示，當待加工型材坯料200被第二分模加熱單元62加熱時，第二分模302對應的第二分模彈性裝置92能夠推動(頂起)第二分模302的上表面并與待加工型材坯料200的下表面接觸，以實現第二分模302的第二分模加熱單元62對待加工型材坯料200的加熱。非常類似地，下模具第三分模302受到此分模對應的第三分模彈性裝置93和第三分模限位裝置83 的控制。第三分模彈性裝置93使得此分模能夠沿著壓模方向(即圖5A或圖5B的上下方向)往返活動。如圖5A所示，當待加工型材坯料200被第三分模加熱單元63加熱時，第三分模303對應的彈性裝置93能夠推動(頂起)第三分模303的上表面并與待加工型材坯料200的下表面接觸，以實現第三分模303的第三分模加熱單元63對待加工型材坯料200的加熱。[〇〇85]較優選地，下模具的第二分模302的上表面的下方處設置有第二分模熱電偶72,由第二分模熱電偶72測得下模具的第二分模302的上表面的溫度，并傳輸給溫度控制系統(圖中未示出)；類似地，下模具的第三分模303也設置有第三分模熱電偶73。最優選地，溫度控制系統具有反饋控制功能，通過第二分模熱電偶72實時測量下模具的第二分模302的上表面的溫度，進而調節電源參數，從而將下模具第二分模302的上表面的溫度穩定在設定溫度;類似地，第三分模303也是如此設置。[〇〇86]如圖4B所示，當加熱完成并開始由上模具100對待加工型材坯料200進行下壓時， 第二分模302的在其對應的第二分模限位裝置82的控制下能夠到達的最低限位點;類似地， 第三分模303的在其對應的第三分模限位裝置83的控制下能夠到達的最低限位點。第一分模301、第二分模302和第三分模303聯合形成的下模具300的上表面，此上表面與上模具100 的下表面能夠形成表面形狀的對應配合。如圖5C所示，為最后壓模成型后的鋁合金型材的立體示意圖，為了更好地展示成型后的鋁合金型材，將其進行上下顛倒過來的展示，更有利于觀察到整個成型后的鋁合金型材。[〇〇87] 對于圖4A、圖4B、圖4C和圖5A、圖5B、圖5C中的實施例，各個加熱單元和各個熱電偶可以布置在下模具的對應的分模上表面的靠近兩端處或靠近一端處，也可以布置在對應的分模上表面的中間處，也能夠配合使用，這是可以根據具體情況選擇的。[〇〇88]以上，分別對如圖4A、圖4B、圖4C所示的另一種實施例和如圖5A、圖5B、圖5C所示的再一種實施例的結構和形狀進行了詳細地描述。鑒于后一種實施例更具有一般性，因此，以下部分，根據圖5A、圖5B、圖5C，詳細介紹采用后一種用于鋁合金型材成形模具對鋁合金型材的優選的成形方法，包括如下步驟:
[0089](a)調節下模具的各個能夠活動的分模對應的限位裝置的最低限位點，使各個分模所聯合形成的下模具的上表面與上模具的下表面能夠形成表面形狀的對應配合；
[0090](b)在型材坯料表面涂覆潤滑劑，避免型材坯料與上模具或所述下模具發生粘附。
[0091](c)使型材坯料位于上模具和下模具之間，并放置于下模具上；
[0092](d)各個能夠活動的分模對應的彈性裝置推動此分模的上表面與待加工型材坯料的下表面接觸；
[0093](e)加熱下模具的各個分模的加熱單元，使各個分模的加熱單元附近的上表面處的溫度達到待加工的型材坯料成形所需溫度。較優選地，所述成形所需溫度在110_160°C之間。
[0094](f)當各個分模的加熱單元附近的上表面處的溫度達到待加工的型材坯料成形所需溫度時，上模具朝向下模具進行下壓，對型材坯料進行成形；
[0095](g)關閉加熱單元，待冷卻后獲得成形后的合金型材。
[0096]對于上述對鋁合金型材的優選的成形方法中，在本發明第一個實施例中具體描述的各種優選技術方案，也都能夠在此實施例的成形方法中予以運用。[〇〇97]如圖5A、圖5B、圖5C所示，成形后的合金型材呈現出連續的臺階形狀。事實上，可以采用更多的分模，比如第四分模、第五分模等。通過下模具的各個分模的聯合使用，通過調節各個可活動分模的最低限位點，使得聯合形成的下模具的上表面與上模具的下表面能夠形成表面形狀的對應配合，就能夠實現此下模具與各種不同的上模具的相應配合，具有很強的通用性。[〇〇98]特別地，當下模具300由三個分模組成，其中，第一分模301和第三分模303都為固定分模，第一分模301和第三分模303的上表面齊平，第二分模302為活動分模且其最低限位點低于第一分模301和第三分模303的上表面時，即能實現與本發明的第一個實施例相同的技術效果。本實施例還能夠通過調節第二分模限位裝置82的最低限位點，進而調節第二分模的下凹程度，具體而言，可以根據需要，把第二分模限位裝置82(比如墊磚)的最低限位點調節地較高或較低(比如把墊磚設置得較厚或較薄)，這是本發明的第一個實施例所不能實現的技術優勢。
