專利名稱：一種雙向加壓管材充液成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬壓力加工領(lǐng)域，具體為一種雙向加壓管材充液成形方法。
背景技術(shù)：
汽車輕量化是當(dāng)今汽車制造業(yè)發(fā)展的主潮流，近年來隨著節(jié)能減排要求的日益迫切和輕量化技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車制造領(lǐng)域出現(xiàn)了空心結(jié)構(gòu)件。傳統(tǒng)的空心結(jié)構(gòu)件多采用鍛壓零件焊接而成，其零件應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯，且存在大量的焊縫以及加工殘余量，這些都大大的增加了整車的重量。若采用內(nèi)高壓成形技術(shù)成形空心結(jié)構(gòu)件，不僅能減少焊縫及加工殘余量，減輕整車重量，減少加工道次，降低生產(chǎn)成本，還能有效地提高空心結(jié)構(gòu)件的精度和力學(xué)性能。管材內(nèi)高壓成形技術(shù)利用充入管腔中的具有一定壓力的液體介質(zhì)作為凸模，在液體壓力及管端所施加的軸向力的共同作用下，使管坯發(fā)生變形貼合模具型腔而得到所需幾何形狀的零件。該技術(shù)具有精度高，成形零件質(zhì)量好，可成形特種材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件等優(yōu)點(diǎn)。但受材料力學(xué)性能以及加工工藝的影響，目前許多空心管件仍無法使用內(nèi)高壓成形技術(shù)成形。其主要表現(xiàn)為因管料長徑比較大，對(duì)于工件大膨脹率區(qū)域，膨脹率是指從原始管材周長成為零件最大橫截面周長的變化率，該參數(shù)是衡量管材充液成形難度的一個(gè)重要指標(biāo)，兩端沖頭無法對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效地補(bǔ)料致使該區(qū)域減薄率過大，通常情況下，當(dāng)長徑比大于5、膨脹率大于50%時(shí)，一般金屬材料將難以成形；對(duì)于模具中半徑較小的圓角，成形過程中若壓力過小，則管料難以與其完全貼合，若壓力過大，則管料雖能貼膜，但極易造成成形后的零件壁厚分布不均勻，局部壁厚過度減薄、甚至破裂。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)出一種雙向加壓管材充液成形方法， 它能有效地提高管件充液成形極限，提高零件的成形精度。本發(fā)明提供的一種雙向加壓管材充液成形方法基于管材充液成形技術(shù)，其成形零件具有精度高，成形零件質(zhì)量好，可成形特種材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件等特點(diǎn)。本發(fā)明提出的一種雙向加壓管材充液成形方法，具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一選擇管材作為為坯料，根據(jù)模具的形狀對(duì)管材進(jìn)行預(yù)成型，將預(yù)成型的管坯置于成形設(shè)備的下模中。步驟二 將上模和下模進(jìn)行合模，形成模腔，同時(shí)調(diào)整左沖頭和右沖頭位置，使左沖頭和右沖頭軸線與預(yù)成型的管坯的中心線重合，向預(yù)成型的管坯內(nèi)充入高壓液體，排出預(yù)成型的管坯內(nèi)空氣后，左沖頭和右沖頭軸向相對(duì)進(jìn)給，對(duì)預(yù)成型的管坯進(jìn)行密封。步驟三待預(yù)成型的管坯內(nèi)液體完全密封后，開啟上模的排氣孔，從下模的增壓孔向模腔內(nèi)充入高壓液體，排出模腔內(nèi)空氣后，關(guān)閉上模中排氣孔對(duì)膜腔進(jìn)行密封。步驟四通過溢流閥和高壓源調(diào)節(jié)預(yù)成型的管坯內(nèi)外壓力，開始成形，同時(shí)在成形過程中通過左沖頭和右沖頭軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)預(yù)成型的管坯進(jìn)行補(bǔ)料，模腔內(nèi)多余液體從上模的排氣孔中溢出，溢出量由與排氣孔相連的溢流閥控制。步驟五待預(yù)成型的管坯完全成形后，卸去成形后管件的內(nèi)外壓力，將模腔內(nèi)高壓液體排出。步驟六退出左沖頭和右沖頭，打開模具，取出成形后管件，去除成形后管件的多余材料，得到所需工件。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明提供的一種雙向加壓管材充液成形方法基于管材充液成形技術(shù)，其成形零件具有精度高，成形零件質(zhì)量好，可成形特種材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件等優(yōu)點(diǎn)。(2)；本發(fā)明提供的一種雙向加壓管材充液成形方法，采用管材內(nèi)外雙向加壓的方法，故其成形工件較單向加壓內(nèi)高壓成形具有管件成形極限大、強(qiáng)度和剛度高、工件壁厚分布均勻、材料利用率高、成形零件表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。


圖1 本發(fā)明提供的一種雙向加壓管材充液成形方法所用裝置的結(jié)構(gòu)示意2 本發(fā)明提供的一種雙向加壓管材充液成形方法的流程示意圖。
2-上模；3-預(yù)成型的管坯；4-排氣孔；
6-橡膠密封圈；7-增壓孔；8-下模；
10-高壓源。圖中1-左沖頭；5-右沖頭；9-溢流閥；
