一種提高金屬管件的成形極限的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料加工成形領(lǐng)域，具體涉及一種采用磁脈沖縮頸和內(nèi)高壓成形 技術(shù)提高金屬管件成形極限的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 管材內(nèi)高壓成形技術(shù)是指管材在內(nèi)部液壓力作用下徑向擴(kuò)張產(chǎn)生塑性變形的一 種特種成形工藝，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種塑性成形新工藝。其工藝過程是：將一定長(zhǎng)度的 薄壁金屬管材放入模具內(nèi)，利用高壓液體充入管材內(nèi)腔，同時(shí)鋪以軸向力（即軸向補(bǔ)料）， 使管材變形、貼模，充滿模具型腔。
[0003] 與傳統(tǒng)的鑄造、焊接、鍛造和機(jī)加工等工藝相比，該工藝得到的零件質(zhì)量更輕、強(qiáng) 度更強(qiáng)、形狀更精確，而且采用內(nèi)高壓成形技術(shù)可成形復(fù)雜形狀的整體零件、減少工序、改 善勞動(dòng)條件，其材料利用率高，生產(chǎn)成本低。具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。特別的，采用內(nèi)高 壓成形技術(shù)所制造的汽車零件具有質(zhì)輕、剛度和強(qiáng)度高、耐撞性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠一次加 工橫截面形狀沿軸線變化的零件且加工工序少。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)高壓成形技術(shù)被廣 泛的應(yīng)用到汽車制造業(yè)、航天航空制造業(yè)等領(lǐng)域。目前，管件內(nèi)高壓成形技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)汽車 輕量化的手段，在德國(guó)、北美和日本汽車工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。但是針對(duì)于有多個(gè)不同管 徑的金屬異形管的成形，內(nèi)高壓成形具有很大的局限性。具體來(lái)說就是，脹形的時(shí)候管坯的 初始直徑需是多個(gè)管徑中的較小尺寸，后續(xù)通過脹形工藝使其變形至其他尺寸。當(dāng)需要的 管徑尺寸和管坯尺寸相差較大時(shí)，內(nèi)高壓脹形會(huì)使管件發(fā)生破裂失效，并且內(nèi)高壓成形不 適合進(jìn)行管件的縮頸。
[0004] 磁脈沖成形是利用磁場(chǎng)力使金屬坯料變形的高速率成形技術(shù)。因?yàn)榇琶}沖成形技 術(shù)的高能量密度特性，使得工件變形時(shí)表現(xiàn)出爆炸成形的超塑性。因此，它可以顯著提高 金屬的成形極限，而且成形部分金屬受力均勻，不易發(fā)生破裂等成形缺陷，特別適合成形形 狀比較復(fù)雜的工件。高應(yīng)變率特性能使金屬快速貼模，金屬的回彈量一般都比較小甚至無(wú) 回彈。所以使用電磁成形技術(shù)對(duì)金屬管件進(jìn)行成形，可以提高成形效率，提高成形的尺寸精 度。但是，磁脈沖成形在加工對(duì)應(yīng)變率不敏感的材料時(shí)，就沒有提高材料成形極限的優(yōu)勢(shì) 了。
[0005] 中國(guó)專利申請(qǐng)（申請(qǐng)?zhí)?00910248763. 7)公開了一種簡(jiǎn)易的管材液壓脹形裝置及 脹形方法，液壓脹形顯然是不能完成縮頸的，管坯的尺寸要是所需的最小直徑，會(huì)使脹形的 變形量過大，成形過程中很容易產(chǎn)生破裂失效。所以這種方法不能完成具有多個(gè)不同管徑 的異形管的成形。
[0006] 中國(guó)專利申請(qǐng)（申請(qǐng)?zhí)?00810085471. 1)公開了液壓脹形加工裝置以及液壓脹形 加工方法，該專利解決了錐形異形管液壓脹形時(shí)軸向進(jìn)料的問題，但是也不能解決具有多 個(gè)不同管徑的異形管的成形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于電磁成形和液壓脹形原 理的異形金屬管件的成形技術(shù)，以及一種基于電磁成形和液壓脹形原理的成形異形金屬管 件的裝置，為異形金屬管件成形裝置的設(shè)計(jì)提供新的思路。首先，通過控制電磁成形的成形 電壓使金屬管件按設(shè)計(jì)尺寸迅速縮頸，然后再通過液壓脹形對(duì)電磁縮頸后的金屬管件進(jìn)行 二次成形，完成對(duì)管件的加工。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種提高金屬管件的成形極限的裝置，包括上平臺(tái)， 緊固圓筒，固定圓盤，橡膠套筒，成形模具，分體線圈，分體線圈液壓缸，基座，下平臺(tái)，充液 孔，立柱，推力螺栓，螺旋彈簧，套筒，滑動(dòng)柱，導(dǎo)向板，緊固圓筒驅(qū)動(dòng)液壓缸，其特征在于：
