[發(fā)明專利]非對稱變徑薄壁零件環(huán)向流動成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910071259.4
• 申請日: 2009-01-13
• 公開（公告）號: CN101462134A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設計）人: 王忠金;劉建光;李毅;吳維標
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B21D22/10
• 分類號: B21D22/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發(fā)明涉及一種非對稱變徑薄壁零件成形方法，屬于板材成形技術領域。

背景技術

非對稱變徑薄壁零件是汽車、航空及航天領域上一類較為典型的殼體結構件，其主要特點也即其成形難點在于壁厚較薄、非對稱度較大、變徑比較大、材料的強度較高或較低。對于此類零件的成形制造，目前一般采用分體成形、組合焊接的制造方法。分體成形多采用沖壓、旋壓(甚至熱旋壓)、聚氨酯橡膠等手段。由于結構特點，零件分體的個數(shù)較多，工序繁多，成本高，尺寸精度受每一分體成形工序的影響，質量控制困難。由于壁厚較薄、每一分體成形件形狀不規(guī)則；組合焊接過程熱應力和彈性變形影響尺寸精度的控制，加劇了質量控制困難，使成形質量難以滿足日益提高的零件性能使用要求。

專利公開號為CN?1065611A、公開日為1992年10月28日的發(fā)明專利公開了一種“蝸殼狀薄板件液壓拉伸整體成型模”。由于該技術方案利用液壓表面受力均勻原理對欲加工工件坯料雙向加壓，利用加壓面和背壓面的壓差對薄板件成型。由于這種表面均勻的液壓力無法調節(jié)坯料本身變形的不均勻性，當坯料某處變形量大于其它處時，作用其上的壓力油流動速率與其它處相同，導致坯料本身變形不均勻，使原來變形量大的坯料壁厚繼續(xù)減薄，導致零件壁厚分布不均勻。因此，采用該技術方案無法實現(xiàn)壁厚分布均勻的非對稱變徑薄壁零件的成型。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是解決采用蝸殼狀薄板件液壓拉伸整體成型模，由于采用液壓表面受力均勻原理，因此無法調節(jié)坯料本身變形的不均勻性，因而也就無法實現(xiàn)壁厚分布均勻的非對稱變徑薄壁零件成型的問題。

本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是：本發(fā)明的方法是這樣實現(xiàn)的：采用粘彈塑性軟模成形方法，步驟一、根據(jù)所述非對稱變徑薄壁零件的結構特點，對成形模具中的芯模進行結構設計：在高度為H₃、水平截面內的夾角為α的區(qū)域內的芯模的側壁上加工多個加載注入孔，所述每個加載注入孔的孔徑D為8mm～15mm，所述高度H₃和夾角α分別是：

H₃＝H₁-(8～12)mm(1)

其中：H₁為非對稱變徑薄壁零件的成形高度，mm；

α＝θ-(8°～12°)(2)

其中：θ為非對稱變徑薄壁零件變徑區(qū)域的水平夾角；

步驟二、制作非封閉筒坯：由板坯料沿寬度方向卷制而成非封閉筒坯，板坯料的高度H₂＝H₀+(15～20)mm，H₀為非對稱變徑薄壁零件的總高度，mm；板坯料的寬度L＝2πRf(θ，H₁，M)，R為非對稱變徑薄壁零件的非變形端的半徑，mm；M為非對稱變徑薄壁零件的成形深度，mm；其中：搭邊工藝余量系數(shù)f(θ，H₁，M)是θ，H₁，M的增函數(shù)，其取值范圍為1.034～1.25；步驟三、成形：將非封閉筒坯置于成形模具的芯模與分瓣外模之間，將非封閉一側正對于分瓣外模的型腔的反側，推動柱塞將粘彈塑性軟模注入芯模的內腔中，粘彈塑性軟模經過芯模的加載注入孔作用于非封閉筒坯并使之變形，直至非封閉筒坯的側壁貼合在分瓣外模型腔的內壁上。

本發(fā)明的有益效果是：非封閉坯料環(huán)向和軸向同為自由端，材料流動對變形的補充不僅可以來源于軸向，而且主要得到材料環(huán)向流動的補充，這解決了非對稱變徑薄壁零件成形過程材料流動的困難。除此之外，本發(fā)明充分利用了半固態(tài)的粘彈塑性軟模高壓下流動性好，成形壓力場的可控性好及在高壓下容易密封的優(yōu)點，因此可以較容易的在由非封閉筒坯和芯模等構成的型腔內建立高壓和成形過程的控制。粘彈塑性軟模材料具有較強的應變速率敏感性，可以在非封閉筒坯表面建立非均勻壓力分布，適應于非封閉筒坯變形過程應力的變化，粘彈塑性軟模材料與非封閉筒坯界面的粘性附著力可以促使非封閉筒坯在軸向和環(huán)向流動，實現(xiàn)非封閉筒坯軸向和環(huán)向流動補給，提高零件壁厚分布的均勻性。與已有的分體成形方法或者采用封閉坯料僅靠軸向材料補給方法比較，利用本發(fā)明方法成形的非對稱變徑薄壁零件具有表面質量好、尺寸精度高、厚度分布均勻、工序簡單、模具結構簡單和制造成本低等優(yōu)點，可成形非對稱度較大、變徑比較大、壁厚較薄的非對稱變徑薄壁零件，適合于汽車、航空及航天等領域的非對稱變徑薄壁零件的成形制造。

附圖說明