CN110153263A - 一种基于液压的小圆角特征铝合金薄板零件加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于液压的小圆角特征铝合金薄板零件加工方法。该方法包括：模具的凸模设计时在原有零件形面基础上，向内偏移一个料厚的位移；将模具的凸模、凹模和压边圈装配于设备上，在凹模上沿上下方向放置两块板料；将板料放置在第一指定位置，控制设备的压边滑块运动到第二指定位置；控制设备的主滑块运动到第三指定位置；通过与凹模连接的增压器向凹模液室注入乳化液介质，当液室内部压力达到设定压力值时，控制凸模向下运动，增压器按设定的压力加载曲线向液室内加压，当凸模拉深到位后，板料在液室压力的作用下贴在凸模上；通过增压器卸掉凹模液室的压力。本发明解决小圆角特征整形出的零件表面质量较差的问题。

Description

一种基于液压的小圆角特征铝合金薄板零件加工方法
技术领域
本发明涉及金属压力加工技术领域，尤其是一种基于液压的小圆角特征铝合金薄板零件加工方法。
背景技术
充液成形是一种先进的柔性成形技术，是现代轻量化、精确制造的代表性技术之一，能够很好的解决钣金零件精确成形问题，在新能源汽车及航空航天等领域具有较大的优越性。与传统工艺方法相比具有成形极限高、成形零件复杂、成形质量和精度高、可以成形特种材料等优点，同时又适应了航空航天产品的小批量、多品种的柔性发展方向。充液成形是指采用液态的水、油或粘性物质作传力介质，代替刚性的凹模或凸模，使坯料在传力介质的压力作用下贴靠凸模或凹模而成形。一般情况下，充液成形可以极大的提高零件的成形极限，可以成形出圆角较小的零件，但是一次成形2倍料厚圆角的零件比较困难。通常采用两序成型，在充液拉深后，最终还需要小圆角特征整形，整形出的零件表面质量较差，整形过程容易破裂，工艺稳定性较差。
发明内容
发明目的：针对小圆角特征整形出的零件表面质量较差的问题，本发明的目的是提供一种具有小圆角特征铝合金薄板零件一序充液拉深成形的加工工艺。
第一方面，提供一种基于液压的小圆角特征铝合金薄板零件加工方法，包括：
模具的凸模设计时在原有零件形面基础上，向内偏移一个料厚的位移，以使得与铝合金板料接触部分在零件成形后与零件数模内表面保持一致，其中，模具具有凸模和凹模；
将模具的凸模、凹模和压边圈装配于设备上，在凹模上沿上下方向放置两块板料，其中，上板料的延展性高于下层板料；两块板料之间不需要进行粘连；
将板料放置在第一指定位置，控制设备的压边滑块运动到第二指定位置，使其与板料接触并施加指定的压边力；控制设备的主滑块运动到第三指定位置；
通过与凹模连接的增压器向凹模液室注入乳化液介质，使介质充满型腔，当液室内部压力达到设定压力值时，控制凸模向下运动，增压器按设定的压力加载曲线向液室内加压，当凸模拉深到位后，板料在液室压力的作用下贴在凸模上；
通过增压器卸掉凹模液室的压力，使主滑块带动凸模，压边滑块带动压边圈同时上行，使板料与凸模和凹模分离，获得两个零件，取出上层板料形成的零件后，下层板料的形面零件满足零件各项要求。
进一步的，所述小圆角特征是指圆角最小半径大于2倍料厚，小于等于4倍料厚的圆角特征。
进一步的，凸模和凹模之间的间隙、压边圈与凹模之间的间隙都为两倍于坯料厚度的间隙。
进一步的，凹模的进液口通过高压管路与增压器连接，通过压板使凹模固定于设备下横梁，凸模和压边圈上行至设定高度。
进一步的，两块板料外形尺寸相同。
进一步的，上板料为钢板料，下板料位铝合金板料；钢板料和凸模接触，铝合金板料与凹模接触。
进一步的，乳化液介质采用液体或其他柔性介质。
进一步的，所述液室压力范围0.5MPa-70MPa。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明采用双层板的生产方式，利用充液拉深技术采用一序工艺进行生产具备小圆角特征的铝合金薄板零件。采用该工艺时模具凸模设计时，其尺寸在零件数模内表面形面基础上向内偏移一个料厚的位移。零件的凸凹模间隙，压边圈与凹模间隙都按照两倍于零件坯料厚度的数值进行取值。
(2)本发明采用一序拉深工艺直接成形小圆角特征的铝合金薄板零件，该小圆角特征值圆角半径不小于2倍料厚，不大于4倍料厚的零件。生产过程中利用作用在凸模上的机械力与液室压力的同时作用，利用塑性较好零件的材料包覆与保护作用，直接成形出小圆角特征的铝合金薄板零件。
(3)本发明方便快捷的完成了整形小圆角零件的制作过程，零件的成形表面质量好，工艺过程稳定。
(4)本发明自动化程度高，应用范围广，生产过程噪音小无污染，有利于改善操作人员的工作环境。
附图说明
本发明包括4图，这些附图的附图说明如下：
图1为本发明的铝合金零件截面图。
图2为本发明的盒形零件俯视图。
图3为本发明的一序坯料与模具的位置关系示意图。
图4为本发明的一序充液拉深结束示意图。
图中：1-凸模，2-压边圈，3-深冲钢板板料，4-铝合金板料，5-凹模，R-最终零件的底部圆角，R1-一序凸模底部圆角。
具体(最佳)实施例(方式)
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种具有小圆角特征铝合金薄板零件一序充液拉深成形的加工工艺，包括如下步骤：
