CN112705611A - 一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，涉及铝合金覆盖件生产技术领域，为解决现有的超塑成形对铝合金覆盖件材料的要求较高，导致生产时消耗的时间较多，降低了铝合金覆盖件的生产效率的问题。所述的铝合金覆盖件快速超塑成形方法基于铝合金覆盖件快速超塑成形模具实现，所述铝合金覆盖件快速超塑成形模具包括下模座、凹模、压边圈、凸模、上模座、连接柱、加热槽、加热板、安装槽、水冷板、进气腔和滑套，所述连接柱设置于下模座和上模座之间的四个拐角处，所述加热槽设置于下模座两端的内部，所述加热板设置于加热槽的内部，且加热板的一端与凹模贴合连接。

Description

一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法
技术领域
本发明涉及铝合金覆盖件生产技术领域，具体为一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法。
背景技术
在世界汽车工业日益重视节能、环保的迫切形势下，减轻汽车自重，以降低能耗、减少排放，成为各大汽车企业发展的重要方向。用铝合金材料取代钢板，是汽车车身减重的一个重要方法。因此使得铝合金覆盖件得到了大量的生产。铝合金的强度与弹性模量之比远大于钢的强度与弹性模量之比，冷成形后回弹比较大；另外铝板的伸长率较低，成形性能比钢板差。因此，采用普通冲压工艺成形容易破裂、成品率极低，即使在热态下冲压，其塑性在很多情况下也不能满足零件成形的要求。但是铝合金在超塑性状态下具有较高的延伸率和较低的弹性模量，采用超塑成形可以很好地解决铝合金冲压成形难的问题。
但是，现有的超塑成形对铝合金覆盖件材料的要求较高，导致生产时消耗的时间较多，降低了铝合金覆盖件的生产效率，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，以解决上述背景技术中提出的超塑成形对铝合金覆盖件材料的要求较高，导致生产时消耗的时间较多，降低了铝合金覆盖件的生产效率的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，所述的铝合金覆盖件快速超塑成形方法基于铝合金覆盖件快速超塑成形模具实现，所述铝合金覆盖件快速超塑成形模具包括下模座、凹模、压边圈、凸模、上模座、连接柱、加热槽、加热板、安装槽、水冷板、进气腔和滑套，所述凹模设置于下模座的内部，且凹模的上端延伸至下模座的外部，所述压边圈设置于凹模上端的外部，所述凸模设置于凹模的正上方，所述上模座设置于凸模上端的外部，所述连接柱设置于下模座和上模座之间的四个拐角处，所述加热槽设置于下模座两端的内部，所述加热板设置于加热槽的内部，且加热板的一端与凹模贴合连接，所述安装槽设置于凹模的底部，且安装槽贯穿下模座，所述水冷板设置于安装槽的内部，所述进气腔设置于凸模的内部，并贯穿上模座，所述滑套设置于上模座四个拐角处的内部，并与上模座过盈连接；
铝合金覆盖件快速超塑成形方法包括如下步骤：
第一步：将铝合金板材通过输送辊传输至加热炉内加热；
第二步：为铝合金覆盖件快速超塑成形模具的加热板通电，加热板产生热量，提前对模具进行预热；
第三步：加热好的铝合金板材通过另一输送辊输送至铝合金覆盖件快速超塑成形模具旁；
第四步：机械手将铝合金板材置于凹模的上方；
第四步：冲压装置驱动上模座向下冲压，凸模跟随上模座一起运动，通过凸模的冲压完成铝合金板材的大部分成形；
第五步：外置气源装置向进气腔内部输送压缩气体，压缩气体通过进气腔进入凹模和凸模之间的成型腔内，铝合金板材在压缩气体的作用下实现最终成形；
第六步：气缸收缩，带动加热板退出加热槽；
第七步：外置冷却装置向水冷板内部输送冷却液，通过冷却液流动带着模具以及铝合金板材的热量，由此实现快速降温，使加工好的零件能快速冷却成型。
