CN111659807B - 一种内高压成形的板材对接方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内高压成形的板材对接装置，包括：模具，所述模具上方设有一分瓣模具；板材层，所述板材层放置于所述模具的正上方；冲头，所述冲头位于所述板材层正上方；本发明还提供了一种内高压成形的板材对接方法，具体步骤包括：启动内高压成形的板材对接装置，冲头接触到上层辅助板材后注入高压液体，板材层被挤压变形并被切割出一圆形废料，形成机械锁。本发明能够实现相同或异种板材的对接而不破坏材料表面的镀层；对接板材的过程中，没有烟雾、火花、有害气体产生，能够改善工作环境；形成的机械锁强度大，能适应高强度作业。

Description

一种内高压成形的板材对接方法及装置

技术领域

本发明涉及冲压装置领域，特别涉及一种内高压成形的板材对接方法及装置。

背景技术

轻量化是当前汽车、航空、航天等领域发展的趋势，由于铝合金等轻量化材料具有较高的强度质量比，使用铝合金等能显著降低结构重量，因此在轻量化的车身以及航空器材所使用的材料中，铝合金等轻量化材料所占的比例越来越大。

但是铝合金表面存在天然的氧化膜，在对接铝合金板材时，使用传统的焊接方法得到连接点的性能较差，且在焊接过程中产生的火花、烟雾、有害气体等既对工作人员的身体健康有严重危害，又对环境产生污染。为了提高材料的耐腐蚀性能，通常会对材料喷涂镀层，使用焊接会破坏材料表面的镀层，降低材料的耐腐蚀性。此外，焊接连接点的疲劳强度也限制了传统焊接的应用。对于异种板材，由于热传导率的不同和熔点的不同，在焊接时的性能也受到一定程度的影响；在当前汽车轻量化的大趋势下，铝合金等轻量化材料的应用越来越多，市场对其需求也越来越大。

因此，有必要提供一种既能够保护环境，又适用于包括有镀层的材料和异种材料在内的多种材料的轻量化板材的对接方法。

发明内容

本发明提供了一种内高压成形的板材对接方法及装置，其目的是为了保护环境，保护材料表面的镀层，并提高板材的连接强度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种内高压成形的板材对接装置，包括：

模具，所述模具上方设有一分瓣模具，所述分瓣模具两侧内各设有一圆形通孔；所述模具内设有一圆柱形液压腔，所述液压腔上方设有一圆形凹槽；所述液压腔底部设有一弹簧，所述弹簧上端与一活塞固定连接，所述活塞上端固定连接有一活塞杆；所述活塞杆下端设于所述液压腔中，上端贯穿液压腔设于所述圆形凹槽中；所述液压腔底部设有一管路，所述模具左右两侧设有第一副液压腔和第二副液压腔，所述液压腔通过所述管路与所述第一副液压腔和第二副液压腔连通；所述第一副液压腔底部设有第一副弹簧，上部设有第一端盖；所述第一端盖中间设有第一圆形孔隙；所述第一副弹簧上端固定连接有第一副活塞，所述第一副活塞上端固定连接有第一副活塞杆；所述第一副活塞杆穿过所述第一圆形孔隙可移动设于所述圆形通孔中；所述第二副液压腔底部设有第二副弹簧，上部设有第二端盖；所述第二端盖中间设有第二圆形孔隙；所述第二副弹簧上端固定连接有第二副活塞，所述第二副活塞上端固定连接有第二副活塞杆；所述第二副活塞杆穿过所述第二圆形孔隙可移动设于所述圆形通孔中；

板材层，所述板材层放置于所述模具的正上方，所述板材层下端设有一下层辅助板材，所述下层辅助板材上设有第一对接板材和第二对接板材，所述第一对接板材与第二对接板材水平放置于所述下层辅助板材上侧，所述第一对接板材和第二对接板材上侧设有一上层辅助板材，所述上层辅助板材上方设有一压边圈；

