[發明專利]一種基于管內充液成形的特殊工藝零件的成形方法

在審

• 申請號: 201910588693.3
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110153267A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 劉曉晶;彭聰;趙宇桐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B21D26/033
• 分類號: B21D26/033;B21D26/041
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于管內充液成形的特殊工藝零件的成形方法，包括三維模型的創建，成形參數數值的確定，內低壓壓力的理論公式推導，對零件進行數值模擬分析等步驟。本發明的特征在于所用管材坯料的徑向尺寸是大于模具型腔的閉合尺寸，坯料不能完全放入到模具型腔內，模具在合模時會對坯料產生擠壓變形，提出在模具合模時就向管內注入了低壓支撐液體輔助零件成形，并推導得到了該低壓壓力的理論值，定義該成形方法為內低壓成形方法；后續結合管材內高壓成形方法，得到了成形質量好的零件。本發明提供了一種內低壓與內高壓充液成形技術相結合的成形方法，豐富了現有的管材充液成形的技術，對管材內高壓成形具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于管材液壓成形技術領域，是一種涉及管材內低壓和內高壓技術相結合的管材充液成形方法。

背景技術

近年來，隨著科學技術的日益發展，產品的輕量化要求已經成為人們追求的目標。據統計，汽車車重每減少100kg，每公里就可以降低燃油0.28升，還能減少6～8g二氧化碳排放。汽車的輕量化指在保證汽車零件的強度和剛度等生產要求下，減輕汽車本身的重量。近幾年，汽車輕量化技術發展迅速，板材內高壓成形技術成為了汽車輕量化的主要方法之一。管材內高壓成形技術是通過往管材內部注入液態的水、油或者其他粘性的物質，讓它們充當傳力介質使坯料在成形時發生塑性變形，在管材內部高壓力的狀態下使坯料緊密貼合模具型腔，進而獲得所需要的零件。管材內高壓成形技術的優勢在于，凹模和板料的下表面之間增加了流體潤滑，可以減小有害的摩擦阻力，可以降低零件的局部缺陷，成形出質量更好的零件。

由于輕量化時代的要求，冷成形性差的材料以及具有復雜結構的零件得到了廣泛應用。隨著有限元分析技術的發展，管材成形的數值模擬精度大幅提高，這也為研究管材內高壓成形方法提供了有力的支撐技術。國內外的研究者在相關領域已經開展了大量的工作，但都主要集中在研究管內高壓成形的參數上，主要研究坯料管徑小于模具尺寸，可以完全放入已經閉合的模具型腔內。多數學者都是對管材的內高壓成形過程進行分析，很少考慮到坯料尺寸對零件成形的影響。事實上，如果坯料徑向尺寸大，在模具閉合過程中會受到凸模和凹模的擠壓作用，容易出現起皺、屈曲、和開裂問題，會產生加工硬化及壁厚尺寸的變化，難以滿足零件的成形要求。基于此問題，本發明提出一種涉及管材內低壓和內高壓技術相結合的管材充液成形方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種涉及管材內低壓和內高壓技術相結合的管材充液成形方法，主要是解決管件坯料徑向尺寸大，在模具閉合過程中會受到凸模和凹模的擠壓作用的問題，本發明提出了具有普遍意義的一種涉及管材內低壓和內高壓技術相結合的管材充液成形方法，使用此方法成形所需要的零件，可以降低零件在成形過程中表面出現起皺和破裂的可能，可以得到成形質量更好的產品?；诒尘凹夹g里提出的問題，本發明提出在坯料徑向尺寸大的情況下時，在模具合模時，先往管內注入較低壓力的液體，在坯料內部提供一個內部支撐力，防止由于合模力過大而使坯料出現起皺和破裂的情況。然后再結合管材內高壓成形技術對坯料進行成形，最終得到成形質量更好的產品。

本文涉及一種基于管內充液成形的特殊工藝零件的成形方法，其步驟包括：

步驟1、利用三維軟件構建零件模型，并建立管材零件三維模具型面；

步驟2、推導得到了內低壓壓力p₀的理論計算公式：

其中：p₀為內低壓壓力，單位：Mpa；σ_s為材料的屈服強度，單位：Mpa；r為圓坯材料的內管半徑，單位：mm；t為圓坯材料的厚度，單位：mm；F為模具的合模力，單位：N；S為坯料在水平面上的投影面積，單位：mm²；σ₀為合模時坯料所受到的壓應力，單位：Mpa；在模具合模時，把由推導得到的內低壓壓力，注入到管材內部；