CN103934307A - 具有局部压扁结构的空心零件成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有局部压扁结构的空心零件成形方法，属于管材内高压成形技术领域。针对成形后最大截面周长和最小截面周长相差较大且最大截面变形程度大于管坯材料本身延伸率的空心零件，选择周长介于空心零件最大截面周长和最小截面周长之间的管材作为空心管坯。将管坯中间部分缩径成形，缩径部分截面周长小于或等于成形后空心零件最小截面周长的80％；将缩径后的预成形管坯置于模具型腔，在合模时充分利用合模力成形压扁结构，继而进行内高压成形，同时校正压扁截面形状。本发明有效地避免了零件较大截面周长部分在成形过程中出现开裂现象，并防止了压扁成形时起皱；本方法实现了一模两件，提高了空心零件成形效率。

Description

具有局部压扁结构的空心零件成形方法

技术领域

本发明涉及一种空心零件成形方法，尤其是一种具有局部压扁结构的空心零件的成形方法，属于管材内高压成形技术领域。

背景技术

目前，具有空心结构的零件在航空、航天及车辆工程领域得以广泛使用，它对提高零部件的综合性能、减少零件数量和加工工序、降低制造成本具有重要的意义。具有空心结构的零件通常采用内高压成形技术制造，其主要的成形过程是通过向管坯内部加压与轴向加力补料，把管坯挤压到模具型腔成为所需的零件，内部压力可通过液体、高弹性塑料或软金属等介质进行传递。

在各种结构的空心件中有一种特殊结构的空心零件，即具有局部压扁结构的内高压成形空心零件，它的主要几何特征是沿轴线所取的最大截面周长与最小截面周长相差较大。而对于截面周长相差较大的空心零件，往往在内高压成形过程中零件最大截面周长部分产生开裂。

传统内高压成形技术仅适合于空心零件最大截面周长和最小截面周长相差较小的场合，其选取管坯的原则是管坯截面周长应小于或等于空心零件最小截面周长。而对于最大截面周长与最小截面周长相差较大的空心零件，如具有局部压扁结构的空心零件，若选择最小变形截面尺寸作为管坯尺寸，截面尺寸较大部分的变形程度由于远远大于材料本身的极限膨胀率易发生胀形开裂，无法成形最大截面周长和最小截面周长相差较大的空心零件。

本发明采用空心零件最大截面尺寸和最小截面尺寸的之间的尺寸作为管坯尺寸，避免了其在成形过程中产生开裂。但由于管坯的截面周长大于零件的最小截面周长，若采用中间尺寸管坯直接进行成形，必然产生起皱。为了确保压扁时不起皱，需对管坯首先进行缩径成形，使管坯缩径处的截面周长小于或等于最终成形零件最小截面周长的80％。

2013年2月13日，中国发明专利CN102228932公开了一种提高阶梯变径管壁厚均匀性的成形方法，其采用电磁方法对空心管材实现缩径，利用缩径后金属材料的聚集提高内高压成形后零件壁厚的均匀性。该方法可以在一定程度降低管材成形过程中局部变形量大引起的开裂现象，但是其由于管坯自身壁厚相对较薄，无法从根本上杜绝开裂现象；同时，该方法也无法用于具有局部压扁结构的空心零件成形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种能有效防止空心零件较大截面周长部分在成形过程中开裂并实现其局部压扁的空心零件成形方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有局部压扁结构的空心零件成形方法，包括如下步骤：

1)、以η作为选坯原则的判据，选择η大于或者等于材料延伸率且截面周长介于成形后空心零件最大截面周长和最小截面周长之间的管坯作为空心管坯，η为空心零件成形后最大截面与最小截面的相对变形量；

2)、对空心管坯进行缩径成形，缩径部分截面周长小于或等于成形后空心零件最小截面周长的80％；

3)、将缩径后的空心管坯对中放到成形模具型腔内，使缩径部分位于模具型腔中两个凸起型面之间；

4)、合模对管坯缩径部分压扁成形后对空心管坯两端实施密封，逐渐充液加压进行内高压成形并对压扁处进行校正，成形压力50-120MPa，成形时间为20s-40s；

5)、成形完毕后，卸去内压，移除左冲头和右冲头，抬起模具，取出具有局部压扁结构的空心零件。

本发明中，所述步骤1)中，其中C₁为最大截面周长，C₂为最小截面周长。

本发明中，所述步骤2)中缩径成形方法为电磁缩径、旋压缩径或挤压缩径。

本发明中，所述管材为不锈钢材质。

本发明的有益效果在于：本发明采用的中间尺寸管坯有效的避免了零件较大截面周长部分在成形过程中出现开裂现象；同时，对管坯采用缩径成形，即管坯缩径部分截面周长小于最终压扁成形部分的截面周长，有效地防止了压扁成形时起皱；此外，本方法实现了一模两件，提高了空心零件成形效率。

