專利名稱：管材內(nèi)高壓成形異型截面密封方法及密封沖頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種管材成形的密封方法及密封沖頭。
技術背景近年來，隨著汽車產(chǎn)量和保有量的持續(xù)高速增長，對社會能源供給、環(huán)境保 護和交通安全帶來日益巨大的影響，而汽車的輕量化設計與制造是實現(xiàn)節(jié)能減排 的重要手段和方法，也是現(xiàn)代制造技術發(fā)展的趨勢之一。汽車的輕量化除了通過 采用高強鋼、鋁鎂合金、工程塑料、復合材料代替鋼鐵材料途徑外，通過采用先 進的設計理念，獲得最佳的工程組合、最佳的加載變化、均勻結構和最佳幾何形 狀以及采用先進的成形工藝來制造零件也是汽車輕量化的有效途徑。根據(jù)統(tǒng)計，對于一定的減重目標，采用工程設計和制造減重的貢獻大約為30% 40%，采用輕 量化材料減重的貢獻大約為60% 70%。異型變截面空心結構設計通過合理的變截面設計，適應不同的載荷條件，既 減輕結構的質(zhì)量又充分利用材料的強度和剛度，是目前汽車結構減重的重要途 徑。但傳統(tǒng)的沖壓焊接工藝在制造異型變截面空心結構件時存在著焊接法蘭邊增 加零件質(zhì)量，截面為非封閉結構降低強度等問題。目前異型變截面空心結構一般 采用內(nèi)高壓成形工藝制造，其工藝過程為 一、將直管坯彎曲成和零件軸線相同 或相近的形狀(如果需要的情況下)；二、通過機械擠壓或其它預成形方式將管材的截面預先變形，使其小于模具型腔的寬度(如果需要的情況下)；三、將管 坯放到內(nèi)高壓成形模具中，加壓使管材發(fā)生塑性變形和模具貼合成形為所需的工 件。內(nèi)高壓成形的壓力很高，可以達到400MPa，在這么高的壓力下，管材的密封 是成形的關鍵，目前采用的密封方式主要是圓形截面密封，借助于圓形的對稱性， 采用圓形截面實現(xiàn)管材的密封。圓形截面密封的局限性是僅限于管材的端面形狀 是圓形截面。如果待加工零件的端'面是非圓截面，例如矩形、梯形或其它異型截 面形狀，為了實現(xiàn)密封，需要增加一段過渡段，將非圓截面過渡成圓形截面，這 樣勢必會造成過渡段形狀復雜，浪費管材，材料的利用率低。例如，零件長度為 800ram,每端過渡段100mm，兩端過渡段共200rara，坯料的長度為1000ram，材料利用率僅為80%。零件的長度越短，材料的利用率越低，當零件的長度為200mm時， 材料的利用率只有50%。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供了一種管材內(nèi)高壓成形異型截面密封方法及密封沖頭， 它解決了現(xiàn)有的異型截面構件內(nèi)高壓成形時需將待加工的管坯的兩端分別預留 一段過渡段，并將該非圓截面過渡段加工成圓形截面用來密封，以致造成模具、 管材的浪費的問題。本發(fā)明的技術方案是 一種管材內(nèi)高壓成形異型截面密封方法，它是按照以 下步驟實現(xiàn)的 一、將管坯端部截面預先變形，使端部截面變?yōu)楹湍＞咝颓唤孛?相同或相近的形狀，然后將管坯放在下模具中，閉合上模具；二、將管坯的兩端 直接用密封沖頭密封，向管坯內(nèi)充入液體；三、么合管坯加壓0 400MPa并將管坯 兩端的密封沖頭同時沿管坯軸向向內(nèi)推進；四、卸壓并將異形截面密封沖頭回位， 即成形所需工件。前面所述方法的實現(xiàn)必須借助密封沖頭才能實現(xiàn)，所述密封沖頭由矯正段、 密封段、密封連接桿組成，所述矯正段、密封段和密封連接桿由前至后依次固接 形成一體，所述矯正段的前端設有過渡圓角，所述密封段的橫截面積小于密封連 接桿的橫截面積，所述矯正段的橫截面積由非連接端至連接端逐漸變大。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明方法具有密封效果好、節(jié)約管坯材料等優(yōu) 點，對于異型截面密封，取消了待加工零件的過渡段，材料的利用率理論上達到 了 100%。實際上只需要很短的一段密封段，例如對于坯料長度為lOOOnim，每端 的密封段長度為lOmm，可加工的零件長度能夠ii到980mm，材料的實際利用率也 達到了98%。同時，本發(fā)明的異形蝕面密封沖頭具有截面形式變化自由、通用性 好、密封段短、節(jié)省能源的優(yōu)點。


圖1是將本發(fā)明的密封沖頭安裝在管坯內(nèi)的結構示意圖，圖2是本發(fā)明的密 封沖頭安裝在成形機上的結構示意圖，圖3是矩形截面密封沖頭的主視圖，圖4 是圖3的左視圖，圖5是梯形截面密封沖頭的主視圖，圖6是圖5的左視圖，圖 7是圖5的俯視圖，圖8是正六邊形截面密封沖頭的主視圖，圖9是圖8的左視 圖，圖10是圖8的俯視圖。
具體實施方式
具體實施方式
