[發明專利]管板復合充液成形方法

有效

• 申請號: 201010610103.1
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102172811A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 郎利輝;程鵬志
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B21D26/021
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于金屬壓力加工技術領域，特別是涉及一種管板復合充液成形方法。

背景技術

充液成形方法是一種利用高壓成形液體介質使壞件按照預先設計的輪廓發生塑性變形而形成零件的軟模成形方法，具有成形極限、質量和精度高，可以成形采用特種材料、結構復雜的零件等優點。充液成形工藝按照成形零件的結構主要分為板式充液成形和管式充液成形兩種。其中板式充液成形是以板材作為原始坯料而進行充液成形的方法，由于板材坯料易于流動且補料容易，并且成品零件與坯料之間的相對變形量大，貼模度高，因此成形時所需的壓力較低，一般僅為幾十兆帕。管式充液成形是以管材作為原始坯料而進行充液成形的方法，主要用于成形長徑比大、兩端開口的空心結構件，由于該方法僅能沿軸向小范圍補料，因此材料的流動困難，所以成形時所需的壓力較大，一般為一、二百兆帕。一般來說，板式充液成形方法主要用于成形長徑比小于5的零件，而管式充液成形方法則主要用于成形長徑比大于5的空心結構件。近年來隨著節能減排要求的日益迫切和輕量化技術的不斷發展，汽車、飛機及發動機領域出現了越來越多的大膨脹率空心結構件。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，該參數是衡量管材充液成形難度的一個重要指標，當長徑比大于5、膨脹率大于50％時，由于模具與管材外表面之間的摩擦作用，一般金屬材料將難以成形。另外，如上所述，由于管式充液成形的補料主要通過軸向實現，這樣極易造成成形后的零件壁厚分布非常不均勻，局部壁厚過度減薄、甚至破裂，而且長徑比也難達到5。國外也有采用將雙層板充液對脹成形，然后焊接，最后再整形的方法成形這類零件，國內一般采用先沖壓、再對焊的方法實現，但這些方法均存在成形精度低、焊縫多、表面質量差等缺點。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠在不增加焊縫的基礎上降低補料難度，避免壁厚過度減薄的管板復合充液成形方法。

為了達到上述目的，本發明提供的管板復合充液成形方法包括按順序進行的下列步驟：

1)以板材作為坯料，將板材的中部圍繞在一個作為支撐件的鋼棒外圓周面進行彎折，并將板材的兩端重疊在一起而形成帶有翼邊的筒狀坯料，之后抽出鋼棒；

2)當所要成形的零件為彎曲件時，利用彎管機將上述帶有翼邊的筒狀坯料在其軸向的相應處進行彎曲，之后根據所要成形的零件形狀將翼邊上多余的部位裁切掉；

3)將上述裁切后的筒狀坯料放置在由上、下模組成的充液成形模具的腔體內部，并將翼邊夾在上、下模之間的一側接口處，而筒狀坯料的兩端則對準充液成形模具兩端的開口；

4)將管式充液成形用側推頭推入充液成形模具兩端的開口處，并合模、密封，然后通過側推頭注入高壓成形液體介質，該高壓成形液體介質先使筒狀坯料脹形并逐漸貼模，待脹形到一定程度后需要補充材料時，夾存在上、下模之間一側接口處的翼邊將逐漸移至腔體的內部，直到零件完全成形后冷卻、脫模；

5)將上述脫模后的零件進行焊接、裁邊，即可制成零件坯件；

6)將上述零件坯件進行激光切邊、打孔、焊接后即可制成所需的零件；

當零件外形復雜，成形精度要求高時，所述的管板復合充液成形方法還包括在步驟5)后進行的充液整形步驟。

當零件需要局部加強時，所述的管板復合充液成形方法還包括在步驟5)后將加強板與零件主體進行液力脹接，并與充液整形工藝同步進行的步驟。

所述的鋼棒的直徑與充液成形時側推頭的直徑相近。

所述的翼邊與零件上焊縫的位置一致。

本發明提供的管板復合充液成形方法是將管式和板式充液成形技術的優勢結合在一起，其能夠在減少或不增加焊縫的基礎上降低補料難度、增加補料量，從而可避免局部壁厚過度減薄，具有零件整體性好、壁厚均勻、強度與剛度高、無周向焊縫等優點。另外，對需要局部加強的充液成形零件可采用同步進行充液整形和液力脹接的方法進行，因此可減少局部加強部位的焊接、鉚接、螺栓連接等后續工序。

附圖說明

圖1為采用本發明提供的管板復合充液成形方法時將板材卷繞成筒狀坯料過程示意圖。

圖2為采用本發明提供的管板復合充液成形方法時將卷繞后的筒狀坯料彎曲裁邊后結構示意圖。

圖3為采用本發明提供的管板復合充液成形方法時充液成形模具部分結構示意圖。

圖4為采用本發明提供的管板復合充液成形方法時充液成形前后零件橫向截面示意圖。

圖5為采用本發明提供的管板復合充液成形方法制成的預成形零件結構示意圖。

圖6為本發明提供的管板復合充液成形方法所適于制作的零件結構示意圖。