一种飞机薄壁零件加工设备及方法与流程

本发明涉及钛合金卷绕成型，具体为一种飞机薄壁零件加工设备及方法。

背景技术：

1、飞机薄壁圆筒零件是通过钛合金薄板绕弯成型的，绕弯是指用侧压轮或者侧压块将钛合金薄板压住、绕着弯曲模逐渐弯曲成形的过程，钛合金薄板由夹紧滑块压紧在可转动的弯曲模具上，在模具旋转和随动侧压块的共同作用下实现型材的弯曲成形。为了克服钛合金在常温下难以成形的缺点，使钛合金能够在控制下成形出精度较高的加工件，采用边加热边弯曲的方式对钛合金进行成形加工能较好地达到目的。

2、现有技术公开了一种用于飞机型材的感应加热拉弯成形装置，使用感应加热系统进行型材加热，其感应加热系统位于拉弯成形装置的外侧，感应线圈位于型材外侧，通电后感应线圈周围产生磁场，型材位于磁场中，通过切割磁力线而温度升高；线圈进给机构安装在拉弯机夹头处，用于完成感应线圈的进给运动。通过成形装置实现飞机型材零件的热拉弯成形，提高了成形精度和组织稳定性，保证成形加工件的表面质量。现有技术还有公开了一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，型材采用自阻加热，温度控制柜控制电阻丝加热和热电偶数据采集；通过设计具有独立保温性质，且成形过程中随型材运动的分段控形控温装置，提高了加热效率和温度控制精度，并实现了常温下难加工金属型材的柔性、高效、低成本的三维热拉弯精确成形。现有技术还公开了一款钛合金型材的电热拉弯机。型材加热系统安装在拉弯机的外围，通过导线连接对型材进行加热；型材通电加热到规定温度后进行拉弯成形，使钛合金塑性提高，变形抗力降低，有效地改善了钛合金的成形性能。成形装置具有加热速度快、温度易于控制的特点。

3、综上，现有技术主要存在以下不足：感应加热拉弯装置无法成形大尺寸的整圆形工件；对于成形二维形状零件工艺流程复杂，生产效率低，也无法成形大尺寸的整圆形工件；由于拉弯本身的工艺特性，只能成形最大220°的弯曲角度的工件，对于成形超过220°的零件，如整圆形零件，却无法做到一次成形，导致生产工件的整体性存在一定缺陷，为此，市面有改进技术提出一种钛合金薄壁圆形零件热绕弯成形装置，包括模具、侧压装置、夹具单元、自阻加热单元、旋转工作台和保温箱，模具上设置有用于容纳薄壁工件的环形凹模，侧压装置可滑动地设置在与模具的环形凹模同一水平面上，夹具单元的一部分设置在模具上，另一部分可滑动地设置在与模具的环形凹模同一水平面上；自阻加热单元的一个电极连接到模具上的那部分夹具单元上，另一个电极连接到夹具单元的可滑动的那部分上；保温箱设置在旋转工作台上。该改进技术称，其能完成大曲率的整圆形钛合金薄壁型材的加工，能够一次成形；

4、然而，通过上述改进技术的说明书部分可以得知，其工作时，工件的一端被设置在旋转工作台上的固定端夹具夹持，另一端被滑动夹具夹持，旋转工作台旋转时，带动工件贴在模具外壁弯绕，存在的问题是，弯绕到末端时，被固定端夹具夹持的首段和与被滑动夹具夹持的末端必然不能成为正圆型，两处夹具发生干涉，且其单个滚子结构进行压料起不到压料作用，夹具松开后存在较大成型回弹，导致弯绕后形成的产品弧度较难达到预设尺寸，所以该技术并未解决一次加工成型完成大曲率的整圆形钛合金薄壁型材的问题。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种飞机薄壁零件加工设备及方法，解决了现有技术中未解决一次加工成型完成大曲率的整圆形钛合金薄壁型材的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种飞机薄壁零件加工设备，包括钛合金板条和底架，所述底架上壁从左到右依次设置有送料箱、加热箱、成型箱，所述送料箱左壁转动连接有送料门，所述成型箱前壁转动连接有出料门，所述送料箱、加热箱中均设置有多组用于将钛合金板条进行传送的送料辊，所述送料箱中设置有用于驱动位于送料箱中的送料辊的送料驱动结构，所述送料箱及加热箱中均设置有用于送料时限制前后位置的宽度限位结构，所述加热箱内部设置有用于对钛合金板条进行加热以方便卷绕成型的加热结构，所述成型箱内壁固定连接有隔板，所述隔板后壁与成型箱内侧壁之间设置有多组用于支撑的加强筋，所述成型箱内部设置有用于将加热后的钛合金板条卷绕成圆筒状的卷绕成型装置。

