CN101791652B - 薄板内高压渐变成形装置 - Google Patents
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Abstract
一种金属成形技术领域的薄板内高压渐变成形装置，包括：上模组件、下模组件、导向机构和压板机构，其中：导向机构的上下两端分别与上模组件和下模组件活动连接，压板机构活动设置于下模组件并正对上模组件，待压薄板位于上模组件和压板机构之间，本发明采用液压介质从正反两个方向进行成形，下液压腔的正压液压介质的作用是，薄板受力均匀，避免刚性凸模边缘的受力不均匀；上液压腔内的反压液压介质的作用是，避免薄板局部接触凹模，局部变形严重而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种金属成形技术领域的方法，具体是一种薄板内高压渐变成形装置。
背景技术
镁合金具有比重轻、比强度高等优点，在航空航天，电子通讯和交通运输等产业有很大的应用潜力。镁合金主要分为铸造镁合金和变形镁合金。目前，大部分镁合金零件采用铸造法来实现的，但是，相对于铸造镁合金，变形镁合金具有更加优良的力学性能，因此开发新型变形镁合金及其变形工艺成为镁合金的研究热点。
在变形镁合金中，镁合金板材的应用最为广泛，其中，板材拉深成形是镁合金板材研究中的热点。主要是，板材拉深成形的零件，在机械性能、尺寸精度和表面质量等方面具有显著的优势。对于铝合金及其它合金，具有非常完善的拉深成形工艺，然而，镁合金的工艺仍不成熟。主要是由于镁合金为密排六方晶体结构，在室温下塑性变形能力很差。但是，镁合金在175～300℃的温度范围内，启动其它滑移系，具有良好的成形性能。目前，对镁合金温热拉深成形技术及其装置有一些研究，但是，大部分装置仍然无法成形大面积复杂零件，无法满足尺寸精度和力学性能的要求。
经对现有技术文献检索发现，中国专利文献号CN1895805A记载了一种“镁合金板材温热充液拉深方法及其装置”，由凸模、成形凹模、压边圈和工件组成。该技术在80～120℃温度范围内镁合金薄板温热充液拉深成型。
进一步检索发现，中国专利文献号CN101172295A记载了一种“具有可动凸模的外壳液压成形专用模具”，由拉深凸模、凹模、液压室、压边圈和工件组成，属于可动凸模作用下合金板材的液压成形装置。在凸模的作用下和液压介质反压力的作用下，成形与凸模型面相同的数码相机及类似产品的外壳。该类专利都是采用刚体凸模，液压介质腔体形成凹模，相对提高了镁合金的成形性能，但是这类专利仍然是刚体凸模施压，薄板会出现局部严重变形而损坏，无法成形大面积复杂零件。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种薄板内高压渐变成形装置，解决现有技术中镁合金拉深局部变形严重，无法成形大面积复杂零件的缺点以及镁合金汽车门内板等复杂覆盖件成形问题。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：上模组件、下模组件、导向机构和压板机构，其中：导向机构的上下两端分别与上模组件和下模组件活动连接，压板机构活动设置于下模组件并正对上模组件，待压薄板位于上模组件和压板机构之间。
所述的上模组件包括：上模板、上模框和凹模，其中：上模板和上模框固定连接，凹模与上模框固定连接，待压薄板与凹模接触连接，所述凹模和待压薄板之间组成上液压腔，该上液压腔内设有液压介质。
所述的下模组件包括：下模板和上模框，其中：下模板和下模框固定连接。
所述的压板机构包括：压边圈、压板、氮气弹簧、限位柱和密封圈，其中：压边圈与压板的一侧固定连接并与待压薄板相接触，压板的另一侧分别与氮气弹簧和限位柱相连接，氮气弹簧和限位柱另外与下模组件相连接，所述待压薄板、压边圈与压板之间构成下液压腔，该下液压腔内设有液压介质。
所述的液压介质为高温硅油，其耐高温范围为250～350℃。
所述的压边圈上设有压延筋，该压延筋为聚四氟乙烯制成，其耐高温范围为250～300℃。
所述的压边圈和压板上设有密封圈，该密封圈为柔性石墨制成，其热失重小的使用温度范围为200～600℃。
所述的凹模内均设有第一导流管和第一控制阀，该第一导流管位于凹模内且两端分别与上液压腔和第一控制阀相连接。
所述的压边圈和压板内设有第二导流管，所述压板的底部设有第二控制阀，其中，第二导流管的两端分别与下液压腔和第二控制阀相连接。
本发明装置的核心在于采用液压介质从正反两个方向进行成形，下液压腔内的正压液压介质的作用是，薄板受力均匀，避免刚性凸模边缘的受力不均匀；上液压腔内的反压液压介质的作用是，避免薄板局部接触凹模，局部变形严重而损坏。
