[發(fā)明專利]一種金屬內高壓成形件尺寸控制方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108687210B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 苑世劍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B21D26/033
• 分類號: B21D26/033
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開了一種金屬內高壓成形件尺寸控制方法及系統(tǒng)。所述控制方法包括：獲取目標管件內腔體積以及管坯內腔體積；在超高壓條件下，向所述管坯內注入液體，根據所述目標管件內腔體積確定液體體積壓縮補償量；根據所述目標管件內腔體積、所述管坯內腔體積以及所述液體體積壓縮補償量確定液體體積增量?目標管件圓角半徑關系；根據所述液體體積增量?目標管件圓角半徑關系確定液體體積增量；根據所述液體體積增量控制金屬管件的尺寸，以成形金屬管件。采用本發(fā)明所提供的控制裝置、控制方法及系統(tǒng)能夠在金屬管件成形過程中，提高該金屬內高壓成形件尺寸的控制精度。

技術領域

本發(fā)明涉及金屬成形制造技術領域，特別是涉及一種金屬內高壓成形件尺寸控制方法及系統(tǒng)，主要用于控制內高壓成形件圓角尺寸精度。

背景技術

結構輕量化是汽車、航空、航天等運載工具節(jié)能減排的主要途徑之一。對于承受彎扭載荷為主的零件，采用空心變截面構件取代實心等截面構件，既可充分利用材料強度又可實現輕量化；而內高壓成形件即可實現以空心代替實心、封閉截面代替焊接截面、以變截面代替等截面，在相同條件下，不僅可大幅提高零件的剛度和疲勞強度，而且零件質量也比相應的沖壓焊接件減少30％以上。鑒于以上特點，內高壓成形件在汽車、航空、航天等工業(yè)領域得到廣泛應用。

現有的內高壓成形件尺寸精度控制方法是通過控制管坯腔內液體壓力大小來控制成形件尺寸精度，尤其是矩形或異形截面過渡圓角半徑。內高壓成形過程可分為成形和整形兩個階段，在成形階段，管坯大部分已經貼靠模具，截面的長寬尺寸已經達到要求，只有過渡圓角區(qū)域未貼模；在整形階段，提高壓力使圓角貼靠模具，使得圓角半徑達到要求的設計值，因此，圓角尺寸精度控制是內高壓成形的難題。成形階段的壓力較低，整形階段壓力很高，內壓在成形過程中的加載路徑按照成形階段與整形階段設定，需要在成形過程中對內壓進行實時精確控制，但是內壓這一變量難于快速精確控制，如3～5s內上升200MPa液壓，內壓值會發(fā)生波動；對于整形階段，內壓的精確控制尤為重要，內壓值的波動不可以被忽略，波動值使得內壓過高或過低都會對成形件圓角尺寸精度產生影響；整形階段需要很高的內壓使得圓角貼靠模具，但如果內壓過高則會導致管件破裂，而內壓較低，尺寸會小于設計值，使得尺寸分散大及精度差，導致廢品率高。針對內高壓成形件尺寸精度控制方面的問題，國內外研究人員提出了以下方法：

1.采用自適應仿真法在避免成形管壁出現起皺的情況下確定合理加載路徑以保證成形件尺寸精度，起皺的測量采用了斜率法和體積法，但斜率法只能判斷起皺的發(fā)生，不能判斷其嚴重程度；體積法設定起皺件體積大于設計體積，但起皺通常發(fā)生在貼模前的自由脹形階段，該階段的起皺件體積可能小于設計體積，固該方法不能準確地保證成形件的尺寸精度。

2.基于內壓力與軸向推力聯(lián)合控制內高壓成形件尺寸精度的方法，給出了各成形階段內壓力及軸向推力與時間的關系曲線，各階段均采用一次線性關系進行擬合，但結果表明一次線性的控制模型對成形件尺寸精度的控制存在一定的偏差。

3.基于內壓控制成形過程的思想，并給出了基于內壓控制的內高壓成形流程圖，但并未涉及成形件尺寸精度控制的相關細節(jié)。

由于現有技術所采用的內高壓成形件尺寸控制方法均無法避免內壓為變量的這一特性對成形件尺寸的影響，因此，通過上述控制方法所成形的成形件的尺寸精度低。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種金屬內高壓成形件尺寸控制方法及系統(tǒng)，以解決現有的基于壓力控制的內高壓成形技術存在的成形件尺寸精度低、分散大等問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種金屬內高壓成形件尺寸控制方法，通過注入管坯的液體體積控制管件尺寸精度，工藝過程包括：

獲取目標管件內腔體積以及管坯內腔體積；

在超高壓條件下，向所述管坯內注入液體，根據所述目標管件內腔體積確定液體體積壓縮補償量；