本發(fā)明屬于液壓成型技術(shù)，具體涉及一種用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置。

背景技術(shù)：

板材液壓成型技術(shù)是用板料作為原材，通過對板料施加液體壓力使其在給定模具型腔內(nèi)發(fā)生塑性變形，使板材與模具內(nèi)表面貼合，從而得到所需形狀零件的成型技術(shù)。近年來，由于汽車和航空工業(yè)的快速發(fā)展，大量冷成形性能差的材料和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件得到了越來越多的應(yīng)用，這為板材液壓成形技術(shù)的發(fā)展提供了機(jī)遇。板材液壓成形作為一種先進(jìn)的加工工藝，具有模具成本低、 模具制造周期短、 成形極限高等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)工藝相比，液壓成形既節(jié)約了能源，降低了成本，又適應(yīng)了當(dāng)今產(chǎn)品的小批量、多品種的柔性發(fā)展方向，受到世界各國學(xué)者的一致關(guān)注，其中薄板又由于其厚度方向尺寸微小，成形性能較差，所以提高薄板成形性能具有重要意義。

德國學(xué)者S.Novotny等研究了鎂合金和鋁合金液壓熱成形，基于材料性能測試，提高溫度，不同鎂、鋁合金的材料性能行為不同，研究了相應(yīng)材料的合理成形工藝，使之成形性能明顯改善，得到更高的拉深率和延伸率。其成型采用液壓對成型技術(shù)，但是溫?zé)岢尚停?00℃）壓力要達(dá)到350Mpa，對于密封要求高，否則存在安全隱患。哈爾濱工業(yè)大學(xué)蔣萬彪等研制了板材溫?zé)岜硥豪畛尚窝b置，該裝置包括拉深系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和背壓系統(tǒng)等。除了傳統(tǒng)拉深功能外，還可以實(shí)現(xiàn)對顆粒介質(zhì)壓力的主動控制以及對板材法蘭區(qū)的均勻加熱。背壓主要是靠固體顆粒受壓來實(shí)現(xiàn)，固體顆粒做背壓比較適合溫?zé)岢尚?，但是對薄板的成形意義不大，且不能徑向加壓。

中國號201110157894.1公開了《一種提高板材成形極限的方法》，即板材雙向加壓充液且溫?zé)岢尚畏椒ǎ摲椒茉诤艽蟪潭壬咸岣甙宀牡某尚螛O限，但沒有徑向加壓功能。中國號201210080123.1公開了《一種提高板材成形極限的裝置及利用該裝置提高板材成形極限的方法》，解決了現(xiàn)有的用板材成形零件的過程中由于凹模充液室內(nèi)壓力增大，導(dǎo)致懸空區(qū)成形零件局部過度減薄而反脹破裂，板材成形受限制的問題，但凹模充液室內(nèi)壓力不可變，沒有徑向加壓功能。中國號201410065771.9公開了《一種板材柔性多點(diǎn)成形裝置》，成形作用力實(shí)時(shí)可調(diào)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸較大，對于大型板材可行，但是對薄板的成形意義不大。中國號200510047029.6公開了《一種板材液壓或氣壓成形方法及裝置》，根據(jù)要成形的零件底面尺寸加工墊板，調(diào)節(jié)放置在凹模腔中的可動單元群構(gòu)成零件底面輪廓，將墊板放置在可動單元群上，坯料放置在構(gòu)成凹模腔的凹模座上，凹模腔截面尺寸與零件截面相同，坯料上面采用壓板壓邊，液壓或氣壓從壓板內(nèi)導(dǎo)入，驅(qū)動坯料變形與凹模腔側(cè)壁和可動單元群支撐的墊板貼合，成形所需形狀的零件。但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對于大型板材可行，但是對薄板的成形意義不大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置，能有效地改善金屬薄板的塑性成形能力，尤其針對0.01-0.1mm金屬薄板的成形。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置，包括供油系統(tǒng)、第一高壓針閥、第二高壓針閥、上模、下模和油箱，上模和下模對稱分布在待加工的金屬薄板的兩側(cè)，供油系統(tǒng)通過高壓油管分別與上模和下模連接；第一高壓針閥分別與油箱和上模連接，第二高壓針閥分別與下模和供油系統(tǒng)連接。

所述上模頂部中心開有一個(gè)變直徑的第一通孔，第一通孔大直徑端是上模腔，大直徑端位于上模底部，小直徑端通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連；以上模頂部的第一通孔為中心，N個(gè)第六通孔均勻分布在上模頂部，3≤N≤8，上模側(cè)壁上開有一個(gè)與第一通孔垂直相通的第二通孔，第二通孔通過高壓油管與油箱相連，高壓油管與油箱之間設(shè)有第一高壓針閥；上模內(nèi)開有一個(gè)與第二通孔垂直相通的第三通孔，第三通孔的軸線與第一通孔的軸線相平行，第三通孔一端與第二通孔相通，另一端貫穿上模底部。