优选的，所述下模座的两侧均安装有支撑架，且支撑架与下模座通过螺栓连接，所述支撑架的内侧安装有气缸，且气缸贯穿支撑架，并与支撑架固定连接，所述气缸的伸缩端延伸至加热槽的内部，并与加热板通过螺栓连接。
优选的，所述压边圈顶部的两端均设置有容纳槽，所述容纳槽的内部安装有第二缓冲弹簧，所述第二缓冲弹簧的上方安装有承接板，所述第二缓冲弹簧的两端分别与压边圈和承接板固定连接。
优选的，所述加热板的内部安装有加热管，所述加热管设置为蛇形结构。
优选的，所述连接柱包括套筒、支撑杆、第一缓冲弹簧和限位板，所述套筒的下端与下模座焊接连接。
优选的，所述支撑杆设置于套筒的上方，且支撑杆与支撑杆为一体结构，所述第一缓冲弹簧设置于支撑杆的外部，并位于套筒和上模座之间，所述支撑杆的上端穿过滑套并与限位板固定连接，所述支撑杆与滑套滑动连接。
优选的，所述下模座的前方安装有密封板，且水冷板的两端贯穿密封板，并与密封板密封连接，所述密封板与下模座通过螺钉连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过凹模的形状设置成与零件最终形态的下表面形状相一致，凸模的形状设置成接近于零件最终形状的上表面形状的一个过渡形态，凸模的内部还设有进气腔，板材进加热炉加热后，由凸模的冲压作用使板材与凸模的形状相一致，完成板材大部分形态，再通过进气腔向成型腔内部输送压缩气体，利用超塑气胀作用完成板材最终形态，由此实现热冲压与超塑气胀两种方式的结合，通过此种方法，可减小超塑变形量，进而降低对铝合金覆盖件材料的要求，缩短铝合金覆盖件的加工时间，提高铝合金覆盖件的生产效率，达到快速成形铝合金覆盖件的目的，同时可保证铝合金覆盖件成型的均匀性。
2、本发明通过下模座的两侧开设加热槽，加热板安装在加热槽的内部，同时加热板的一端与气缸的伸缩端固定，通过气缸的伸缩可调节加热板的位置，需要对模具进行加热时，气缸驱动加热板与凹模相贴，加快热量的传导，当零件成型需要冷却时，气缸驱动加热板退出加热槽，远离凹模，由此可有效避免加热板和水冷板互相干扰，可提高加热和降温的效率，通过加热板的内部设置蛇形结构的加热管，该结构布局合理，能使热量均匀的传导，进而提高导热效率和加热效果。
3、本发明通过连接柱由套筒、支撑杆、第一缓冲弹簧和限位板组成，通过压边圈的内部设置容纳槽，容纳槽的内部安装第二缓冲弹簧，第二缓冲弹簧的上方安装有承接板，第一缓冲弹簧和第二缓冲弹簧具有良好的弹性和恢复变形的能力，进而能起到良好的缓冲作用，由此提高冲压时的稳定性，避免模具在冲压过程中受损，延长模具的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的铝合金覆盖件快速超塑成形模具的剖视图；
图2为本发明的铝合金覆盖件快速超塑成形模具的结构示意图；
图3为本发明的加热板的结构示意图；
图4为本发明的成形方法的工艺流程图；
图中：1、下模座；2、凹模；3、压边圈；4、凸模；5、上模座；6、连接柱；61、套筒；62、支撑杆；63、第一缓冲弹簧；64、限位板；7、加热槽；8、加热板；81、加热管；9、支撑架；10、气缸；11、安装槽；12、水冷板；13、容纳槽；14、第二缓冲弹簧；15、承接板；16、进气腔；17、滑套；18、密封板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，铝合金覆盖件快速超塑成形方法基于铝合金覆盖件快速超塑成形模具实现，铝合金覆盖件快速超塑成形模具包括下模座1、凹模2、压边圈3、凸模4、上模座5、连接柱6、加热槽7、加热板8、安装槽11、水冷板12、进气腔16和滑套17，凹模2设置于下模座1的内部，且凹模2的上端延伸至下模座1的外部，压边圈3设置于凹模2上端的外部，凸模4设置于凹模2的正上方，上模座5设置于凸模4上端的外部，连接柱6设置于下模座1和上模座5之间的四个拐角处，加热槽7设置于下模座1两端的内部，加热板8设置于加热槽7的内部，且加热板8的一端与凹模2贴合连接，安装槽11设置于凹模2的底部，且安装槽11贯穿下模座1，水冷板12设置于安装槽11的内部，进气腔16设置于凸模4的内部，并贯穿上模座5，滑套17设置于上模座5四个拐角处的内部，并与上模座5过盈连接；