附图说明

图1为本发明具有局部压扁结构的空心零件成形方法流程图；

图2为本发明中模具装配示意图；

图3为实施例1中电磁缩径装置示意图；

图4为实施例1成形的空心零件；

图5为实施例2中旋压缩径装置示意图；

图6为实施例2成形的空心零件；

图7为实施例3中挤压缩径装置示意图；

图8为实施例3成形的空心零件；

图中，1-左冲头，2-模具，3-空心管坯，4-右冲头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明主要用于成形后最大截面周长和最小截面周长相差较大且最大截面变形程度大于管坯材料本身延伸率的空心零件的成形，以作为选坯原则的判据，其中，η为空心零件成形后最大截面与最小截面的相对变形量，C₁为最大截面周长，C₂为最小截面周长；空心管坯选取η≥材料延伸率且截面周长介于成形后空心零件最大截面周长和最小截面周长的之间的管材。

实施例1

1)、空心管坯3采用304不锈钢，周长为66mm，零件成形后胀形处最大截面周长为110mm，压扁处最小截面周长为25mm；

2)、对空心管坯3进行电磁缩径成形，电磁缩径装置连接后，闭合开关，线圈产生磁场力，使空心管坯3缩径成形，通电时间为0.02s，缩径后的空心管坯3最小处截面周长为20mm，如图3所示；

3)、将缩径成形后的空心管坯3对中放到模具2型腔中，使缩径部位位于模具2型腔的两个凸起型面之间；

4)、准确定位后，控制液压机上下模合模，对空心管坯3缩径部分压扁成形；之后，采用左冲头1和右冲头4对空心管坯3两端实施密封，逐渐充液加压进行内高压成形同时对空心管坯3压扁处进行校正，保证压扁处不产生塌陷，施加内压50MPa，施加内压时间为30s，如图2所示；

5)、成形完毕后，卸去内压，移除左右密封冲头，液压机上行，取出成形后的空心零件分割后得到最终空心零件，如图4所示。

实施例2

1)、空心管坯3采用321不锈钢，周长为100mm，成形零件成形后胀形处最大截面周长为141mm，压扁处最小截面周长为63mm；

2)、对空心管坯3进行旋压缩径成形，在缩径时，将空心管坯3置于夹紧装置中，并随着主轴的旋转而旋转；旋轮在空心管坯3的外部作径向进给运动，经过一次或多次的逐渐变形，使缩径后截面周长小于原始管坯截面周长，缩径后的空心管坯3最小处截面周长为50mm，如图5所示；

3)、将缩径成形后的空心管坯3对中放到模具2型腔中，使缩径部位位于模具2型腔的两个凸起型面之间；

4)、准确定位后，控制液压机上下模合模，对空心管坯3缩径部分压扁成形，同时采用左冲头1和右冲头4对空心管坯3两端实施密封，逐渐充液加压进行内高压成形同时对空心管坯3压扁处进行校正，保证压扁处不产生塌陷，施加内压为80MPa，施加内压时间为20s，如图2所示；

5)、成形完毕后，卸去内压，移除左右密封冲头，液压机上行，取出成形后的空心零件分割后得到最终空心零件，如图6所示。

实施例3

1)、空心管坯3采用1Cr18Ni9Ti不锈钢，周长为79mm，成形零件成形后胀形处最大截面周长为126mm，压扁处最小截面周长为38mm；

2)、对空心管坯3进行挤压缩径成形，在室温下将空心管坯3置于开式挤压凹模，在凸模的推动下，凹模口的管坯断面仅仅作轻度缩减，金属向凹模锥面聚集，使其截面周长小于原始管坯截面周长,缩径后的空心管坯3最小处截面周长为30.4mm，如图7所示；

3)、将缩径成形后的空心管坯3对中放到模具2型腔中，使缩径部位位于模具2型腔的两个凸起型面之间；

4)、准确定位后，控制液压机上下模合模，对空心管坯3缩径部分压扁成形，同时采用左冲头1和右冲头4对空心管坯3两端实施密封，逐渐充液加压进行内高压成形同时对空心管坯3压扁处进行校正，保证压扁处不产生塌陷，施加内压为120MPa，施加内压时间为40s，如图2所示；

5)、成形完毕后，卸去内压，移除左右密封冲头，液压机上行，取出成形后的空心零件分割后得到最终空心零件，如图8所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有局部压扁结构的空心零件成形方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、以η作为选坯原则的判据，选择η大于或者等于材料延伸率且截面周长介于成形后空心零件最大截面周长和最小截面周长之间的管坯作为空心管坯，η为空心零件成形后最大截面与最小截面的相对变形量；

2)、对空心管坯进行缩径成形，缩径部分截面周长小于或等于成形后空心零件最小截面周长的80％；

3)、将缩径后的空心管坯对中放到成形模具型腔内，使缩径部分位于模具型腔中两个凸起型面之间；

4)、合模对管坯缩径部分压扁成形后对空心管坯两端实施密封，逐渐充液加压进行内高压成形并对压扁处进行校正，成形压力50-120MPa，成形时间为20s-40s；

5)、成形完毕后，卸去内压，移除左冲头和右冲头，抬起模具，取出具有局部压扁结构的空心零件。

2.根据权利要求1中所述的一种具有局部压扁结构的空心零件成形方法,其特征在于所述步骤1)中，其中C₁为最大截面周长，C₂为最小截面周长。

3.根据权利要求1或2所述的具有局部压扁结构的空心零件成形方法，其特征在于：所述步骤2)中缩径成形方法为电磁缩径、旋压缩径或挤压缩径。

4.根据权利要求3所述的具有局部压扁结构的空心零件成形方法，其特征在于：所述管材为不锈钢材质。