所述下模頂部中心開有一個(gè)變直徑的第四通孔，第四通孔大直徑端為下模腔，位于下模頂部，且與上模底部的上模腔重合，另一端通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連；以下模頂部的第四通孔為中心，M個(gè)第七通孔均勻分布在下模頂部，M=N，M個(gè)第七通孔的軸線與上模的N個(gè)第六通孔的軸線分別對應(yīng)重合；下模側(cè)壁上開有一個(gè)與第四通孔垂直相通的第五通孔，第五通孔通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連，高壓油管與供油系統(tǒng)之間設(shè)有第二高壓針閥，其中第五通孔不與第七通孔相通。

所述供油系統(tǒng)包括PLC觸摸屏一體機(jī)、液壓站、增壓器、單向閥和電磁溢流閥，PLC觸摸屏一體機(jī)與液壓站通過電線相連，液壓站、增壓器、單向閥通過高壓油管依次相連，電磁溢流閥與PLC觸摸屏一體機(jī)通過電線相連，單向閥通過高壓油管與上模的第一通孔相連，高壓油管與第一通孔之間設(shè)有快速接頭，給上模腔供油；第二高壓針閥通過高壓油管與下模的第五通孔相連，高壓油管與下模的第五通孔之間設(shè)有快速接頭，給下模腔供油；下模的第四通孔下端通過快接接頭與高壓油管一端相連，高壓油管的另一端與電磁溢流閥相連，電磁溢流閥由PLC觸摸屏一體機(jī)控制，電磁溢流閥出口接油箱；上模的第二通孔通過快接接頭與第一高壓針閥連接，第一高壓針閥出口接油箱。

所述待加工的金屬薄板位于上模底部的第一通孔和下模頂部的第四通孔之間，且不遮擋上模的第三通孔。

所述第一通孔與待加工的金屬薄板接觸處設(shè)有倒圓角，所述第四通孔與待加工的金屬薄板接觸處設(shè)有倒圓角。

待加工的金屬薄板與上模底部和下模頂部的接觸面上對稱設(shè)有第一密封圈，形成動密封；上模和下模的合模面之間設(shè)有第二密封圈，形成靜密封，且第二密封圈位于第三通孔與上模外壁之間。

所述下模的下模腔內(nèi)設(shè)有成型模具。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）實(shí)現(xiàn)厚度為0.01-0.1mm金屬薄板的雙面液壓成型。

（2）軟沖頭、凹模成形大大提高金屬薄板成形性能。

（3）在金屬薄板成型過程中，能夠?qū)饘俦“鍙较蚴?，提高金屬薄板的成型性能?/p>

（4）通過PLC觸摸屏一體機(jī)精確控制電磁溢流閥，使高壓油管輸出的壓力可以按照要求變化，從而可以達(dá)到對板材成形過程中加載曲線的精確控制，同時(shí)使得徑向加壓壓力可變、可控。

（5）在下模腔內(nèi)放入不同形狀的模具，成型不同形狀的零件。

（6）因上模和下模對稱性好，可以進(jìn)行正反向超塑性成型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提出的用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置的俯視圖。

圖3為圖2中C-C剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1，一種用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置，包括供油系統(tǒng)、第一高壓針閥6-1、第二高壓針閥6-2、上模7、下模8和油箱9，上模7和下模8對稱分布在待加工的金屬薄板19的兩側(cè)，供油系統(tǒng)通過高壓油管分別與上模7和下模8連接。第一高壓針閥6-1分別與油箱9和上模7連接，第二高壓針閥6-2分別與下模8和供油系統(tǒng)連接。

結(jié)合圖2和圖3，沿上模7頂部中心開有一個(gè)變直徑的第一通孔11，第一通孔11大直徑端是上模腔，大直徑端位于上模7底部，小直徑端通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連；以上模7頂部的第一通孔11為中心，N個(gè)第六通孔12均勻分布在上模7頂部，3≤N≤8，上模7側(cè)壁上開有一個(gè)與第一通孔11垂直相通的第二通孔13，第二通孔13通過高壓油管與油箱9相連，高壓油管與油箱9之間設(shè)有第一高壓針閥6-1。第二通孔13不與第六通孔12相通。上模7內(nèi)開有一個(gè)與第二通孔13垂直相通的第三通孔10，第三通孔10的軸線與第一通孔11的軸線相平行，第三通孔10一端與第二通孔13相通，另一端貫穿上模7底部。

