CN111434412A - 一种柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，上模及横梁在提升液压缸等的带动下下行，横梁到达下死点；合模锁紧销在气缸、油缸或电机的驱动下，锁紧设备横梁向上浮动的上死点；施力油缸在上模和注水系统的配合下，以设备横梁为基座伸展，与上模的底面接触，并施力带动上模克服工件成形阻力，成形、注水、合模；合模到底后，增压系统在模具动作的配合下工作，由横梁和移动工作台提供模具的锁紧力，共同完成工件的液压胀形；待增压系统和施力油缸泄压后，合模锁紧销退出工作位置；提升液压缸等带动横梁和上模快速向上运动，打开上模取走工件，完成板件的液压成形。本发明通过施力油缸提供板件液压成形模具的锁紧力，实现液压成形设备和模具的轻量化，成本更低，效率更高，产品质量得以保证。

Description

一种柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺
技术领域
本发明主要涉及液压成形技术领域，尤其涉及一种柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，适用于钢、铝合金、镁合金等金属板件的液压成形。
背景技术
液压成形技术又称内高压成形技术，它依靠流体介质(比如水) 在高压作用下产生巨大压力充当模具的凸模(或凹模)，从而实现板料或板件与模具凹模(或凸模)贴合，工件发生塑性成形，获得所需形状的构件。采用液压成形，工件在静水压应力作用下成形，不仅成形性好，可进行深拉深胀形，而且构件受力为压应力，回弹量小，成形尺寸精确、稳定，是实现复杂工件成形的一种重要成形技术。
然而，液压成形设备的主体是大吨位液压压机，液体胀形压力范围为150-400MPa，大型构件所需的成形吨位高达5000-15000吨，压机刚性挠度需要控制在1/4000-1/8000，配合以30-50吨的液压成形模具，液压压机运动行程也较大，通常在800-1200mm。综合以上因素，液压成形压机要求刚性好、行程长、吨位大，投资往往特别巨大，是大型构件液压成形生产成本的主要来源。
已公开发明专利，申请号CN201410117624.1，专利名称：大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形方法，申请日：20140327，本发明提供一种大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形方法。其包括将薄壁板料单面涂抹润滑油进行润滑处理；将润滑后的板料在预成形模具中进行预胀形，成形出零件的大致形状；然后将预成形出的板料在整形模具中进行反向整形，成形出小的圆角特征；将零件的工艺补充面切除后制成最终零件等步骤。本发明提供的大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形方法能够充分发挥材料的塑性，有效的控制零件的壁厚减薄率，而且能够成形出带有任意复杂浅特征的板材零件。与传统的此类零件制造方法爆炸成形相比具有效率高、成本低、操作安全方便、成形的零件精度高、无需人工修复等优点。
本发明通过施力油缸锁紧装置提供板件液压成形所需的锁模力，降低了对压机和模具刚性的要求，压机和模具能够实现轻量化，设备投资成本更低，板件成形性更好。
发明内容
本发明提供一种柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，该工艺配合柔性横梁式施力油缸锁紧板件液压成形设备和模具，该工作站包括：地基基础5、立柱7、拉杆8、横梁1、施力油缸3、合模锁紧销 2、提升液压缸4,所述地基基础5上设置四根立柱7，相邻立柱7通过拉杆8连接，立柱7侧面安装有导轨9；所述横梁1的底部设置有提升液压缸4，在提升液压缸4的作用下，横梁1通过滑块沿着导轨 9进行上下运动；所述上模11通过夹模器10与横梁1进行连接，下模13直接安装在移动工作台上。
该液压站中，在横梁1的底部安装有施力油缸3，所述施力油缸 3成阵列状均匀分布，由液压系统提供液压驱动力以横梁1为基座在模具和横梁之间进行伸展，提供板料成形和液压胀形所需要的作用力。此外，电控系统可以实现对所施加预紧力大小和时间的控制，
包括以下工艺步骤：
S1：上模11及横梁1在提升液压缸4的带动下快速下行，横梁 1到达下死点；
S2：合模锁紧销2在气缸、油缸或电机的驱动下，锁紧横梁1向上浮动的上死点；
S3：施力油缸3在注水系统的配合下，以横梁1为基座伸展，与上模11的底面接触，并施力带动上模11克服工件成形阻力，成形、注水、合模；
