CN103551442B - 一种封严圈的充液成形装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封严圈的充液成形装置及制备方法。本发明的技术方案如下：一种封严圈的充液成形装置，包括底座、内模部分、密封机构、中间型模部分和外模部分；制备方法为，制造圆筒形毛坯，第一次充液成形制得所述封严圈毛坯，第二次充液成形出带有工艺补充面的封严圈半成品，对所述封严圈半成品进行机加工序，去掉所述工艺补充面，制得所述封严圈。本发明实现了微小截面大直径薄壁金属封严圈的成形，突破了此种复杂薄壁零件用传统成形工艺无法成形出零件的技术关键，为此类零件的成形工艺开创了先河。

Description

一种封严圈的充液成形装置及制备方法

技术领域

本发明涉及一种充液成形装置，特别涉及一种封严圈的充液成形装置及制备方法。

背景技术

一种封严圈为薄壁板材复杂冲压成形件，其材料为镍基高温合金，材料厚度为0.3mm，其截面形状复杂波形多而且尺寸微小(最小成形半径R仅为0.7mm)，而零件直径却很大(接近1m)，成形截面尺寸公差仅为0.1～0.2mm，如图1所示。这种零件的成形依靠普通冲压成形工艺已经无法实现。

充液成形工艺是当前比较先进的板材冲压成形新工艺，该成形技术具有成形极限高、成形精度高等特点，能够成形出非常复杂的高精度薄壁板材零件。

根据该零件的特点，经过理论分析和成形模拟仿真，薄壁金属封严圈零件适合采用充液成形技术。但由于该零件波形宽度小，转接半径很小，而且波形多，采用一次充液成形存在零件补料难以控制和零件型面难以成形到位的问题。

发明内容

本发明通过工艺分析和模拟仿真，确定利用一种封严圈的充液成形装置，对封严圈分两次进行充液成形的制备方法，来解决一次充液成形存在零件补料难以控制和零件型面难以成形到位的问题。

本发明的技术方案如下：

一种封严圈的充液成形装置，包括底座、内模部分、密封机构、中间型模部分和外模部分；所述底座为一个圆盘；

所述内模部分设置在所述底座上，所述内模部分包括内模、高压管接头、进油孔和密封垫圈，所述内模为环型结构，所述高压管接头和进油孔设置在所述内模上，所述密封垫圈设置在所述内模与所述高压管接头之间；

所述中间型模部分为环型结构设置在所述内模外面，所述中间型模部分包括中间固定型模和中间活动型模，所述中间固定型模设置在所述底座上，所述中间活动型模设置在所述中间固定型模上面，所述中间固定型模和中间活动型模之间留有空间，所述中间活动型模可以下行运动；

所述密封机构设置在所述内模与所述中间型模部分之间，所述密封机构包括上密封压板、下密封压板、调整垫圈、压紧螺栓和O型密封圈；封严圈毛坯放置于所述内模与所述中间型模部分之间，两个所述O型密封圈一上一下分别放置于所述内模与所述封严圈毛坯之间，所述内模和所述封严圈毛坯以及两个所述O型密封圈共同形成充液成形液室；所述上密封压板、下密封压板、调整垫圈和压紧螺栓用于调整所述O型密封圈的密封强度；

所述外模部分为环型结构设置在所述中间型模部分外面，所述外模部分包括外模、外模支撑环、外模固定环、上支撑弹簧、下支撑弹簧、上预紧螺栓、下预紧螺栓；所述外模伸入于所述中间固定型模和中间活动型模之间，所述外模的头部前端与所述封严圈毛坯上的所述封严圈的中间型面贴合，所述外模的头部两侧形状与所述封严圈的两边型面的形状一致；所述外模支撑环设置在所述外模下部并对所述外模施以支撑，所述下支撑弹簧设置在所述外模支撑环与所述底座之间，所述下预紧螺栓通过所述外模支撑环与所述底座连接；所述外模固定环设置在所述外模上部，所述上预紧螺栓通过所述中间活动型模与所述外模固定环连接，所述上支撑弹簧设置在所述中间活动型模与所述外模固定环之间。