下模8頂部中心開有一個(gè)變直徑的第四通孔15，第四通孔15大直徑端為下模腔，位于下模8頂部，且與上模7底部的上模腔重合，另一端通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連。模具設(shè)置在下模腔內(nèi)。以下模8頂部的第四通孔15為中心，M個(gè)第七通孔16均勻分布在下模8頂部，M=N，M個(gè)第七通孔16的軸線與上模7的N個(gè)第六通孔12的軸線分別對應(yīng)重合。下模8側(cè)壁上開有一個(gè)與第四通孔15垂直相通的第五通孔14，第五通孔14通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連，高壓油管與供油系統(tǒng)之間設(shè)有第二高壓針閥6-2，其中第五通孔14不與第七通孔16相通。

待加工的金屬薄板19位于上模7底部的第一通孔11和下模8頂部的第四通孔15之間，且不遮擋上模7的第三通孔10。第一通孔11與待加工的金屬薄板19接觸處設(shè)有倒圓角，第四通孔15與待加工的金屬薄板19接觸處設(shè)有倒圓角。接觸處設(shè)置倒圓角用于防止板材成型過程中的應(yīng)力集中，第二通孔13用于排氣。待加工的金屬薄板19與上模7底部和下模8頂部的接觸面上，對稱設(shè)有第一密封圈18，形成動密封。上模7和下模8的合模面之間設(shè)有第二密封圈17，形成靜密封。第二密封圈17位于第三通孔10與上模7外壁之間。

供油系統(tǒng)包括PLC觸摸屏一體機(jī)1、液壓站2、增壓器3、單向閥4和電磁溢流閥5，PLC觸摸屏一體機(jī)1與液壓站2通過電線相連，液壓站2、增壓器3、單向閥4通過高壓油管依次相連，電磁溢流閥5與PLC觸摸屏一體機(jī)1通過電線相連，PLC觸摸屏一體機(jī)1通過控制液壓站2的輸出壓力，液壓油從液壓站2輸出后，經(jīng)過增壓器3增壓，再經(jīng)三通，一路經(jīng)單向閥4進(jìn)入上模腔，即單向閥4通過高壓油管與上模7的第一通孔11相連，高壓油管與第一通孔11之間設(shè)有快速接頭，給上模腔供油，上模腔中的液壓油充當(dāng)沖頭，即為軟沖頭。另一路經(jīng)第二高壓針閥6-2進(jìn)入下模腔，即第二高壓針閥6-2通過高壓油管與下模8的第五通孔14相連，高壓油管與下模8的第五通孔14之間設(shè)有快速接頭，給下模腔供油。

下模8的第四通孔15下端通過快接接頭與高壓油管一端相連，高壓油管的另一端與電磁溢流閥5相連，電磁溢流閥5由PLC觸摸屏一體機(jī)1控制，電磁溢流閥5出口接油箱9。上模7的第二通孔13通過快接接頭與第一高壓針閥6-1連接，第一高壓針閥6-1出口接油箱9。

實(shí)施例1

以加工厚度為0.1mm的金屬薄板為例。所采用的薄板材料為304不銹鋼，薄板截面為圓形，直徑為16mm，厚度為0.1mm。

結(jié)合圖1，一種用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置，包括供油系統(tǒng)、第一高壓針閥6-1、第二高壓針閥6-2、上模7、下模8和油箱9，上模7和下模8對稱分布在待加工的金屬薄板19的兩側(cè)，供油系統(tǒng)通過高壓油管分別與上模7和下模8連接。第一高壓針閥6-1分別與油箱9和上模7連接，第二高壓針閥6-2分別與下模8和供油系統(tǒng)連接。

結(jié)合圖2和圖3，沿上模7頂部中心開有一個(gè)變直徑的第一通孔11，第一通孔11大直徑端是上模腔，大直徑端位于上模7底部，小直徑端通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連；以上模7頂部的第一通孔11為中心，四個(gè)第六通孔12呈十字對稱均勻分布在上模7頂部，上模7側(cè)壁上開有一個(gè)與第一通孔11垂直相通的第二通孔13，第二通孔13通過高壓油管與油箱9相連，高壓油管與油箱9之間設(shè)有第一高壓針閥6-1。上模7內(nèi)開有一個(gè)與第二通孔13垂直相通的第三通孔10，第三通孔10的軸線與第一通孔11的軸線相平行，第三通孔10一端與第二通孔13相通，另一端貫穿上模7底部。

下模8頂部中心開有一個(gè)變直徑的第四通孔15，第四通孔15大直徑端為下模腔，位于下模8頂部，且與上模7底部的上模腔重合，另一端通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連。以下模8頂部的第四通孔15為中心，四個(gè)第七通孔16呈十字對稱均勻分布在下模8頂部，四個(gè)第七通孔16與上模7的第六通孔12重合。下模8側(cè)壁上開有一個(gè)與第四通孔15垂直相通的第五通孔14，第五通孔14通過高壓油管與供油系統(tǒng)相連，高壓油管與供油系統(tǒng)之間設(shè)有第二高壓針閥6-2。