S4：合模到底后，增压系统在模具动作的配合下工作，由设备上横梁1和移动工作台提供模具的锁紧力，共同完成工件的液压胀形；
S5：待增压系统和液压站施力油缸3泄压后，合模锁紧销2退出工作位置；
S6：提升液压缸4、气缸或电机等带动设备横梁1和上模11快速向上运动，打开上模11取走工件，完成板件的液压成形。
优选的，在S1步骤中，开模状态下，横梁1与上模11底面的距离为工件成形和模具预紧锁所需行程，范围为0-150mm，该距离通过夹模器10实现。
优选的，在S2步骤中，横梁1在向上移动超过1-150mm时到达横梁1浮动的上死点，被合模锁紧销2限位而不再移动。
优选的，在S3步骤中，施力油缸3工作行程为0-150mm，且大于横梁1向上移动的距离，可提供的力为800-20000吨。
优选的，在S3步骤中，注水系统启动后，伴随着合模过程，将液压室17内部空气排尽。
优选的，在S4步骤中，增压系统启动，板件在液压室17内液体压力的作用下完成液压胀形。
优选的，在S4步骤中，横梁1在满载时的下挠度为1/1000-1/8000。
优选的，在S4步骤中，施力油缸3水平布置数排，施力油缸3 产生的载荷均匀分布整个横梁1台面。
优选的，在S1和S6步骤中，提升液压缸4、气缸或电机等带动上模11运动，设备横梁1和模具的开合速度为0-1200m/s，行程为 400-1800mm。
本发明的有益效果：能够实现复杂工件，尤其是大型板件的液压成形，降低了液压成形所需要的压机吨位，实现了模具的轻量化设计。同时，板件液压成形设备和模具投资成本更低，生产节拍更快，产品质量也得以保证。
附图说明
图1为本发明中成形设备和成形模具的装配图；
图2为本发明的成形模具的局部结构示意图。
图中：1、横梁；2、合模锁紧销；3、施力油缸；4、提升液压缸； 5、地基基础；6、移动工作台；7、立柱；8、拉杆；9、导轨； 10、夹模器；11、上模，11.1、上模座，11.2、上模镶块；13、下模， 13.1、下模座，13.2、下模镶块；17、液压室；18、成形板件。
具体实施方式
本发明提供一种柔性横梁式螺旋锁紧板件液压成形工艺，该工艺配合柔性横梁式螺旋锁紧板件液压成形工作站(包含成形设备和模具)，该工作站包括：地基基础5、立柱7、拉杆8、横梁1、移动工作台6、合模锁紧销2、提升液压缸4、夹模器10、上模11、下模13、液压室17,上模11由上模座11.1和上模镶块11.2构成，下模13由下模座13.1和下模镶块13.2构成，所述地基基础5上设置四根立柱 7，相邻立柱7通过拉杆8连接，立柱7侧面安装有导轨9；在横梁1 的底部安装有施力油缸3，所述横梁1的底部设置有提升液压缸4，在提升液压缸4的作用下，横梁1通过滑块沿着导轨9进行上下运动；所述上模11通过夹模器10与横梁进行连接，所述下模13直接安装在移动工作台上。
该液压站中，所述施力油缸3成阵列状均匀分布，由液压系统提供液压驱动力以横梁为基座在上模11和横梁之间进行伸展，提供板料成形和液压胀形所需要的作用力。此外，电控系统可以实现对所施加预紧力大小和时间的控制。
包括以下工艺流程：
S1：上模11及设备横梁1在提升液压缸4等的带动下快速下行，横梁1到达下死点；
S2：合模锁紧销2在气缸、油缸或电机的驱动下，锁紧横梁1向上浮动的上死点；
S3：施力油缸3在模具和注水系统的配合下，以横梁1为基座伸展，与上模11的底面接触，并施力带动上模11克服工件成形阻力，完成成形、注水、合模；
S4：合模到底后，增压系统在模具动作的配合下工作，由设备上横梁1和移动工作台提供模具锁紧力，共同完成板件的液压胀形；
S5：待增压系统和液压站施力油缸3泄压后，合模锁紧销2退出工作位置；
S6：提升液压缸4、气缸或电机带动横梁1和上模11快速向上运动，打开上模11取走工件，完成板件的液压成形。
在本实施中优选的，在S1步骤中，依据预先设置的横梁1与上模11间隙的不同，当模具合模时，横梁1距离上模11底面有0-150mm 的间隙。
设置上述工艺，借助于夹模器10来实现上模11和设备横梁1的连接，保证合模锁紧销2能够顺利到达横梁向上浮动的“上死点”，而不出现干涉；同时，在步骤3中，可以利用施力油缸3的顶出作用，完成具有一定造型板件的前期塑性成形。
在本实施中优选的，在S2步骤中，横梁1可以向上移动的范围为1-150mm。
设置上述工艺，在施力油缸3的顶出作用下，完成工件的前期塑性成形和模具的合模，直至横梁1与合模锁紧销2贴紧，从而为后期板件液压胀形提供所需要的液压胀形锁紧力。
在本实施中优选的，在S3步骤中，施力油缸3工作行程为0-150mm，且大于锁模横梁1向上移动的距离，可提供的力为800-20000吨。
设置上述工艺，施力油缸3工作行程大于锁模横梁1向上移动的距离，能够基于需要提供一定的模具锁紧预紧力。