所述的封严圈的充液成形装置，还可以包括集油箱，所述集油箱设置在底座上。

所述的封严圈的充液成形装置，优选方案是：所述外模为两瓣对开的分体结构，以便于零件的装卸。

所述的封严圈的充液成形装置，优选方案是：所述外模内设置排气孔，以便于实现零件与所述外模完全贴合。

本发明还提供一种封严圈的制备方法，包括如下步骤：

（1）制造圆筒形毛坯，所述圆筒形毛坯直径为所述封严圈直径；

（2）对所述圆筒形毛坯进行第一次充液成形，成形出所述封严圈的中间型面，制得所述封严圈毛坯；

（3）利用上述的封严圈的充液成形装置，对所述封严圈毛坯进行第二次充液成形；将所述封严圈毛坯装入所述装置的所述外模中，所述封严圈毛坯上的所述封严圈的中间型面与所述外模的头部前端贴合，然后利用所述外模固定环将所述外模固定到所述外模支撑环上，再装入所述中间活动型模；调整所述上预紧螺栓来调整好所述封严圈毛坯的成形上补料高度H1，调整所述下预紧螺栓来调整好所述封严圈毛坯的成形下补料高度H2；拧紧所述压紧螺栓，带动所述上密封压板和所述下密封压板使两个所述O型密封圈变形压紧所述封严圈毛坯内型面从而形成可靠密封的充液成形液室；将充液成形机高压进油管与所述高压管接头连接，高压液压油通过所述高压管接头和所述进油孔进入充液成形液室，高压液压油推动封严圈毛坯与所述外模贴合，同时充液成形机主缸推动所述中间活动型模、所述外模、所述外模支撑环和所述外模固定环共同下行合模，最后采用高压液体使所述封严圈毛坯贴合到所述外模上，从而完成所述封严圈全部形状的成形，成形出带有工艺补充面的封严圈半成品；

（4）对所述封严圈半成品进行机加工序，去掉所述工艺补充面，制得所述封严圈。

根据封严圈的设计要求和生产实际情况来确定所述封严圈毛坯的成形上补料高度H1和成形下补料高度H2。

所述的封严圈的充液成形装置中，所述压紧螺栓连接所述上密封压板和下密封压板，对两个所述O型密封圈实施压紧；所述调整垫圈设置在所述上密封压板与所述内模之间及在所述下密封压板与所述内模之间，通过所述调整垫圈的厚度来调整所述O型密封圈的压紧变形量，从而调整密封强度。

本发明的有益效果：利用一种封严圈的充液成形装置对封严圈分两次进行充液成形的制备方法，实现了微小截面大直径薄壁金属封严圈的成形，突破了此种复杂薄壁零件用传统成形工艺无法成形出零件的技术关键，为此类零件的成形工艺开创了先河。

附图说明

图1为一种封严圈零件示意图；

图2为充液成形装置装夹封严圈毛坯状态结构示意图；

图3为图2中A处放大图；

图4为充液成形装置成形出封严圈半成品状态结构示意图；

图5为带有中间型面的封严圈毛坯结构示意图；

图6为带有工艺补充面的封严圈半成品结构示意图；

图中：1为底座，2为内模，3为高压管接头，4为密封垫圈，5为中间固定模，6为中间活动模，7为调整垫圈，8为上密封压板，9为下密封压板，10为下支撑弹簧，11为上支撑弹簧，12为压紧螺栓，13为集油箱，14为下预紧螺栓，15为O型密封圈，16为外模，17为外模支撑环，18为外模固定环，19为上预紧螺栓，20为带有中间型面的封严圈毛坯，21为进油孔，22为排气孔，23为充液成形液室，24为带有工艺补充面的封严圈半成品。

具体实施方式

如图2、3和4所示，将第一次充液成形完成的带有中间型面的封严圈毛坯20（如图5所示）装入充液成形装置的分体外模16中，然后通过外模固定环18将分体外模固定到外模支撑环17上，再装入中间活动型模6。将充液成形装置放到充液成形设备上，将充液成形机高压进油管与高压管接头3连接。调整上预紧螺栓19来调整好封严圈毛坯的成形上补料高度H1，调整预紧螺栓14来调整好封严圈毛坯的成形下补料高度H2。拧紧压紧螺栓12，带动上密封压板8和下密封压板9使O型密封圈15变形压紧封严圈毛坯20内型面从而形成可靠密封的充液成形液室。高压液压油通过高压管接头3和进油孔21进入充液成形液室，高压液压油推动封严圈毛坯20与分体外模16贴合，同时充液成形机主缸推动中间活动型模6及连接的分体外模16、外模支撑环17和外模固定环18共同下行合模，最后采用高压液体使封严圈毛坯贴合到分体外模16上，从而完成带有工艺补充面的封严圈半成品（如图6所示）全部形状的成形。在分体外模上的排气孔22，能够排气使零件与外模完全贴合。