[0099]在此另一種和再一種實施例中，也能夠實現對于圖2所述的各種截面的待加工的型材坯料的壓膜加工，比如截面主要呈丁字形或L形，只要把上模具和下模具做成適配的形狀即可，與本發明第一個實施例中的方法是相同原理，故不贅述。[〇1〇〇]在此優選實施例中，本發明的第一個實施例中所用到的各種溫度指示材料也是適用的，比如熔化溫度指示材料或顏色溫度指示材料等。其原理與本發明的第一個實施例中的相同，故不再贅述。
[0101]本發明的另一種和再一種實施例相比現有技術具有以下優點:
[0102]采用本發明的成形模具的下模具包含多個下模具分模，其中至少一部分下模具分模是能夠沿著壓膜方向進行上下活動的，并且輔之以彈性裝置和限位裝置，能夠通過調節各個分模纖維裝置的最低限位點，聯合形成各種下模具的上表面形狀，與對應的上模具進行相應配合，具有極強的通用性。由于可以采用多個下模具分模，因此，本發明的成形模具能夠用于加工多個臺階的不規律形狀的型材坯料，具有廣泛用途。能夠根據需要把各個加熱單元和各個熱電偶可以布置在下模具的對應的分模上表面的靠近兩端處或靠近一端處， 也可以布置在對應的分模上表面的中間處，根據具體的加熱需要進行布置。
[0103]對實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的實施例，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍內。綜上所述僅為發明的較佳實施例而已，并非用來限定本發明的實施范圍。 即凡依本發明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術范疇。
【主權項】
1.一種用于鋁合金型材成形模具，包括上模具(1)和下模具(3)，其特征在于， 所述上模具(1)具有凸起部分(11)，所述凸起部分(11)的兩側為兩個上模具肩部(12)， 所述下模具3具有與所述凸起部分(11)相對應的凹陷部分(31)，所述凹陷部分的兩側為兩個下模具肩部(32)，所述每個下模具肩部(32)表面下方處都設置有加熱單元(6)，所述加熱單元(6)由溫度控制系統(4)進行溫度控制。2.根據權利要求1所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，所述鋁合金型材為鋁鋰合金型材。3.根據權利要求1或2所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，所述下模具肩部(32)表面下方處設置有熱電偶(7)，由所述熱電偶(7)測得所述下模具肩部(32)的溫度，并傳輸給所述溫度控制系統(4)。4.根據權利要求1或2所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，所述溫度控制系統(4)具有反饋控制功能，通過熱電偶(7)實時測量下模具肩部(32)的溫度，進而調節外部的電源參數，從而將所述下模具肩部(32)的溫度穩定在設定溫度。5.根據權利要求4所述的鋁合金型材成形模具，從成形模具的側面方向觀察，待加工的型材坯料(2)主要呈丁字形或L形，所述上模具(I)和所述下模具(3)結合之后，能夠用于對所述型材坯料(2)成型。6.根據權利要求4所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，所述丁字形或直角形的端部設有轉彎部。7.—種采用權利要求1-6中任意一種用于鋁合金型材成形模具的鋁合金型材成形方法，包括如下步驟: (b)使所述型材坯料(2)位于所述上模具(I)和所述下模具(3)之間，并放置于所述下模具⑶上； (c)加熱所述下模具(3)的所述加熱單元(6)，使所述下模具肩部(32)達到待加工的所述型材坯料(2)成形所需溫度； (d)當位于所述下模具肩部(32)處的所述型材坯料(2)被加熱到成形所需溫度時，所述上模具(I)朝向所述下模具(3)進行下壓，對所述型材坯料(2)進行成形； (e)關閉所述加熱單元(6)，待冷卻后獲得成形后的合金型材。8.