一種鋼管材的液壓成型裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管材成型領(lǐng)域，具體涉及一種鋼管材的液壓成型裝置及方法，特別是一種針對高強(qiáng)度鋼管材的液壓成型裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，為了追求更高的性能和燃油經(jīng)濟(jì)性，在開發(fā)車身零件時(shí)需要使用更高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度100MPa或更高)的材料，以便在保證強(qiáng)度的前提下減少材料重量。但傳統(tǒng)的液壓成型方法適用于低強(qiáng)度鋼材(抗拉強(qiáng)度<600MPa)。高強(qiáng)度的材料特性具備更大的彈性變形區(qū)，零件在成型后的回彈嚴(yán)重影響外表面尺寸的精度及穩(wěn)定性。本發(fā)明致力于對傳統(tǒng)液壓成型工藝過程進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，來實(shí)現(xiàn)對高強(qiáng)度材料管坯的穩(wěn)定液壓成型。
[0003]一般的，在液壓成型時(shí)，一帶直的或不直的縱向軸線管段通過同時(shí)收內(nèi)部壓力Pi和軸向力Fa的作用而成型。一般對于普通空心軸工件用與圖2、圖3及圖4所示的方法進(jìn)行加工。管坯被放入下模型腔，模具閉合(圖2);對管坯兩端施加Fa密封力并對管內(nèi)充入高壓使管坯膨脹并貼合型腔(圖3);打開密封，釋放壓力并取出管子(圖4)。
[0004]前述一般工藝存在以下缺點(diǎn):
[0005]I)對于高強(qiáng)度材料管坯，因?yàn)椴牧涎由炻瘦^少，管坯到成品的膨脹率通常必須控制在3%以內(nèi)，意味著管坯的外徑要盡可能大。因此在前述工藝的合模過程中容易發(fā)生零件咬邊(圖6)，損壞模具和零件。
[0006]2)如前所述，對于高強(qiáng)度材料的管坯外徑要盡可能大，并且合模過程中管坯是沒有內(nèi)壓力的，被模具型腔擠壓后管壁容易發(fā)生內(nèi)陷(圖7)，大部分內(nèi)陷的部分都已經(jīng)超過了屈服強(qiáng)度，材料發(fā)生了永久變形并產(chǎn)生了冷作硬化(又稱加工硬化)。在后續(xù)充壓過程中的微小膨脹量無法完全將凹陷面修復(fù)脹出，導(dǎo)致最終成品零件表面仍存在少量凹陷的尺寸偏差(圖8及圖9)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度鋼管材的液壓成型方法，一方面避免合模時(shí)模具與管材發(fā)生咬邊，另一方面能夠改善零件尺寸質(zhì)量。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0009]—種鋼管材的液壓成型裝置，包括上模、下模，上模的兩端內(nèi)嵌有底部安裝有彈性元件的活動鑲塊，上模與被壓至極限位置的活動鑲塊形成待成型零件的上半部分型腔，所述下模具有下半部分型腔。
[0010]所述彈性元件包含但不限于螺旋彈簧和氮?dú)鈴椈傻韧ㄓ脴?biāo)準(zhǔn)零件。
[0011]通過上述裝置，本發(fā)明可以在合模之前預(yù)先對管坯充壓，從而獲得了一種新的鋼管材的液壓成型方法，該方法包括以下步驟:
[0012](I)在型腔處于打開狀態(tài)下，將管坯放入下半部分型腔內(nèi)；
[0013](2)上模下行，當(dāng)活動鑲塊接觸管坯，彈性元件被壓縮并提供所需的接觸力使管坯被壓緊；在這個(gè)階段開始對管坯內(nèi)部充入流體以施加壓力，壓力隨著上模的下行逐步增大；
[0014](3)活動鑲塊繼續(xù)下行至完全壓住管坯并接觸下模；在這個(gè)過程中，因?yàn)楣芘鞔嬖趦?nèi)壓力，所以不會被壓扁而發(fā)生咬邊，避免模具和零件的損壞；
[0015](4)上模繼續(xù)下行，彈性元件被完全壓縮，直至上模接觸下模，模具型腔完全閉合，鎖定模具，并持續(xù)增大內(nèi)壓力至零件型面特征被完全成型；
[0016](5)釋放壓力，上模上行打開型腔，取出零件。
[0017]該發(fā)明避免了合模階段的零件變形，從而消除了發(fā)生零件咬邊和尺寸缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，為高強(qiáng)度鋼材的液壓成型提供了可行的方案，進(jìn)一步推進(jìn)了高強(qiáng)度液壓成型工藝在汽車車身零件中的應(yīng)用，負(fù)荷節(jié)能減排的需求，并進(jìn)一步提高了車身零件的強(qiáng)度，對于改善汽車安全性有很大幫助。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為普通液壓成型方法下管坯放入下模型腔內(nèi)模具閉合時(shí)的狀態(tài)圖。
[0020]圖3為普通液壓成型方法下管坯放入下模型腔內(nèi)對管坯兩端施加密封力并對管內(nèi)充入高壓時(shí)的狀態(tài)圖。
[0021]圖4為普通液壓成型方法下釋放壓力取出管子時(shí)的狀態(tài)圖。