5、优选的，所述送料箱内侧壁转动连接有多组第一转轴和第二转轴且多组第二转轴分别位于多组第一转轴上方，多组所述第一转轴、第二转轴均呈左右依次分布，所述加热箱内侧壁转动连接有两组第三转轴和第四转轴且两组第四转轴分别位于两组第三转轴上方，两组所述第三转轴和两组第四转轴均呈左右分布，多组所述送料辊分别固定连接在多组第一转轴外壁、多组第二转轴外壁、两组第三转轴外壁以及两组第四转轴外壁，所述加热箱内侧壁且位于两组第三转轴固定连接有绝缘壳体，所述加热结构设置在绝缘壳体内侧壁，所述隔板后壁与成型箱内侧后壁之间通过两组轴承座转动连接有转动柱，所述转动柱前端贯穿隔板内壁并伸出至隔板前侧，所述转动柱前端固定连接有芯轴，所述成型箱内侧壁且位于隔板前侧通过四组支柱固定连接有固定圈，所述固定圈左下角与成型箱左壁均设置有进料口且固定圈的进料口水平高度高于成型箱的进料口，所述卷绕成型装置包括导料结构、成型模具、压料结构、成型驱动结构以及出料结构，所述导料结构设置在成型箱内侧左壁且位于成型箱进料口与固定圈进料口之间，所述成型模具固定连接在芯轴外壁且位于固定圈内侧，所述成型模具正视投影外轮廓呈圆型，所述成型模具、固定圈呈同轴设置，所述压料结构设置在固定圈外壁，所述成型驱动结构设置在成型箱内侧后壁与转动柱之间，所述出料结构设置在隔板后壁与成型模具之间。

6、优选的，所述送料驱动结构包括第一电机和驱动轴，所述第一电机固定连接在底架内侧下壁，所述驱动轴转动连接在底架内侧壁，所述第一电机通过皮带及两组皮带轮带动驱动轴旋转，所述驱动轴通过多组链轮、链条带动多组第一转轴旋转，所述第一转轴通过两组第一齿轮带动与该第一转轴上下相对的第二转轴旋转。

7、优选的，所述宽度限位结构包括多组第五转轴、第七转轴，多组所述第五转轴呈左右分布依次可拆卸连接在送料箱内侧上壁与内侧下壁之间以及加热箱内侧上壁及内侧下壁之间，多组所述第五转轴分别靠近送料箱的前壁以及加热箱的前壁，多组所述第七转轴呈左右分布依次可拆卸连接在送料箱内侧上壁与内侧下壁之间以及加热箱内侧上壁及内侧下壁之间，多组所述第七转轴分别靠近送料箱的后壁以及加热箱的后壁，多组所述第五转轴外壁均转动连接有第一限位辊，多组所述第七转轴外壁均转动连接有第二限位辊，所述钛合金板条经送料辊送料时通过多组第一限位辊、第二限位辊限制前后位置。

8、优选的，所述加热结构包括热反射层、超频电加热线圈，所述热反射层固定连接在绝缘壳体内侧壁，所述超频电加热线圈通过引脚固定连接在绝缘壳体上壁，所述超频电加热线圈侧视投影呈矩形。

9、优选的，所述导料结构包括导料板、两组第一导料辊及两组第二导料辊，所述导料板固定连接在成型箱内侧左壁且与成型箱进料口左右相对，两组所述第一导料辊呈上下分布依次转动连接在导料板前壁，两组所述第二导料辊呈上下分布依次转动连接在导料板前壁且均位于两组第一导料辊右侧，所述成型箱进料口上下方向中心、两组第一导料辊相对一侧之间的间隙高度中心、两组第二导料辊相对一侧之间间隙的高度中心以及固定圈进料口上下方向中心正视投影下位于同一直线上。

10、优选的，所述压料结构包括多组压料辊，多组所述压料辊分别通过一组第六转轴转动连接在固定圈内侧壁，所述固定圈外壁通过两组滑动座滑动连接有两组导向杆，两组所述导向杆远离固定圈中心的一端共同固定连接有顶板，所述固定圈外壁且位于两组导向杆之间固定连接有液压缸，所述液压缸伸出轴端部与顶板固定连接，两组所述导向杆朝向固定圈的一端均贯穿固定圈内壁并均伸出至固定圈内部，所述第六转轴通过两组支座与两组导向杆伸入至固定圈内部的一端转动连接。