Claims (2)

1.一种封严圈的充液成形装置，其特征在于，所述装置包括底座、内模部分、密封机构、中间型模部分和外模部分；

所述底座为一个圆盘；

所述内模部分设置在所述底座上，所述内模部分包括内模、高压管接头、进油孔和密封垫圈，所述内模为环型结构，所述高压管接头和进油孔设置在所述内模上，所述密封垫圈设置在所述内模与所述高压管接头之间；

所述中间型模部分为环型结构设置在所述内模外面，所述中间型模部分包括中间固定型模和中间活动型模，所述中间固定型模设置在所述底座上，所述中间活动型模设置在所述中间固定型模上面，所述中间固定型模和中间活动型模之间留有空间，所述中间活动型模可以下行运动；

所述密封机构设置在所述内模与所述中间型模部分之间，所述密封机构包括上密封压板、下密封压板、调整垫圈、压紧螺栓和O型密封圈；封严圈毛坯放置于所述内模与所述中间型模部分之间，两个所述O型密封圈一上一下分别放置于所述内模与所述封严圈毛坯之间，所述内模和所述封严圈毛坯以及两个所述O型密封圈共同形成充液成形液室；所述上密封压板、下密封压板、调整垫圈和压紧螺栓用于调整所述O型密封圈的密封强度；

所述外模部分为环型结构设置在所述中间型模部分外面，所述外模部分包括外模、外模支撑环、外模固定环、上支撑弹簧、下支撑弹簧、上预紧螺栓、下预紧螺栓；所述外模伸入于所述中间固定型模和中间活动型模之间，所述外模的头部前端与所述封严圈毛坯上的所述封严圈的中间型面贴合，所述外模的头部两侧形状与所述封严圈的两边型面的形状一致；所述外模支撑环设置在所述外模下部并对所述外模施以支撑，所述下支撑弹簧设置在所述外模支撑环与所述底座之间，所述下预紧螺栓通过所述外模支撑环与所述底座连接；所述外模固定环设置在所述外模上部，所述上预紧螺栓通过所述中间活动型模与所述外模固定环连接，所述上支撑弹簧设置在所述中间活动型模与所述外模固定环之间；

集油箱设置在底座上；

所述外模为两瓣对开的分体结构；

所述外模内设置排气孔。

2.一种封严圈的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）制造圆筒形毛坯，所述圆筒形毛坯直径为所述封严圈直径；

（2）对所述圆筒形毛坯进行第一次充液成形，成形出所述封严圈的中间型面，制得所述封严圈毛坯；

（3）利用如权利要求1所述的封严圈的充液成形装置，对所述封严圈毛坯进行第二次充液成形；将所述封严圈毛坯装入所述装置的所述外模中，所述封严圈毛坯上的所述封严圈的中间型面与所述外模的头部前端贴合，然后利用所述外模固定环将所述外模固定到所述外模支撑环上，再装入所述中间活动型模；调整所述上预紧螺栓来调整好所述封严圈毛坯的成形上补料高度H1，调整所述下预紧螺栓来调整好所述封严圈毛坯的成形下补料高度H2；拧紧所述压紧螺栓，带动所述上密封压板和所述下密封压板使两个所述O型密封圈变形压紧所述封严圈毛坯内型面从而形成可靠密封的充液成形液室；将充液成形机高压进油管与所述高压管接头连接，高压液压油通过所述高压管接头和所述进油孔进入充液成形液室，高压液压油推动封严圈毛坯与所述外模贴合，同时充液成形机主缸推动所述中间活动型模、所述外模、所述外模支撑环和所述外模固定环共同下行合模，最后采用高压液体使所述封严圈毛坯贴合到所述外模上，从而完成所述封严圈全部形状的成形，成形出带有工艺补充面的封严圈半成品；

（4）对所述封严圈半成品进行机加工序，去掉所述工艺补充面，制得所述封严圈。