冲头，所述冲头位于所述板材层正上方。

作为优选，所述圆形凹槽直径大于所述液压腔。

作为优选，所述分瓣模具外壁设有一圈凹槽，所述凹槽内设有一弹性橡胶圈。

作为优选，所述圆形凹槽深度与所述下层辅助板材厚度相同。

作为优选，所述分瓣模具中心有一圆孔，所述圆孔位于所述圆形凹槽正上方且大小相同。

作为优选，所述冲头内部中空。

相对应的，本发明还提供了一种内高压成形的板材对接方法，包括如下步骤：

步骤一，启动内高压成形的板材对接装置，压边圈对上层辅助板材施加压边力，冲头向下运动；

步骤二，冲头接触到上层辅助板材后注入高压液体，上层辅助板材，第一对接板材和第二对接板材受挤压变形，下层辅助板材在上方压力与分瓣模具中心圆孔的作用下被切割出一圆形废料，圆形废料向下挤压活塞杆；

步骤三，冲头内的高压液体继续施加压力，圆形废料继续向下挤压活塞杆，活塞杆下方的活塞挤压液压腔，液压腔中的液体通过管路流向第一副液压腔和第二副液压腔，第一副液压腔内的液体克服第一副弹簧弹力将第一副活塞向下压，第一副活塞杆随着第一副活塞向下移动，从分瓣模具的圆形通孔内退出；第二副液压腔内的液体克服第二副弹簧弹力将第二副活塞向下压，第二副活塞杆随着第二副活塞向下移动，从分瓣模具的圆形通孔内退出，此时上层辅助板材，第一对接板材和第二对接板材的变形材料推动分瓣模具克服弹性橡胶圈的拉力沿径向向外移动，形成机械锁。

步骤四，冲头停止注入高压液体，卸载高压液体压力，压边圈停止提供压边力，冲头向上运动，恢复至工作开始前的位置，弹簧推动活塞以及活塞杆向上运动，活塞杆将圆形废料推出模具上方的圆形凹槽，机械锁被推出，弹性橡胶圈收缩，分瓣模具恢复至工作开始前的位置，同时第一副液压腔内的液体通过管路到液压腔中，在第一副弹簧的作用下，第一副活塞和第一副活塞杆向上运动，第一副活塞杆插入到分瓣模具的圆形通孔内，将分瓣模具一端固定，第二副液压腔内的液体通过管路到液压腔中，在第二副弹簧的作用下，第二副活塞和第二副活塞杆向上运动，第二副活塞杆插入到分瓣模具的圆形通孔内，将分瓣模具另一端固定，恢复至工作开始前的状态。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

一、采用内高压成形的方法，在对接板材的过程中，没有烟雾、火花、有害气体的产生，能够有效改善工作环境，既保护了自然环境也保护生产工作人员，是一种环保的生产方式。

二、在内高压成形过程中，液体对内表面各处的压力都相同，使材料更多的向阻力更小的方向流动，由于分瓣模具只受弹性橡胶圈的作用，受力时易沿径向向外移动，因此容易形成更大的机械锁，使对接接头能够承受更大的载荷。

三、内高压成形过程中待对接板材只发生塑性变形，材料整体性不被破坏，材料表面的氧化膜、镀层等能够保持完整，接头的抗腐蚀性能高。

四、内高压成形形成的接头表面光洁平整，不需要进一步的修整工艺，节省了工艺时间，提高了生产效率。

五、上下层辅助板材固定住对接板材的接缝，能够提高接头抵抗折弯的能力，使对接接头能够承载更大的折弯力，使接头能够应用在对折弯性能有更高要求的场合，扩展了使用的范围。