在本实施中优选的，在S3步骤中，注水系统启动后，将液压室 17内部空气排尽，同时液体充满液压室17。
设置上述工艺，在合模过程中完成液压室17的注水动作，实现生产节拍的大幅度提高。
在本实施优选的，在S4步骤中，增压系统启动，板件在液压室 17内液体压力的作用下完成液压胀形。
在本实施中优选的，在S4步骤中，在施力油缸3作用下，横梁 1在满载时的下挠度为1/1000–1/8000。
设置上述工艺，在施力油缸3的作用下，保证横梁1变形在弹性变形范围内，从而提高液压站设备的使用寿命；相比普通的压机式锁模，对液压站设备和模具的刚性要求更低，有利于实现液压站的轻量化设计。
在本实施中优选的，在S4步骤中，施力油缸3水平布置数排，施力油缸3形成的载荷均匀分布整个横梁1台面。
设置上述工艺，施力油缸3将锁紧力均匀的施加在模具上，在弹性变形范围内横梁1即使发生变形，也不会影响施加在模具上的锁紧力，保证了板件成形过程中的尺寸精准性。
在本实施中优选的，在S1和S6步骤中，提升液压缸4、气缸或电机等带动上模11运动，上模11开合的移动速度为0-1200m/s，行程为400-1800mm。
设置上述工艺，由于提升液压缸4等不提供模具锁紧力，模具的开合速度可达0-1200m/s，行程为400-1800mm，极大提高了生产节拍，扩大了液压站的应用范围。
上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利请的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：S1：上模(11)及横梁(1)在提升液压缸(4)等的带动下快速下行，横梁(1)到达下死点；S2：合模锁紧销(2)在气缸、油缸或电机的驱动下，锁紧横梁(1)向上浮动的上死点；S3：施力油缸(3)在模具和注水系统的配合下，以横梁(1)为基座伸展，与上模(11)的底面接触，并施力带动上模(11)克服工件成形阻力，成形、注水、合模；S4：合模到底后，内增压系统在模具动作的配合下工作，由横梁(1)和移动工作台(6)提供模具的锁紧力，共同完成工件的液压胀形；S5：待内增压系统和液压站施力油缸(3)泄压后，合模锁紧销(2)退出工作位置；S6：提升液压缸(4)、气缸或电机等带动横梁(1)和上模(11)快速向上运动，打开上模(11)取走工件，完成板件的液压成形。
2.根据权利要求1所述的柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：在S1步骤中，工件成形和模具预紧锁所需行程范围为0-150mm，该间隙通过夹模器(10)实现。
3.根据权利要求1所述的柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：在S2步骤中，横梁(1)在向上移动超过1-150mm时到达横梁浮动的上死点，被合模锁紧销(2)限位而不再移动。
4.根据权利要求1所述的柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：在S3步骤中，施力油缸(3)工作行程为0-150mm，且大于横梁(1)向上移动的距离，可提供的力为800-20000吨。
5.根据权利要求1所述的柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：在S3步骤中，注水系统启动后，伴随着合模过程，将液压室(17)内部空气排尽。
6.根据权利要求1所述的柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：在S4步骤中，增压系统启动，板料在液压室(17)内液体压力的作用下完成液压胀形。
7.根据权利要求1所述的柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：在S4步骤中，横梁(1)在满载时的下挠度为1/1000-1/8000。
8.根据权利要求7所述的柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：在S4步骤中，施力油缸(3)水平布置数排，施力油缸(3)产生的载荷均匀分布整个横梁(1)台面。
9.根据权利要求1所述的柔性横梁式油缸锁紧板件液压成形工艺，其特征在于：在S1和S6步骤中，提升液压缸(4)、气缸或电机等带动上模(11)运动，上模(11)开合的移动速度为0-1200m/s，行程为400-1800mm。
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