本發明涉及一種鈦合金薄壁件高溫成形模具，屬于工藝裝備設計及制造。
背景技術：
1、鈦合金因室溫下塑性成形性能差，易產生裂紋等缺陷，一般在高溫下進行塑性成形。鈦合金的熱成形溫度一般在700℃-800℃之間。傳統的鈦合金薄壁件成形方法為先將耦合成形模具放入成形設備進行加熱，待模具溫度升高至成形溫度且溫度均勻后，裝入鈦合金板料，加熱板料數分鐘后合模成形。該成形方法適合于單曲、小型、材料塑性變形較小的零件。但隨著航空航天、兵器、船舶及軌道交通等裝備的發展，越來越多的形狀不規則、曲率變化大的大型化、整體化復雜鈦合金薄壁件被用于裝備研制，此類鈦合金薄壁件采用傳統的鈦合金成形方式時易產生起皺和破裂等成形缺陷，嚴重時甚至損傷成形模具。若將此類薄壁構件拆解成多個零件，則將增加生工序、成本和周期，同時成形質量難以保證。如何實現此類鈦合金薄壁件的精準、高質量成形是亟需解決的難題。因此，急需一種創新的高溫狀態下鈦合金薄壁件精準、高質量成形方法及工裝，以實現復雜鈦合金薄壁構件的整體化、高效率、精準成形。
技術實現思路
1、本發明要解決的技術問題是提供一種鈦合金薄壁件高溫成形模具，該模具設計可在常規鈦合金高溫塑性成形設備上應用，無需研制或采購專用設備；同時，結合鈦合金構件具體結構特征成形時對材料流動的需求(減薄或增厚)，依靠模具上特殊調控裝置的設計，實現鈦合金材料在成形過程中的動態流動控制，使材料實現目的性流動，防止鈦合金薄壁件產生破裂或起皺等缺陷。本發明可有效提升鈦合金薄復雜薄壁構件的成形質量和精度。本發明具體內容，不僅局限于鈦合金板材，對于其他材料在高溫狀態下成形的復雜薄壁構件同樣適用。
2、根據本申請的一個方面，提供一種鈦合金薄壁件高溫成形模具，由上模(1)、下模(2)、上模板料工藝余量區(3)、下模板料工藝余量區(4)、材料流動調控凸臺(5)、材料流動調控凹槽(6)、上模延伸凸臺(7)組成。
3、所述上模(1)與下模(2)上設有形狀相匹配的零件型面區域，用于零件成形。
4、所述上模(1)的零件型面區域以外設有上模板料工藝余量區(3)，上模板料工藝余量區(3)上設有材料流動調控凸臺(5)；
5、所述下模(2)的零件型面區域以外設有下模板料工藝余量區(4)，下模板料工藝余量區(4)上設有材料流動調控凹槽(6)。
6、所述材料流動調控凸臺(5)設于上模(1)的零件型面區域的一側或兩側，具體根據零件結構特征及其成形時材料流動趨勢確定。
7、所述材料流動調控凸臺(5)與材料流動調控凹槽(6)的位置相對應，形狀相匹配，當上模(1)和下模(2)完成合模時，材料流動調控凸臺(5)落入材料流動調控凹槽(6)中，但材料流動調控凸臺(5)與材料流動調控凹槽(6)之間存有間隙δ。
8、所述材料流動調控凸臺(5)設在零件結構特征成形時易起皺部位的對應位置上，同時避開零件結構特征成形時易破裂的部位。
9、所述材料流動調控凹槽(6)橫向貫通下模(2)，防止因封閉結構對材料造成強拉伸應力，導致材料發生破裂。
10、所述間隙δ遵守以下公式：
11、δ＝1.1×t
12、其中t為零件厚度。
13、所述材料流動調控凸臺(5)的截面為矩形或半圓形，任意一處的截面具有相同的形狀和尺寸，邊緣為倒圓角，倒圓角的r按下列公式進行設計：
14、r＝(d-10)÷2；
15、式中d為截面寬度；
16、若d小于10mm，則r＝d÷2；
17、所述材料流動調控凸臺(5)靠近上模(1)的零件型面區域的一側底緣與上模(1)的零件型面區域靠近材料流動調控凸臺(5)的底緣平行，距離l調為：
18、
19、式中h傳為采用傳統耦合模成形過程中，褶皺出現時，上下模之間的高度，h傳可通過成形仿真確定，采用傳統耦合模具進行成形仿真，當仿真過程中材料開始出現褶皺時，上下模具之間的高度即為h傳，α為靠近材料流動調控凸臺(5)的上模(1)的零件型面區域與模具底面所成的銳角，通過計算該零件型面區域與模具底面所成的最大銳角α大和最小銳角α小，按上式即可求出凸臺位置。
20、所述材料流動調控凸臺(5)的長度應比零件結構特征成形時易起皺部位長度兩邊各至少分別長3mm～5mm；
21、所述材料流動調控凸臺(5)的高度h應按下述公式進行設計：
22、h＝h傳+(3mm～5mm)；
23、所述上模(1)的零件型面區域沿零件易破裂端設有上模延伸凸臺(7)，上模延伸凸臺(7)脊線平行于上模板料工藝余量區(3)的平面，上模延伸凸臺(7)的作用在于引導易破裂區前伸，防止成形時，零件有效區域內發生破裂缺陷。
24、根據本申請的另一個方面，提供一種鈦合金薄壁件高溫成形過程中動態調節材料流動、抑制缺陷模具進行鈦合金薄壁件成形的工藝方法，采用上述鈦合金薄壁件高溫成形模具。
25、1)成形所需的板料長度尺寸l按下述公式進行設計：
26、l＝l型+l調+l凹+(50-80mm)
27、式中l型為下模2零件型面處展開料的長度，l凹為材料流動調控凹槽截面的周長，按照零件復雜程度額外增加(50-80mm)余量，用以補充材料流動。
28、2)成形時，隨著上模的下移，材料流動調控凸臺5逐步落入材料流動調控凹槽6中，兩者之間裝載的板料工藝余量部位將被兩者夾緊，從而對該部位對應的零件成形區域的板料起到拉伸作用，防止材料在對應的零件成形區域堆積，進而阻止該部位褶皺的產生。
29、3)同時，延伸凸臺7部位的材料由于彎曲半徑小，將逐漸減薄，其減薄后由于材料與模具的摩擦、干涉等作用，將有效抑制零件易破裂端材料的減薄，防止出現破裂缺陷。
30、4)成形保溫保壓后，即可取出零件，并將板料工藝余量區切割去除，按照理論外形切割出最終零件。
31、本發明提供的鈦合金薄壁件高溫成形過程中動態調節材料流動、抑制缺陷產生工藝方法及模具設計，可在工裝上依據構件結構特征及成形時材料流動趨勢設計調控裝置，通過合理設計調控裝置的大小和位置分布，對失穩起皺區域進行定向消除控制，防止褶皺缺陷的產生，同時，還可保證易破裂處有足夠材料進行補充，防止產生局部破裂。本發明可實現大型、變曲率、復雜結構特征的鈦合金薄壁件的整體高質量精準成形，有力支撐各類復雜裝備的研制與迭代升級。同時，該模具設計及工藝方法無需采用特殊專用設備即可實現鈦合金薄壁件的高質量成形，無需額外設備研發和投入。
1.一種鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
2.根據權利要求1所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
6.根據權利要求5所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
7.根據權利要求6所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
8.根據權利要求5所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
9.根據權利要求7所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，
10.根據權利要求7所述的鈦合金薄壁件高溫成形模具，其特征在于，