附图说明

图1为本发明的装置剖面图；

图2为本发明的装置工作图；

图3为本发明的装置机械锁成型图；

图4为本发明的机械锁剖面图；

图5为本发明的机械锁放大图；

图6为本发明的分瓣模具的剖面图；

图7为本发明的分瓣模具的俯视图。

附图标记说明

1-冲头；2-压边圈；3-上层辅助板材；4-第一对接板材；5-下层辅助板材；6-分瓣模具；7-弹性橡胶圈；8-第一端盖；9-第一副液压腔；10-第一副活塞杆；11-第一副活塞；12-第一副弹簧；13-管路；14-模具；15-弹簧；16-液压腔；17-活塞；18-管路；19-活塞杆；20-第二副弹簧；21-第二副活塞；22-第二副液压腔；23-第二副活塞杆；24-第二端盖；25-第二对接板材；26-圆形废料。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的问题，提供了一种内高压成形的板材对接装置，包括：模具，所述模具上方设有一分瓣模具6，所述分瓣模具6两侧内各设有一圆形通孔；所述模具内设有一圆柱形液压腔16，所述液压腔16上方设有一圆形凹槽；所述液压腔16底部设有一弹簧15，所述弹簧15上端与一活塞17固定连接，所述活塞17上端固定连接有一活塞杆19；所述活塞杆19下端设于所述液压腔16中，上端贯穿液压腔16设于所述圆形凹槽中；所述液压腔16底部设有一管路13和管路18，所述模具左右两侧设有第一副液压腔9和第二副液压腔22，所述液压腔16通过所述管路13与所述第一副液压腔9连通，所述液压腔16通过管路18与所述第二副液压腔22连通；所述第一副液压腔9底部设有第一副弹簧12，上部设有第一端盖8；所述第一端盖8中间设有第一圆形孔隙；所述第一副弹簧12上端固定连接有第一副活塞11，所述第一副活塞11上端固定连接有第一副活塞杆10；所述第一副活塞杆10穿过所述第一圆形孔隙可移动设于所述圆形通孔中；所述第二副液压腔22底部设有第二副弹簧20，上部设有第二端盖24；所述第二端盖24中间设有第二圆形孔隙；所述第二副弹簧20上端固定连接有第二副活塞21，所述第二副活塞21上端固定连接有第二副活塞杆23；所述第二副活塞杆23穿过所述第二圆形孔隙可移动设于所述圆形通孔中；板材层，所述板材层放置于所述模具的正上方，所述板材层下端设有一下层辅助板材5，所述下层辅助板材5上设有第一对接板材4和第二对接板材25，所述第一对接板材4与第二对接板材25水平放置于所述下层辅助板材5上侧，所述第一对接板材4和第二对接板材25上侧设有一上层辅助板材3，所述上层辅助板材3上方设有一压边圈2；冲头1，所述冲头位于所述板材层正上方。

本发明采用内高压成形的方法，在对接板材的过程中，没有烟雾、火花、有害气体的产生，能够有效改善工作环境，既保护了自然环境也保护生产工作人员，是一种环保的生产方式；上下层辅助板材固定住对接板材的接缝，能够提高接头抵抗折弯的能力，使对接接头能够承载更大的折弯力，使接头能够应用在对折弯性能有一定要求的场合，扩展了使用的范围。

其中，所述圆形凹槽直径大于所述液压腔16；所述分瓣模具6外壁设有一圈凹槽，所述凹槽内设有一弹性橡胶圈7；所述圆形凹槽深度与所述下层辅助板材5厚度相同；所述分瓣模具6中心有一圆孔，所述圆孔位于所述圆形凹槽正上方且大小相同；所述冲头1内部中空。

本发明在工作过程中下层辅助板材会被分瓣模具切割出一圆形废料，所述圆形废料直径与圆形凹槽直径相同，所述圆形废料在工作中会压迫活塞杆，配合弹性橡胶圈以及第一副液压腔和第二幅液压腔的设计，能实现分瓣模具的自动扩大和复位，能在冲压过程中形成更大的机械锁，使对接接头能够承受更大的载荷；冲头内注入高压液体形成内高压，内高压成形过程中待对接板材只发生塑性变形，材料整体性不被破坏，材料表面的氧化膜、镀层等可以保持完整，接头的抗腐蚀性能高，且内高压成形形成的接头表面光洁平整，不需要进一步的修整工艺，节省了工艺时间，提高了生产效率。

相对应的，本发明还提供了一种内高压成形的板材对接方法，包括如下步骤：

步骤一，启动内高压成形的板材对接装置，压边圈2对上层辅助板材3施加压边力，冲头1向下运动；

步骤二，冲头1接触到上层辅助板材3后注入高压液体，上层辅助板材3，第一对接板材4和第二对接板材25受挤压变形，下层辅助板材5在上方压力与分瓣模具6中心圆孔的作用下被切割出一圆形废料26，圆形废料26向下挤压活塞杆19；

