[實用新型]一種空間多特征空體構件的液壓成形裝置

有效

• 申請號: 201420203682.1
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN203804009U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 徐勇;張士宏;程明;宋鴻武;陳帥峰;張曉嵩
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21D26/02
• 分類號: B21D26/02;B21D26/047;B21D26/031
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本實用新型涉及異型截面空體構件液壓成形領域，具體涉及一種空間多特征空體構件的液壓成形裝置。

背景技術

復雜截面空體構件的精密成形技術是最節省材料的零件制造技術，有利于裝備的輕量化、無余量化、高精度及整體化發展，目前，汽車、高鐵及航空航天事業發展對高結構效率的構件整體化、輕量化、空心薄壁化和精確化制造技術提出越來越強烈的需求。其中具有連接換向功能的空體構件，如薄壁四通管、回轉空心多孔件等在工程中的應用十分普遍。傳統工藝生產四通零件的過程為：先彎曲板材制作主圓管，然后在成形的圓管上打孔，再通過焊接的方法將圓管與支路連接。傳統工藝步驟較多，要用到滾彎機、切割機等設備，勞動強度大，而且生產過程中，使用焊接工藝，四通管的接頭部位質量和性能無法得到有效的保證，生產成本較高。并且對于薄壁結構零件，存在彎曲困難、焊接難度大等一系列技術難題。

而液壓成形技術作為現代最主要的輕量化先進塑性加工技術，是制備異型截面空體構件的核心技術，可以用于汽車、航空及航天領域典型零部件的制備，可使整體結構重量得到大幅降低，并且提高零部件的強度和剛度，減少零件和模具數量，降低生產成本。此外液壓成形屬于柔性介質成形的范疇，對成形具有小圓角尺寸零件能夠獲得很好的效果。但是傳統液壓成形技術對于結構特征在同一平面內的零部件，通過進給補料和內壓的合理匹配最終可獲得質量優異且尺寸精度高得產品。而對于具有三維空間多特征結構的零件，即零件結構特征不在同一平面內，采用傳統液壓成形工藝，有時存在無法及時補料，導致局部過度減薄開裂以及成形后零件無法脫模取出等關鍵技術問題。

實用新型內容

為解決現有技術在制備具有空間多特征結構零件時存在的難題，本實用新型的目的在于提供一種空間多特征空體構件的液壓成形裝置。其成形裝置簡易、設備成本低廉、控制簡便、成形質量優異且對應用環境要求低。

本實用新型的技術方案是：

一種空間多特征空體構件的液壓成形裝置，該裝置為分塊式組合液壓成形模具，包括上模、下模和模芯，所述上模、下模和模芯緊密配合后其內形成模具的型腔(模具的型腔與空體構件的形狀相適應)；所述模具的型腔內包含空體構件的特征部分的型腔，即模芯型腔(模芯型腔與空體構件的特征部分的形狀相適應)，所述模具內的模芯型腔高度H＝(1.1～1.2)h，h是零件特征部分的高度。這樣設計是為防止特征部分頂部變形過大導致過度減薄而破裂，成形時坯料上端可先與模芯接觸，受到模芯模具的約束作用，提高成形壁厚的均勻性，并且使坯料處于三向壓應力狀態，提高材料的成形性能。

所述空間多特征空體構件是指三維方向上均有伸出特征的空體構件，所述空體構件包括管類、殼體以及板類零件。根據實際情況將所需數量的模芯型腔設于所述模芯的內側，所述空體構件的最大截面所在平面設置為模具的分模面(模具的分模面是指上模和下模之間的分界面)。

當所述空間多特征空體構件為板類零件時，所述分塊式組合液壓成形模具也可以只包括下模和模芯，下模和模芯緊密配合后其內形成模具的型腔。

利用上述裝置進行空間多特征空體構件的液壓成形方法，包括如下步驟：

(1)將初始坯料裝入模具的型腔內并密封型腔；

(2)將高壓介質導入模具內密封的型腔中，依靠高壓介質的壓力成形出壁厚均勻的空體構件；

(3)開啟模具，取出成型的空體構件；該過程中，模芯需沿空體構件其特征部分的軸向方向取出。

上述液壓成形過程中，可以在模具的上模或下模上開出鍵槽，鍵槽內放置定位鍵，通過鍵和模芯的配合限制模芯的運動。

根據空間多特征零件的種類不同，各類零件的成形過程具體如下：

直管類空間多特征零件液壓成形時，將管坯放入下模內，上下模閉合，左側沖頭和右側沖頭通過水平運動將管坯兩端口進行密封，形成密封的模具型腔；之后將高壓介質液體導入密封的模具型腔中，依靠高壓介質的壓力成形出壁厚均勻的構件。起模時，先提起上模，然后沿直管上特征部分的軸線方向拔出模芯，再取出零件。

回轉體管材空間多特征零件液壓成形時，將坯料放入下模型腔中，依靠模具形成的型腔實現自身密封；之后，將高壓介質導入密封的模具型腔中，依靠高壓介質的壓力成形出符合要求的回轉體多特征空體構件。起模時，需要先沿零件上特征部分的軸線方向取出模芯，然后開起模具，取出成形零件。