待加工的金屬薄板19位于上模7底部的第一通孔11和下模8頂部的第四通孔15之間，且不遮擋上模7的第三通孔10。第一通孔11與待加工的金屬薄板19接觸處設(shè)有倒圓角，第四通孔15與待加工的金屬薄板19接觸處設(shè)有倒圓角。接觸處設(shè)置倒圓角用于防止板材成型過程中應(yīng)力集中，第二通孔13用于排氣。待加工的金屬薄板19與上模7底部和下模8頂部的接觸面上，對稱設(shè)有第一密封圈18，形成動密封。上模7和下模8的合模面之間設(shè)有第二密封圈17，形成靜密封。第二密封圈17位于第三通孔10與上模7外壁之間。

供油系統(tǒng)包括PLC觸摸屏一體機(jī)1、液壓站2、增壓器3、單向閥4和電磁溢流閥5，PLC觸摸屏一體機(jī)1與液壓站2通過電線相連，液壓站2、增壓器3、單向閥4通過高壓油管依次相連，電磁溢流閥5與PLC觸摸屏一體機(jī)1通過電線相連，PLC觸摸屏一體機(jī)1通過控制液壓站2的輸出壓力，液壓油從液壓站2輸出后，經(jīng)過增壓器3增壓，再經(jīng)三通，一路經(jīng)單向閥4進(jìn)入上模腔，即單向閥4通過高壓油管與上模7的第一通孔11相連，高壓油管與第一通孔11之間設(shè)有快速接頭，給上模腔供油，上模腔中的液壓油充當(dāng)沖頭，即為軟沖頭。另一路經(jīng)第二高壓針閥6-2進(jìn)入下模腔，即第二高壓針閥6-2通過高壓油管與下模8的第五通孔14相連，高壓油管與下模8的第五通孔14之間設(shè)有快速接頭，給下模腔供油。

下模8的第四通孔15下端通過快接接頭與高壓油管一端相連，高壓油管的另一端與電磁溢流閥5相連，電磁溢流閥5由PLC觸摸屏一體機(jī)1控制，電磁溢流閥5出口接油箱9。上模7的第二通孔13通過快接接頭與第一高壓針閥6-1連接，第一高壓針閥6-1出口接油箱9。

工作流程如下：

首先使上模7和下模8合模，為了上模7和下模8更好的合模，在上模7和下模8上分別開有導(dǎo)柱孔，在導(dǎo)柱的導(dǎo)向和定位作用下，再安裝螺釘，這樣上模7和下模8就能很好的合模，完成合模后，通過快接接頭將供油系統(tǒng)和上模7、下模8都連接好，第一步供油系統(tǒng)通過上模7上的第一通孔11給上模腔初步供油，通過下模8的第五通孔14給下模腔初步供油，初步供油的過程也是讓模腔中的空氣排出的一個(gè)過程，上模腔和下模腔的充滿液壓油后壓力均維持在2Mpa，液壓油依次通過第一通孔11、第二通孔13、第三通孔10進(jìn)入第一密封圈18、第二密封圈17之間的環(huán)形空腔，對板材形成徑向推力。上、下模腔初步供油后，關(guān)閉第一高壓針閥6-1，供油系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)液壓站來調(diào)節(jié)上模腔的壓力，板材所受的徑向推力也隨著上模腔的壓力變化而變化，而下模腔的壓力通過控制電磁溢流閥5壓力來調(diào)節(jié)。這樣板材兩面的壓力都是可以變化的，只要保持一定壓差，就能使板材成型，并可以通過實(shí)驗(yàn)得出該種板材最好的成型條件。

采用這種用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置能顯著的提高板材的塑性成形能力，與傳統(tǒng)的單面液壓成型工藝相比，金屬薄板的成形能力能提高15%左右。

本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)厚度0.01-0.1mm金屬薄板的液壓成型；采用PLC觸摸屏一體機(jī)對供油過程及板材雙面壓力進(jìn)行控制，與傳統(tǒng)的手動操作控制相比，PLC控制更加精準(zhǔn)、可靠，響應(yīng)速度更快。并且，該用于金屬薄板的雙面液壓成型裝置采用高壓傳感器來測量高壓油管內(nèi)的壓力，比傳統(tǒng)的讀數(shù)式儀表的測量精度更高，更準(zhǔn)確。

由于上模7和下模8對稱性好，故本發(fā)明可以進(jìn)行正反向超塑性成型。