步骤三，冲头1内的高压液体继续施加压力，圆形废料26继续向下挤压活塞杆19，活塞杆19下方的活塞17挤压液压腔16，液压腔16中的液体通过管路13和管路18流向第一副液压腔9和第二副液压腔22，第一副液压腔9内的液体克服第一副弹簧12弹力将第一副活塞11向下压，第一副活塞杆10随着第一副活塞11向下移动，从分瓣模具6的圆形通孔内退出；第二副液压腔22内的液体克服第二副弹簧20弹力将第二副活塞21向下压，第二副活塞23杆随着第二副活塞21向下移动，从分瓣模具6的圆形通孔内退出，此时上层辅助板材3，第一对接板材4和第二对接板材25的变形材料推动分瓣模具6克服弹性橡胶圈7的拉力沿径向向外移动，形成机械锁。

步骤四，冲头1停止注入高压液体，卸载高压液体压力，压边圈2停止提供压边力，冲头1向上运动，恢复至工作开始前的位置，弹簧15推动活塞17以及活塞杆19向上运动，活塞杆19将圆形废料26推出模具上方的圆形凹槽，机械锁被推出，弹性橡胶圈7收缩，分瓣模具6恢复至工作开始前的位置，同时第一副液压腔9内的液体通过管路13到液压腔16中，在第一副弹簧12的作用下，第一副活塞11和第一副活塞杆10向上运动，第一副活塞杆10插入到分瓣模具6的圆形通孔内，将分瓣模具一端固定，第二副液压腔22内的液体通过管路18到液压腔16中，在第二副弹簧20的作用下，第二副活塞21和第二副活塞杆23向上运动，第二副活塞杆23插入到分瓣模具6的圆形通孔内，将分瓣模具6另一端固定，恢复至工作开始前的状态。

如图1至4所示，本发明还提供了一种内高压成形的板材对接装置的具体实施方式：

启动内高压成形的板材对接装置，压边圈2对上层辅助板材3施加压边力，冲头1向下运动；冲头1接触到上层辅助板材3后注入高压液体，上层辅助板材3，第一对接板材4和第二对接板材25受挤压变形，下层辅助板材5在上方压力与分瓣模具6中心圆孔的作用下被切割出一圆形废料26；冲头1内的高压液体继续施加压力，圆形废料26继续向下挤压活塞杆19，活塞杆19下方的活塞17挤压液压腔16，液压腔16中的液体通过管路13和管路18流向第一副液压腔9和第二副液压腔22，第一副液压腔9内的液体克服第一副弹簧12弹力将第一副活塞11向下压，第一副活塞杆10随着第一副活塞11向下移动，从分瓣模具6的圆形通孔内退出；第二副液压腔22内的液体克服第二副弹簧20弹力将第二副活塞21向下压，第二副活塞23杆随着第二副活塞21向下移动，从分瓣模具6的圆形通孔内退出，此时上层辅助板材3，第一对接板材4和第二对接板材25的变形材料推动分瓣模具6克服弹性橡胶圈7的拉力沿径向向外移动，形成机械锁。冲头1停止注入高压液体，卸载高压液体压力，压边圈2停止提供压边力，冲头1向上运动，恢复至工作开始前的位置，弹簧15推动活塞17以及活塞杆19向上运动，活塞杆19将圆形废料26推出模具上方的圆形凹槽，机械锁被推出，弹性橡胶圈7收缩，分瓣模具6恢复至工作开始前的位置，同时第一副液压腔9内的液体通过管路13到液压腔16中，在第一副弹簧12的作用下，第一副活塞11和第一副活塞杆10向上运动，第一副活塞杆10插入到分瓣模具6的圆形通孔内，将分瓣模具一端固定，第二副液压腔22内的液体通过管路18到液压腔16中，在第二副弹簧20的作用下，第二副活塞21和第二副活塞杆23向上运动，第二副活塞杆23插入到分瓣模具6的圆形通孔内，将分瓣模具6另一端固定，恢复至工作开始前的状态。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种内高压成形的板材对接装置，其特征在于，包括：