[0022]圖5為普通液壓成型方法下合模前的狀態(tài)圖。
[0023]圖6為普通液壓成型方法下合模過程中零件咬邊的狀態(tài)示意圖。
[0024]圖7為普通液壓成型方法下管壁發(fā)生內(nèi)陷的狀態(tài)示意圖。
[0025]圖8為普通液壓成型方法下零件表面存在少量凹陷的尺寸偏差的狀態(tài)示意圖。
[0026]圖9為本發(fā)明液壓成型方法型腔處于打開階段示意圖。
[0027]圖10為本發(fā)明液壓成型方法上模開始下行階段示意圖。
[0028]圖11為本發(fā)明液壓成型方法活動鑲塊接觸下模階段示意圖。
[0029]圖12為本發(fā)明液壓成型方法零件型面特征被完全成型階段示意圖。
[0030]圖13為本發(fā)明液壓成型方法完成所有工序階段示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032]圖1所示為本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括上模1、下模5，上模的兩端內(nèi)嵌有底部安裝有彈性元件2的活動鑲塊3，上模與被壓至極限位置的活動鑲塊形成待成型零件的上半部分型腔101，所述下模具有下半部分型腔501，管坯4放在下半部分型腔501內(nèi)。此處彈性元件2使用的是螺旋彈簧。
[0033]使用上述裝置進(jìn)行鋼管材液壓成型的方法為按以下步驟進(jìn)行:
[0034]提供一個(gè)兩端開口(不封閉)的管坯，該管坯截面為圓形中空，壁厚均勻。
[0035]I)如圖9所示，上模1、活動鑲塊3、下模5所組成的型腔處于打開階段，管坯4被放入型腔；
[0036]2)如圖10所示，上模I開始下行，當(dāng)活動鑲塊3接觸管坯4，彈性元件2被壓縮并提供所需的接觸力使管坯4被壓緊。在這個(gè)階段開始對部件4內(nèi)部充入流體以施加一部分壓力Pa，在實(shí)際生產(chǎn)中，Pa應(yīng)隨著上模I的下行逐步緩慢增大；
[0037]3)在圖11所示階段，活動鑲塊3完全壓住管坯4并接觸下模5，在這個(gè)過程中，因?yàn)楣芘?存在內(nèi)壓力Pa，所以不會被壓扁發(fā)生如圖6所示的咬邊，避免了模具和零件的損壞；上模I繼續(xù)下行，彈性元件2被完全壓縮，直至上模I接觸下模5，模具型腔完全閉合，此時(shí)由驅(qū)動模具的壓機(jī)鎖定模具，并將內(nèi)壓力持續(xù)增大到Pb，此過程與傳統(tǒng)液壓成型相似，零件型面特征被完全成型(如圖12所示);
[0038]4)如圖13所示階段，完成所有需要工序后，管坯4內(nèi)壓力釋放，上模I上行，模具型腔完全打開，取出零件，至此得到所需的零件。
[0039]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋼管材的液壓成型裝置，其特征在于，包括上模、下模，上模的兩端內(nèi)嵌有底部安裝有彈性元件的活動鑲塊，上模與被壓至極限位置的活動鑲塊形成待成型零件的上半部分型腔，所述下模具有下半部分型腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管材的液壓成型裝置，其特征在于，所述彈性元件包含但不限于螺旋彈簧和氮?dú)鈴椈伞?.一種鋼管材的液壓成型方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)在型腔處于打開狀態(tài)下，將管坯放入下半部分型腔內(nèi)； (2)上模下行，當(dāng)活動鑲塊接觸管坯，彈性元件被壓縮并提供所需的接觸力使管坯被壓緊；在這個(gè)階段開始對管坯內(nèi)部充入流體以施加壓力，壓力隨著上模的下行逐步增大； (3)活動鑲塊繼續(xù)下行至完全壓住管坯并接觸下模； (4)上模繼續(xù)下行，彈性元件被完全壓縮，直至上模接觸下模，模具型腔完全閉合，鎖定模具，并持續(xù)增大內(nèi)壓力至零件型面特征被完全成型； (5)釋放壓力，上模上行打開型腔，取出零件。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼管材的液壓成型裝置及方法，該裝置包括上模、下模，上模的兩端內(nèi)嵌有底部安裝有彈性元件的活動鑲塊，上模與被壓至極限位置的活動鑲塊形成待成型零件的上半部分型腔，所述下模具有下半部分型腔。該發(fā)明避免了合模階段的零件變形，從而消除了發(fā)生零件咬邊和尺寸缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，為高強(qiáng)度鋼材的液壓成型提供了可行的方案，進(jìn)一步推進(jìn)了高強(qiáng)度液壓成型工藝在汽車車身零件中的應(yīng)用，負(fù)荷節(jié)能減排的需求，并進(jìn)一步提高了車身零件的強(qiáng)度，對于改善汽車安全性有很大幫助。
【IPC分類】B21D26/033, B21D26/047
【公開號】CN105149411
【申請?zhí)枴緾N201510540251
【發(fā)明人】黃亮, 倪楓林
【申請人】卡斯馬汽車系統(tǒng)(上海)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月28日