根據權利要求7所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，在步驟(c)中，所述成形所需溫度在110-160 °C之間。9.根據權利要求7所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，在步驟(b)之前，還包括如下步驟(a): (a)在所述型材坯料(2)表面涂覆潤滑劑，避免所述型材坯料(2)與所述上模具(I)或所述下模具(3)發生粘附。10.根據權利要求7所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料(2)上涂覆有溫度指示材料，在步驟(d)中，當所述溫度指示材料開始進行溫度指示時，即認為位于所述下模具肩部(32)處的所述型材坯料(2)被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具(I)朝向所述下模具(3)進行下壓，對所述型材坯料(2)進行成形。11.根據權利要求10所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料(2)上涂覆有的溫度指示材料為熔化溫度指示材料，在步驟(d)中，當所述溫度指示材料開始熔化時，即認為位于下模具肩部(32)處的所述型材坯料(2)被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具(I)朝向下模具(3)進行下壓，對所述型材坯料(2)進行成形。12.根據權利要求10所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料(2)上涂覆有的溫度指示材料為顏色溫度指示材料，在步驟(d)中，當所述溫度指示材料開始變色時，即認為位于下模具肩部(32)處的所述型材坯料(2)被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具I朝向所述下模具(3)進行下壓，對所述型材坯料(2)進行成形。13.根據權利要求7所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，在步驟(d)中，所述型材坯料(2)從被所述下模具肩部(32)加熱至成形所需溫度的時間短于8分鐘。14.根據權利要求7或8所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，使所述下模具肩部(32)比待加工的所述型材坯料(2)成形所需溫度高5-10°C。15.一種用于鋁合金型材成形模具，包括上模具和下模具，其特征在于， 所述上模具具有凸起部分和至少一個肩部， 所述下模具至少包括兩個下模具的分模，各個下模具的分模緊密相鄰布置， 其中，對于任意兩個相鄰的下模具的分模，至少一個下模具的分模的上表面下方處設置有加熱單元，用于對待加工型材坯料進行加熱，所述加熱單元由溫度控制系統進行溫度控制， 其中，對于任意兩個相鄰的下模具的分模，至少一個下模具的分模受到此分模對應的彈性裝置和限位裝置的控制，所述彈性裝置使得此分模能夠沿著壓模方向往返活動，其中，當待加工型材坯料被所述加熱單元加熱時，所述分模對應的所述彈性裝置能夠推動此分模的上表面與待加工型材坯料的下表面接觸，以實現此分模的加熱單元對待加工型材坯料的加熱；當加熱完成并開始由上模具對待加工型材坯料進行下壓時，各個相鄰的所述分模的在各自分模對應的所述限位裝置的控制下能夠到達的最低限位點，各個分模所聯合形成的下模具的上表面與所述上模具的下表面能夠形成表面形狀的對應配合。16.根據權利要求15所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，所述下模具包括兩個分模，其中， 一個分模是不能活動的，另一個分模是能活動的;或者兩個分模都是能夠活動的。17.根據權利要求15所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，所述下模具包括三個分模，其中， 位于兩邊的兩個分模是固定的;位于中間的一個分模是能夠活動的。18.根據權利要求15所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，對于下模具中的每個能夠沿著壓模方向往返活動的分模，此分模對應的所述限位裝置的最低限位點能夠在壓模方向上進行高低調節。19.