模具，所述模具上方设有一分瓣模具，所述分瓣模具两侧内各设有一圆形通孔；所述模具内设有一圆柱形液压腔，所述液压腔上方设有一圆形凹槽；所述液压腔底部设有一弹簧，所述弹簧上端与一活塞固定连接，所述活塞上端固定连接有一活塞杆；所述活塞杆下端设于所述液压腔中，上端贯穿液压腔设于所述圆形凹槽中；所述液压腔底部设有一管路，所述模具一侧设有第一副液压腔，另一侧设有第二副液压腔，所述液压腔通过所述管路与所述第一副液压腔和第二副液压腔连通；所述第一副液压腔底部设有第一副弹簧，上部设有第一端盖；所述第一端盖中间设有第一圆形孔隙；所述第一副弹簧上端固定连接有第一副活塞，所述第一副活塞上端固定连接有第一副活塞杆；所述第一副活塞杆穿过所述第一圆形孔隙可移动设于所述圆形通孔中；所述第二副液压腔底部设有第二副弹簧，上部设有第二端盖；所述第二端盖中间设有第二圆形孔隙；所述第二副弹簧上端固定连接有第二副活塞，所述第二副活塞上端固定连接有第二副活塞杆；所述第二副活塞杆穿过所述第二圆形孔隙可移动设于所述圆形通孔中；

其中，所述分瓣模具外壁设有一圈凹槽，所述凹槽内设有一弹性橡胶圈；

板材层，所述板材层放置于所述模具的正上方，所述板材层下端设有一下层辅助板材，所述下层辅助板材上设有第一对接板材和第二对接板材，所述第一对接板材与第二对接板材水平放置于所述下层辅助板材上侧，所述第一对接板材和第二对接板材上侧设有一上层辅助板材，所述上层辅助板材上方设有一压边圈；

冲头，所述冲头位于所述板材层正上方。

2.根据权利要求1所述的一种内高压成形的板材对接装置，其特征在于，所述圆形凹槽直径大于所述液压腔。

3.根据权利要求1所述的一种内高压成形的板材对接装置，其特征在于，所述圆形凹槽深度与所述下层辅助板材厚度相同。

4.根据权利要求1所述的一种内高压成形的板材对接装置，其特征在于，所述分瓣模具中心有一圆孔，所述圆孔位于所述圆形凹槽正上方且大小相同。

5.根据权利要求1所述的一种内高压成形的板材对接装置，其特征在于，所述冲头内部中空。

6.一种应用于权利要求1所述的内高压成形的板材对接装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，启动内高压成形的板材对接装置，压边圈对上层辅助板材施加压边力，冲头向下运动；

步骤二，冲头接触到上层辅助板材后注入高压液体，上层辅助板材，第一对接板材和第二对接板材受挤压变形，下层辅助板材在上方压力与分瓣模具中心圆孔的作用下被切割出一圆形废料，圆形废料向下挤压活塞杆；

步骤三，冲头内的高压液体继续施加压力，圆形废料继续向下挤压活塞杆，活塞杆下方的活塞挤压液压腔，液压腔中的液体通过管路流向第一副液压腔和第二副液压腔，第一副液压腔内的液体克服第一副弹簧弹力将第一副活塞向下压，第一副活塞杆随着第一副活塞向下移动，从分瓣模具的圆形通孔内退出；第二副液压腔内的液体克服第二副弹簧弹力将第二副活塞向下压，第二副活塞杆随着第二副活塞向下移动，从分瓣模具的圆形通孔内退出，此时上层辅助板材，第一对接板材和第二对接板材的变形材料推动分瓣模具克服弹性橡胶圈的拉力沿径向向外移动，形成机械锁；

步骤四，冲头停止注入高压液体，卸载高压液体压力，压边圈停止提供压边力，冲头向上运动，恢复至工作开始前的位置，弹簧推动活塞以及活塞杆向上运动，活塞杆将圆形废料推出模具上方的圆形凹槽，机械锁被推出，弹性橡胶圈收缩，分瓣模具恢复至工作开始前的位置，同时第一副液压腔内的液体通过管路到液压腔中，在第一副弹簧的作用下，第一副活塞和第一副活塞杆向上运动，第一副活塞杆插入到分瓣模具的圆形通孔内，将分瓣模具一端固定，第二副液压腔内的液体通过管路到液压腔中，在第二副弹簧的作用下，第二副活塞和第二副活塞杆向上运动，第二副活塞杆插入到分瓣模具的圆形通孔内，将分瓣模具另一端固定，恢复至工作开始前的状态。

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