一如圖l、圖2所示，本實施方式的管材內(nèi)高壓成形異型截 面密封方法是按照以下步驟實現(xiàn)的 一、將管坯端部截面預先變形，使端部截面 變?yōu)楹湍＞咝颓唤孛嫦嗤蛳嘟男螤?，然后將管坯放在下模具中，閉合上模具； 二、將管坯的兩端直接用密封沖頭密封，向管坯內(nèi)充入液體；三、給.管坯加壓0 400MPa并將管坯兩端的密封沖頭同時沿管坯軸向向內(nèi)推進；四、卸壓并將異形截 面密封沖頭回位，即成形所需工件。
具體實施方式
二如圖l、圖2所示，本實施方式的密封沖頭由矯正段2、 密封段3、密封連接桿4組成，所述矯正段2、密封段3和密封連接桿4由前至 后依次固接形成一體，所述矯正段2的前端設有過渡圓角1，所述密封段3的橫 截面積小于密封連接桿4的橫截面積，所述矯正段2的橫截面積由非連接端至連 接端逐漸變大。通過連接桿4和其它驅(qū)動裝置連接在一起，例如柱塞油缸等，利 用驅(qū)動裝置的運動實現(xiàn)密封載荷的施加。
具體實施方式
三如圖3 4所示，本實施方式所述密封沖頭的橫截面為矩 形。如此設計，適合待加工零件的橫截面為矩形情況下的密封。其它組成和連接 關系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四如圖5 7所示，本實施方式所述密封沖頭的橫截面為梯 形。如此設計，適合待加工零件的橫截面為梯形情況下的密封。其它組成和連接 關系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
五如圖8 10所示，本實施方式所述密封沖頭的橫截面為正 六邊形。如此設計，適合待加工零件的橫截面為正六邊形情況下的密封。其它組 成和連接關系與具體實施方式
二相同。工作原理將管坯.5放在下模具11上并閉合上模具8，在驅(qū)動裝置水平油缸10的驅(qū)動 下，左密封沖頭9、密封沖頭12上的過渡圓角1首先和管坯5接觸，由于矯正段 2的截面尺寸明顯小于管坯5的尺寸，矯正段2很容易進入管坯5內(nèi)部，此后密 封段3進入管坯5，隨后密封連接桿4和管坯5接觸，使管坯5發(fā)生變形和密封 連接桿4貼合緊密，達到密封的效果。密封后，高壓源14通過充液管13給管坯 5的內(nèi)腔充入高壓液體，在內(nèi)壓(高壓液體)、軸向壓力、以及壓力機6聯(lián)合作 用下使管坯貼靠模具內(nèi)部型腔而成形所需的工件(參見圖1和圖2)。
權利要求
1、一種管材內(nèi)高壓成形異型截面密封方法，其特征在于它是按照以下步驟實現(xiàn)的一、將管坯端部截面預先變形，使端部截面變?yōu)楹湍＞咝颓唤孛嫦嗤蛳嘟男螤?，然后將管坯放在下模具中，閉合上模具；二、將管坯的兩端直接用密封沖頭密封，向管坯內(nèi)充入液體；三、給管坯加壓0～400MPa并將管坯兩端的密封沖頭同時沿管坯軸向向內(nèi)推進；四、卸壓并將異形截面密封沖頭回位，即成形所需工件。
2、 實現(xiàn)權利要求1所述方法中的密封沖頭，其特征在于它由矯正段(2)、 密封段(3)、密封連接桿(4)組成，所述矯正段(2)、密封段(3)和密封連接 桿(4)由前至后依次固接形成一體，所述矯正段(2)的前端設有過渡圓角(1)， 所述密封段(3)的橫截面積小于密封連接桿(4)的橫截面積，所述矯正段(2) 的橫截面積由非連接端至連接端逐漸變大。
3、 根據(jù)權利要求2所述的密封沖頭，其特征在于所述密封沖頭的橫截面為 矩形。 '
4、 根據(jù)權利要求2所述的密封沖頭，其特征在于所述密封沖頭的橫截面為 正六邊形。
5、 根據(jù)權利要求2所述的密封沖頭，其特征在于所述密封沖頭的橫截面為 梯形。
全文摘要
管材內(nèi)高壓成形異型截面密封方法及密封沖頭，它涉及一種管材成形的密封方法及密封沖頭。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的異型截面構件內(nèi)高壓成形時需將待加工的管坯的兩端分別預留一段過渡段并加工成圓形截面用來密封，以致造成模具、管材的浪費的問題。本發(fā)明的方法的步驟是將管坯端部截面預先變形，然后將管坯放在下模具中，閉合上模具；將管坯的兩端直接用密封沖頭密封并充入液體；給管坯加壓；卸壓即成形所需工件。密封沖頭的矯正段(2)、密封段(3)和密封連接桿(4)由前至后依次固接形成一體，所述矯正段(2)的前端設有過渡圓角(1)。本發(fā)明方法具有密封效果好、節(jié)約管坯材料等優(yōu)點，本發(fā)明的異形截面密封沖頭具有截面形式變化自由、通用性好、節(jié)省能源的優(yōu)點。
文檔編號B21D26/033GK101259501SQ20081006432
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權日2008年4月18日
發(fā)明者王小松, 苑世劍, 聰 韓 申請人:哈爾濱工業(yè)大學