步骤一：按设计要求，模具凸凹模间隙，压边圈2与凹模间隙按照两倍于坯料厚度的间隙进行设计。模具凸模1设计时在原有零件形面基础上，向内偏移一个料厚的位移，保证与铝合金板料4接触部分在如图1或图2所示的零件成形后与零件数模内表面保持一致。
步骤二：把模具的凸模1、凹模5和压边圈2装配于设备上，凹模5的进液口利用高压管路与增压器连接，利用压板保证凹模5固定于设备下横梁，凸模1和压边圈2上行至设定高度，在凹模5上放置铝合金板料4和深冲钢板板料3，其中两块板料外形尺寸相同，钢板3在上与凸模1接触，铝合金板料4在下，与凹模5接触，两块板料之间不需要进行粘连；图3为板料和模具的位置关系。
步骤三：将板料放置在指定位置，通过设备控制程序，设备的压边滑块运动到指定位置，使其与板料接触并施加指定的压边力。通过设备控制程序，设备的主滑块运动到指定位置。
步骤四：通过与凹模5连接的增压器向凹模5液室注入乳化液介质，使介质充满型腔，当液室内部压力达到设定压力值时，利用设备控制程序，凸模1向下运动，增压器按设定的压力加载曲线向液室内加压，当凸模1拉深到位后，板料在液室压力的作用下贴在凸模1上，如图4所示。
步骤五：通过增压器卸掉凹模液室的压力，主滑块带动凸模1，压边滑块带动压边圈同时上行，使坯料与凸模1和凹模5分离，获得两个零件，取出钢板零件后，铝合金形面零件满足零件各项要求；
步骤二和步骤五中的压力设定值为0.5MPa-50MPa。
步骤二中的介质采用液体或其他柔性介质，避免与金属的直接碰撞或划伤,使其受力均匀,不会出现破裂和起皱的缺陷，保证了零件成形后的表面质量。
该成形方法可以通过调节液室压力和凸模位移来控制整圆角过程的变形量，工艺可控性较好。
步骤三中的大圆角盒形件的底部圆角是步骤六中的小圆角盒形件的底部圆角的3-4倍。
该方法所述的一种具有小圆角特征铝合金薄板零件一序充液拉深成形的加工工艺，其特征在于，所述小圆角特征是指圆角最小半径大于2倍料厚，小于等于4倍料厚的圆角特征。
步骤四中的介质采用液体或其他柔性介质。
步骤四中的液体压力范围0.5MPa-70MPa。
本发明公开了一种具有小圆角特征铝合金薄板零件一序充液拉深成形的加工工艺，首先在铝合金板料上方，放置一块比铝合金板料拉深性能更好的板料，例如：深冲钢板、不锈钢板等，材料厚度与零件生产坯料相同。其次，模具设计时，凸凹模间隙、压边圈与凹模间隙按照两倍于零件坯料的厚度的数值进行设计。最后，该方法采用一序成型工艺所成型最小的小圆角特征是指圆角半径大于等于2倍料厚，小于4倍料厚的圆角特征。本发明成形过程中小圆角零件没有发生破裂等产品缺陷，零件成形整体性好；本发明中的双动充液拉深技术，可以广泛应用于零件的板材加工成形中。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于液压的小圆角特征铝合金薄板零件加工方法，其特征在于，包括：
模具的凸模设计时在原有零件形面基础上，向内偏移一个料厚的位移，以使得与铝合金板料接触部分在零件成形后与零件数模内表面保持一致，其中，模具具有凸模和凹模；
将模具的凸模、凹模和压边圈装配于设备上，在凹模上沿上下方向放置两块板料，其中，上板料的延展性高于下层板料；两块板料之间不需要进行粘连；
将板料放置在第一指定位置，控制设备的压边滑块运动到第二指定位置，使其与板料接触并施加指定的压边力；控制设备的主滑块运动到第三指定位置；
通过与凹模连接的增压器向凹模液室注入乳化液介质，使介质充满型腔，当液室内部压力达到设定压力值时，控制凸模向下运动，增压器按设定的压力加载曲线向液室内加压，当凸模拉深到位后，板料在液室压力的作用下贴在凸模上；
通过增压器卸掉凹模液室的压力，使主滑块带动凸模，压边滑块带动压边圈同时上行，使板料与凸模和凹模分离，获得两个零件，取出上层板料形成的零件后，下层板料的形面零件满足零件各项要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，小圆角特征是指圆角最小半径大于2倍料厚，小于等于4倍料厚的圆角特征。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，凸模和凹模之间的间隙、压边圈与凹模之间的间隙都为两倍于坯料厚度的间隙。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹模的进液口通过高压管路与增压器连接，通过压板使凹模固定于设备下横梁，凸模和压边圈上行至设定高度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两块板料外形尺寸相同。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上板料为钢板料，下板料位铝合金板料；钢板料和凸模接触，铝合金板料与凹模接触。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，乳化液介质采用液体或其他柔性介质。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液室压力范围0.5MPa-70MPa。
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