11、优选的，所述成型驱动结构包括第二电机、减速器、第二齿轮以及第三齿轮，所述减速器、第二电机按上下分布依次固定连接在成型箱内侧后壁且均位于转动柱下方，所述第二电机伸出轴与减速器输入轴之间通过联轴器固定连接，所述第二齿轮固定连接在减速器输出轴端部，所述第三齿轮固定连接在转动柱外壁且第三齿轮外壁与第二齿轮外壁相啮合。

12、优选的，所述出料结构包括顶料圈和多组顶料气缸，所述顶料圈滑动连接在成型模具外壁，多组所述顶料气缸均固定连接在隔板后壁，多组所述顶料气缸伸出轴均贯穿隔板内壁并均伸出至隔板前侧，多组所述顶料气缸伸出轴端部均与顶料圈后端固定连接。

13、根据上述的一种飞机薄壁零件加工设备的加工方法，所述加工方法包括如下步骤：

14、s1、准备好剪切成预定长度及宽度的钛合金板条，设定好第一电机的转速、第二电机的转速、超频电加热线圈的加热温度以及液压缸的顶出压力，根据钛合金板条厚度调整好上下相邻的送料辊之间间隙，根据钛合金板条宽度调整好前后相邻第一限位辊、第二限位辊之间距离；

15、s2、送料，打开送料门，将钛合金板条从送料箱左侧送入到第一转轴外壁的送料辊和第二转轴外壁的送料辊之间，通过第一电机旋转带动驱动轴旋转，由驱动轴带动送料箱中多组第一转轴旋转，由多组第一转轴带动多组第二转轴旋转，从而带动钛合金板条从左向右送料；

16、s3、加热，当钛合金板条右端途经加热箱时，穿过超频电加热线圈内部，通过超频电加热线圈对位于超频电加热线圈内部范围的钛合金板条迅速加热至卷绕成型温度；

17、s4、卷绕成型，被加热后的钛合金板条继续向右送料，被导料结构引导后送至成型模具和位于成型模具下方且靠左的一组压料辊之间，成型模具通过第二电机带动按正视投影的逆时针方向旋转，通过送料驱动结构的输送力以及成型模具与压料辊之间的压料力，使得加热后的钛合金板条顺着成型模具圆周外壁前进，前进时不断被后续接触到的压料辊压向成型模具外壁，钛合金板条绕成型模具外壁转动一圈时钛合金板条左右两端接近闭合状，从而形成钛合金薄壁圆筒零件；

18、s5、出料，成型模具带动钛合金板条旋转若干圈，待降温定型后，多组液压缸伸出轴伸出，带动压料辊朝向远离成型模具轴心的方向移动，进而松开对钛合金薄壁圆筒零件的压制，打开出料门后，可启动顶料气缸，通过顶料气缸伸出轴伸出，经顶料圈将套在成型模具外壁的钛合金薄壁圆筒零件向前顶出，达到出料的目的。

19、（三）有益效果

20、本发明提供了一种飞机薄壁零件加工设备及方法。具备以下有益效果：

21、1、相比现有技术，该飞机薄壁零件加工设备及方法，钛合金板条通过送料箱送料、加热箱加热后，经由第二电机带动旋转的成型模具以及围绕在成型模具外壁的多组压料辊共同配合弯绕呈整圆状，成型模具配合多组压料辊带动加热后的钛合金板条持续旋转可有效消除成型回弹，降温后零件回弹变形小，尺寸稳定性高，解决了传统技术中无法一次加工成型大型钛合金薄壁圆筒零件的问题。

22、2、相比现有技术，该飞机薄壁零件加工设备及方法，钛合金板条送料过程中，通过多组送料辊配合第一限位辊、第二限位辊、第一导料辊以及第二导料辊进行送料的同时限位，不需要对钛合金板条首尾端固定，解决了传统技术中用于固定的夹具在弯绕时干涉的问题。

23、3、相比现有技术，该飞机薄壁零件加工设备及方法，弯绕成型完成后，可通过顶料气缸带动顶料圈将成品从成型模具上向前顶出，有效的避免了弯绕成型后成品裹在成型模具上较难取下的问题。