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提出的一種雙向加壓管材充液成形方法，該方法所使用的設(shè)備為雙向加壓管材充液成形裝置，如圖1所示，該裝置在現(xiàn)有的內(nèi)高壓成形設(shè)備基礎(chǔ)上改裝而成，即在內(nèi)高壓成形設(shè)備的上模2加開排氣孔4，排氣孔連接有溢流閥9，用于控制排出氣體的流量，在其下模8加開增壓孔7，通過在上模2和下模8內(nèi)增加橡膠密封圈6改善其密封性能，使得上模和下模形成的模腔間能形成封閉液室。該雙向加壓管材充液成形方法包括以下幾個(gè)步驟，如圖2所示步驟一選擇管材作為為坯料，根據(jù)模具的形狀對(duì)管材進(jìn)行預(yù)成型，將預(yù)成型的管坯3置于雙向加壓管材充液成形設(shè)備的下模8當(dāng)中。步驟二 將上模2和下模8進(jìn)行合模，形成模腔，同時(shí)調(diào)整左沖頭1和右沖頭5位置，使左沖頭1和右沖頭5軸線與預(yù)成型的管坯3的中心線重合，向預(yù)成型的管坯3內(nèi)充入高壓液體，排出預(yù)成型的管坯3內(nèi)空氣后，左沖頭1和右沖頭5軸向相對(duì)進(jìn)給(相對(duì)距離減小的方向進(jìn)給)，對(duì)預(yù)成型的管坯3進(jìn)行密封。步驟三待預(yù)成型的管坯3內(nèi)液體完全密封后，開啟上模2的排氣孔4，從下模8的增壓孔7向模腔內(nèi)充入高壓液體，排出模腔內(nèi)空氣后，關(guān)閉上模2的排氣孔4對(duì)膜腔進(jìn)行密封。步驟四通過溢流閥9和高壓源10調(diào)節(jié)預(yù)成型的管坯3內(nèi)外壓力，開始成形，同時(shí)在成形過程中通過左沖頭1和右沖頭5軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)預(yù)成型的管坯3進(jìn)行補(bǔ)料，模腔內(nèi)多余液體從上模2的排氣孔4中溢出，溢出量由與排氣孔4相連的溢流閥9控制。
步驟五待預(yù)成型的管坯3完全成形后，形成所需管件，卸去成形后管件的內(nèi)外壓力，將模腔內(nèi)高壓液體排出。步驟六退出左沖頭1和右沖頭5，打開模具，取出成形后管件，利用機(jī)械加工等方法去除成形后管件的多余材料，即可得所需工件。在上述雙向加壓管材充液成形方法中，為了提高材料的塑性和成形極限，可將預(yù)成型的管坯3內(nèi)外充入的高壓液體介質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)加熱。
權(quán)利要求
1.一種雙向加壓管材充液成形方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟步驟一選擇管材作為為坯料，根據(jù)模具的形狀對(duì)管材進(jìn)行預(yù)成型，將預(yù)成型的管坯置于成形設(shè)備的下模中；步驟二 將上模和下模進(jìn)行合模，形成模腔，同時(shí)調(diào)整左沖頭和右沖頭位置，使左沖頭和右沖頭軸線與預(yù)成型的管坯的中心線重合，向預(yù)成型的管坯內(nèi)充入高壓液體，排出預(yù)成型的管坯內(nèi)空氣后，左沖頭和右沖頭軸向相對(duì)進(jìn)給，對(duì)預(yù)成型的管坯進(jìn)行密封；步驟三待預(yù)成型的管坯內(nèi)液體完全密封后，開啟上模的排氣孔，從下模的增壓孔向模腔內(nèi)充入高壓液體，排出模腔內(nèi)空氣后，關(guān)閉上模中排氣孔對(duì)膜腔進(jìn)行密封；步驟四通過溢流閥和高壓源調(diào)節(jié)預(yù)成型的管坯內(nèi)外壓力，開始成形，同時(shí)在成形過程中通過左沖頭和右沖頭軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)預(yù)成型的管坯進(jìn)行補(bǔ)料，模腔內(nèi)多余液體從上模的排氣孔中溢出，溢出量由與排氣孔相連的溢流閥控制；步驟五待預(yù)成型的管坯完全成形后，卸去成形后管件的內(nèi)外壓力，將模腔內(nèi)高壓液體排出；步驟六退出左沖頭和右沖頭，打開模具，取出成形后管件，去除成形后管件的多余材料，得到所需工件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙向加壓管材充液成形方法，其特征在于所述的步驟一中的成形設(shè)備具體為在內(nèi)高壓成形設(shè)備的上模上設(shè)置有排氣孔，在下模上設(shè)置有增壓孔，排氣孔連接有溢流閥，并上模和下模內(nèi)設(shè)置有橡膠密封圈，使得上模和下模形成的模腔為封閉液室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙向加壓管材充液成形方法，其特征在于所述的步驟二中高壓液體和步驟三中高壓液體為加熱的高壓液體。
全文摘要
本發(fā)明提出一種雙向加壓管材充液成形方法，包括步驟一對(duì)管材進(jìn)行預(yù)成型；步驟二向預(yù)成型的管坯內(nèi)充入高壓液體，對(duì)預(yù)成型的管坯進(jìn)行密封；步驟三開啟排氣孔，從增壓孔向模腔內(nèi)充入高壓液體，排出模腔內(nèi)空氣后對(duì)膜腔進(jìn)行密封；步驟四通過溢流閥和高壓源調(diào)節(jié)預(yù)成型的管坯內(nèi)外壓力，開始成形；步驟五完全成形后，卸去成形后管件的內(nèi)外壓力，將模腔內(nèi)高壓液體排出；步驟六去除零件多余材料。本發(fā)明提供的成形方法基于管材充液成形技術(shù)，其成形零件具有精度高，成形零件質(zhì)量好，可成形特種材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件等優(yōu)點(diǎn)，且具有管件成形極限大、強(qiáng)度和剛度高、工件壁厚分布均勻、材料利用率高、成形零件表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21D26/045GK102228926SQ201110115989
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者王永銘, 謝亞蘇, 郎利輝 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)