根據權利要求15所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，各個能夠活動的分模所對應的所述彈性裝置是:彈簧式、橡膠式、液壓式或氣壓式。20.根據權利要求15所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，所述鋁合金型材為鋁鋰合金型材。21.根據權利要求15所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，下模具的各個分模的上表面的下方處設置有熱電偶，由所述熱電偶測得下模具的各個分模的上表面的溫度，并傳輸給所述溫度控制系統。22.根據權利要求15所述的鋁合金型材成形模具，其特征在于，所述溫度控制系統具有反饋控制功能，通過熱電偶實時測量下模具的各個分模的所述加熱單元附近的上表面處的溫度，進而調節外部的電源參數，從而將各個所述分模的所述加熱單元附近的上表面處的溫度穩定在設定溫度。23.—種采用權利要求15-22中任意一種用于鋁合金型材成形模具的鋁合金型材成形方法，包括如下步驟: (a)調節下模具的各個能夠活動的分模對應的限位裝置的最低限位點，使各個分模所聯合形成的下模具的上表面與上模具的下表面能夠形成表面形狀的對應配合； (c)使型材坯料位于上模具和下模具之間，并放置于下模具上； (d)各個能夠活動的分模對應的彈性裝置推動此分模的上表面與待加工型材坯料的下表面接觸； (e)加熱下模具的各個分模的加熱單元，使各個分模的加熱單元附近的上表面處的溫度達到待加工的型材坯料成形所需溫度； (f)當各個分模的加熱單元附近的上表面處的溫度達到待加工的型材坯料成形所需溫度時，上模具朝向下模具進行下壓，對型材坯料進行成形； (g)關閉加熱單元，待冷卻后獲得成形后的合金型材。24.根據權利要求23所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，在步驟(e)中，所述成形所需溫度在110-160 °C之間。25.根據權利要求23所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，在步驟(a)和步驟(c)之間，還包括如下步驟(b): (b)在所述型材坯料表面涂覆潤滑劑，避免所述型材坯料與所述上模具或所述下模具發生粘附。26.根據權利要求23所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料上涂覆有溫度指示材料，在步驟(f)中，當所述溫度指示材料開始進行溫度指示時，即認為位于所述下模具的各個分模的加熱單元附近的上表面處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。27.根據權利要求26所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料上涂覆有的溫度指示材料為熔化溫度指示材料，在步驟(f)中，當所述溫度指示材料開始熔化時，即認為位于所述下模具的各個分模的加熱單元附近的上表面處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。28.根據權利要求26所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，所述型材坯料上涂覆有的溫度指示材料為顏色溫度指示材料，在步驟(f)中，當所述溫度指示材料開始變色時，即認為位于所述下模具的各個分模的加熱單元附近的上表面處的所述型材坯料被加熱到成形所需溫度，進而所述上模具朝向所述下模具進行下壓，對所述型材坯料進行成形。29.根據權利要求23所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，在步驟(f)中，所述型材坯料被所述下模具的各個分模的加熱單元附近的上表面加熱至成形所需溫度的時間短于8分鐘。30.根據權利要求23或24所述的鋁合金型材成形方法，其特征在于，使各個分模的加熱單元附近的上表面的溫度比待加工的所述型材坯料(2)成形所需溫度高5-10°C。
【文檔編號】B21D37/10GK105945146SQ201610292802
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】陳保國, 何雪婷, 尹鉑淞, 陳偉忠
【申請人】中國商用飛機有限責任公司, 上海飛機制造有限公司