本发明装置无刚性凸模，采用液压介质正压变形，同时采用液压介质反压成形，薄板受力均匀，可以一次成形凹模型面形状对应的门内板等形状复杂的零件；该装置更换凹模方便，可以成形不同型面的零件；该装置采用的液压介质润滑性好，表面质量好，尺寸精度高；该装置可以成形镁合金板件，也可以成形铝合金等其他需要成形的板材。
附图说明
图1为本发明装置的结构剖面图。
图2为上、下液压腔的结构示意图。
图3为控制阀的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例包括：上模组件、下模组件、导向机构4和压板7机构，其中：导向机构的上下两端分别与上模组件和下模组件活动连接，压板7机构活动设置于下模组件并正对上模组件，待压薄板5位于上模组件和压板7机构之间。
所述的上模组件包括：上模板1、上模框2和凹模3，其中：上模板1和上模框2固定连接，上模板2与凹模3固定连接，待压薄板5与凹模3接触连接，所述凹模3和待压薄板5之间组成上液压腔18，该上液压腔18内设有液压介质17。
所述的下模组件包括：下模板9和上模框10，其中：下模板9和下模框10固定连接。
所述的压板7机构包括：压边圈6、压板7、氮气弹簧8和限位柱11，其中：压边圈6与压板7的一侧固定连接并与待压薄板5相接触，压板7的另一侧分别与氮气弹簧8和限位柱11相连接，氮气弹簧8和限位柱11另外与下模组件2相连接，所述待压薄板5、压边圈6与压板7之间构成下液压腔15，该下液压腔15内设有液压介质17。
所述的液压介质17为高温硅油，其耐高温范围为250～350℃；
所述的压边圈6上设有压延筋16，该压延筋16为聚四氟乙烯制成，其耐高温范围为250～300℃；
所述的压边圈6和压板7上设有密封圈14，该密封圈14为柔性石墨制成，其热失重小的使用温度范围为200～600℃。
如图1所示，所述的凹模3内均设有第一导流管19和第一控制阀20，该第一导流管19位于凹模3内且两端分别与上液压腔18和第一控制阀20相连接。
如图1所示，所述的压边圈6和压板7内设有第二导流管13，所述压板7的底部设有第二控制阀12，其中：第二导流管13的两端分别与下液压腔15和第二控制阀12相连接。
如图3所示，第一控制阀20和第二控制阀12控制液压介质速度，调节液压腔内的压力。
本实施例成形过程包括以下步骤：
1)加热压边圈、凹模和高温硅油：将压边圈和凹模加热到200～225℃；将硅油加热到175～200℃；
2)预热坯料：将坯料放入模具中，闭合模具，调节控制阀，上下液压腔慢速循环低压高温硅油，坯料预热，保温2-5min；
3)调整压边力：电测法调整氮气弹簧，调整压边圈，设置各节点压边力；
4)拉深成形：调节控制阀，高压高温硅油注入，调控压力，使坯料渐变成形至凹模型面，成形速度为0.1-2.0mm/s，下液压腔压力为2-20MPa；
5)泄压：保压一定时间后，调节控制阀，泄压。取出成形件。
与刚性凸模温热充液拉深成形件相比，本实施例成形件正反两面表面质量更好；与可动凸模液压成形件相比，本实施例成形件在复杂形状的过渡区域更平滑，减小增厚/减薄率，成形件厚度更均匀，质量更好。
Claims (4)
1.一种薄板内高压渐变成形装置，包括：上模组件、下模组件、导向机构和压板机构，其中：导向机构的上下两端分别与上模组件和下模组件活动连接，压板机构活动设置于下模组件并正对上模组件，待压薄板位于上模组件和压板机构之间，其特征在于：
所述的上模组件包括：上模板、上模框和凹模，其中：上模板和上模框固定连接，凹模与上模板固定连接，待压薄板与凹模接触连接，所述凹模和待压薄板之间组成上液压腔，该上液压腔内设有液压介质；
所述的下模组件包括：下模板和下模框，其中：下模板和下模框固定连接；
所述的压板机构包括：压边圈、压板、氮气弹簧和限位柱，其中：压边圈与压板的一侧固定连接并与待压薄板相接触，压板的另一侧分别与氮气弹簧和限位柱相连接，氮气弹簧和限位柱另外与下模组件相连接，所述待压薄板、压边圈与压板之间构成下液压腔，该下液压腔内设有液压介质；所述的压边圈和压板内设有第二导流管，所述压板的底部设有第二控制阀，其中：第二导流管的两端分别与下液压腔和第二控制阀相连接。
2.根据权利要求1所述的薄板内高压渐变成形装置，其特征是，所述的液压介质为耐高温为250～350℃的高温硅油。
3.根据权利要求1所述的薄板内高压渐变成形装置，其特征是，所述压边圈上设有耐高温为250～300℃的、为聚四氟乙烯制成的压延筋。
4.根据权利要求1所述的薄板内高压渐变成形装置，其特征是，所述的压边圈和压板上设有使用温度范围为200～600℃柔性石墨制成的密封圈。
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