[0009] 上平臺(tái)和下平臺(tái)通過立柱相連接，緊固圓筒驅(qū)動(dòng)液壓缸缸體固定在上平臺(tái)上，導(dǎo) 向板通過活套套于立柱，緊固圓筒通過4個(gè)螺柱與導(dǎo)向板固連在一起；
[0010] 滑動(dòng)柱通過底部的螺紋和固定圓盤進(jìn)行連接；螺旋彈簧套在滑動(dòng)柱和套筒之間；
[0011] 固定圓盤和成形模具通過鉸接的方式固連在一起，成形模具外周表面開設(shè)有導(dǎo) 槽，在緊固圓筒驅(qū)動(dòng)液壓缸液壓力的作用下，緊固圓筒向下運(yùn)動(dòng)，推力螺栓始終作用于成形 模具的導(dǎo)槽，并使得成形模具合模，完成合模后，通過充液孔向管坯內(nèi)部充脹形液體。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種金屬管件液壓脹形方法，其特征在于包括以下步驟：
[0013] 步驟1、在進(jìn)行薄壁鋁管電磁縮頸前，將薄壁鋁管定位在基座的圓孔內(nèi)，然后在左 右分體線圈液壓缸的作用下，使用左右分體線圈閉合，并將待加工的薄壁鋁管固定在分體 線圈的凹槽內(nèi)；
[0014] 步驟2、對(duì)電磁縮頸設(shè)備的儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的成形電壓 2-15KV后，斷開充電回路；
[0015] 步驟3、閉合電磁成形放電回路，儲(chǔ)能電容對(duì)分體線圈進(jìn)行放電，薄壁鋁管在電磁 力的作用下迅速發(fā)生縮頸變形，完成初步的成形；
[0016] 步驟4、在完成電磁脹形之后，在分體線圈在分體線圈液壓缸的作用下向左右分開 回到初始位置；
[0017] 步驟5、在完成初步成形之后，在緊固圓筒驅(qū)動(dòng)液壓缸的作用下使設(shè)備的緊固圓筒 向下進(jìn)給，待密封柱塞接觸薄壁鋁管上端后，在左右推力螺栓的作用下開始合模，完成合模 后，通過充液孔向管坯內(nèi)部充脹形液體；
[0018] 步驟6、充滿液體后，通過增壓器對(duì)薄壁鋁管內(nèi)的液體進(jìn)行增壓，在液體的壓力下 薄壁鋁管進(jìn)行脹形；
[0019] 步驟7、完成成形緊固圓筒在緊固圓筒驅(qū)動(dòng)液壓缸的作用下向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在螺旋 彈簧的作用下，成形模具會(huì)迅速打開，完成對(duì)異形金屬管件的加工。
[0020] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0021] 1、本發(fā)明同時(shí)采用了磁脈沖成形和內(nèi)高壓脹形技術(shù)，可以最大限度的提高金屬管 件的成形極限。磁脈沖成形技術(shù)是一種高應(yīng)變率的成形技術(shù)，具有爆炸成形的超塑性。在 金屬管件縮頸時(shí)采用磁脈沖成形技術(shù)，能夠在大程度上提高管件的成形極限。同時(shí)，采用內(nèi) 高壓脹形技術(shù)對(duì)金屬管進(jìn)行脹形時(shí)，由于成形速率緩慢，管件受力均勻，成形極限也會(huì)得到 提尚。
[0022] 2、本專利通過液壓脹形模具的巧妙設(shè)計(jì)，分步實(shí)現(xiàn)了管件的縮頸和脹形，很大程 度上減小了管件的變形量。如果直接采用管件中的最小直徑作為管坯的初始直接，然后對(duì) 其進(jìn)行脹形，所需的變形量過大，容易產(chǎn)生破裂，難以實(shí)現(xiàn)。
[0023] 3、磁脈沖縮頸可以有效的提高金屬管件的成形極限，從而成形出形狀更加復(fù)雜、 精度更高的金屬管件，同時(shí)磁脈沖成形相較于傳統(tǒng)的成形技術(shù)具有更高的成形效率。
[0024] 4、使用內(nèi)高壓脹形技術(shù)對(duì)金屬管件成形，可使管件質(zhì)量更輕、強(qiáng)度更強(qiáng)、形狀更精 確，并且還可以成形復(fù)雜形狀的整體零件、減少工序。
【附圖說明】
[0025] 圖1所示為初始的金屬管件剖視圖；
[0026] 圖2所示為金屬管成形裝置的原理圖；
[0027] 圖3所示為金屬管電磁縮頸時(shí)的示意圖；
[0028] 圖4所不為金屬管內(nèi)尚壓脹形時(shí)的不意圖；
[0029] 圖5所示為磁脈沖縮頸后金屬管件的剖視圖；
[0030] 圖6所示為基座的俯視圖和剖視圖
[0031] 圖7所示為金屬管件液壓脹形后的剖視圖；
[0032] 圖8所示為成形模具的剖視圖和左視圖；
[0033] 圖9所示為緊固圓筒的剖視圖和俯視圖；
[0034] 圖10所示為下平板的主視圖和俯視圖；
[0035] 圖11所示為分體線圈的主視圖和剖視圖；
[0036] 其中：1-上平臺(tái)；2_緊固圓筒；3_固定圓盤；4_橡膠套筒；5_成形模具；6_分體 線圈；7-液壓缸；8-基座；9