凹模2的形状设置成与零件最终形态的下表面形状相一致，凸模4的形状设置成接近于零件最终形状的上表面形状的一个过渡形态，凸模4的内部还设有进气腔16，板材进加热炉加热后，由凸模4的冲压作用使板材与凸模4的形状相一致，完成板材大部分形态，再通过进气腔16向成型腔内部输送压缩气体，利用超塑气胀作用完成板材最终形态，由此实现热冲压与超塑气胀两种方式的结合，通过此种方法，可有效减小了超塑变形量，从而达到快速成形铝合金覆盖件的目的，同时可保证铝合金覆盖件成型的均匀性。
铝合金覆盖件快速超塑成形方法包括如下步骤：
第一步：将铝合金板材通过输送辊传输至加热炉内加热；
将加热炉的加热温度控制在200～500℃范围内，以便进行热冲压，保证板材冲压时的成型质量。
第二步：为铝合金覆盖件快速超塑成形模具的加热板8通电，加热板8产生热量，提前对模具进行预热；
避免加热好的板材在模具中进行冲压和超塑气胀时热量散失较大，影响板材的加工效果。
第三步：加热好的铝合金板材通过另一输送辊输送至铝合金覆盖件快速超塑成形模具旁；
第四步：机械手将铝合金板材置于凹模2的上方；
第四步：冲压装置驱动上模座5向下冲压，凸模4跟随上模座5一起运动，通过凸模4的冲压完成铝合金板材的大部分成形；
第五步：外置气源装置向进气腔16内部输送压缩气体，压缩气体通过进气腔16进入凹模2和凸模4之间的成型腔内，铝合金板材在压缩气体的作用下实现最终成形；
第六步：气缸10收缩，带动加热板8退出加热槽7；
可有效避免加热板8和水冷板12互相干扰，由此可提高加热和降温的效率。
第七步：外置冷却装置向水冷板12内部输送冷却液，通过冷却液流动带着模具以及铝合金板材的热量，由此实现快速降温，使加工好的零件能快速冷却成型。
进一步，下模座1的两侧均安装有支撑架9，且支撑架9与下模座1通过螺栓连接，支撑架9的内侧安装有气缸10，且气缸10贯穿支撑架9，并与支撑架9固定连接，气缸10的伸缩端延伸至加热槽7的内部，并与加热板8通过螺栓连接。
支撑架9为气缸10提供稳定支撑，通过气缸10的伸缩可调节加热板8的位置，需要对模具进行加热时，气缸10驱动加热板8与凹模2相贴，加快热量的传导，当零件成型需要冷却时，气缸10驱动加热板8退出加热槽7，远离凹模2。
进一步，压边圈3顶部的两端均设置有容纳槽13，容纳槽13的内部安装有第二缓冲弹簧14，第二缓冲弹簧14的上方安装有承接板15，第二缓冲弹簧14的两端分别与压边圈3和承接板15固定连接。
凸模4冲压板材时，上模座5与压边圈3贴合之前，上模座5先与承接板15接触，第二缓冲弹簧14受力被压缩，第二缓冲弹簧14带着承接板15向容纳槽13内部移动，与此同时第二缓冲弹簧14就会为恢复变形产生反作用力，进而在这个过程中消减所受到的力，与连接柱6共同作用，起到缓冲效果，保证冲压时的稳定性，凸模4带着板材延伸至凹模2的内部。
进一步，加热板8的内部安装有加热管81，加热管81设置为蛇形结构。
蛇形结构的加热管81布局更加合理，能使热量均匀的传导，进而提高导热效率和加热效果。
进一步，连接柱6包括套筒61、支撑杆62、第一缓冲弹簧63和限位板64，套筒61的下端与下模座1焊接连接。
整体结构简单，让下模座1与上模座5稳定连接，同时具有缓冲效果。
进一步，支撑杆62设置于套筒61的上方，且支撑杆62与支撑杆62为一体结构，第一缓冲弹簧63设置于支撑杆62的外部，并位于套筒61和上模座5之间，支撑杆62的上端穿过滑套17并与限位板64固定连接，支撑杆62与滑套17滑动连接。
支撑杆62与支撑杆62一体成型，使其整体性好，连接处结构强度高，不易断裂，支撑性更好，第一缓冲弹簧63位于套筒61和上模座5之间，当上模座5向下冲压时，第一缓冲弹簧63受力被压缩，与此同时第一缓冲弹簧63就会为恢复变形产生反作用力，进而在这个过程中消减所受到的力，起到缓冲效果，保证冲压时的稳定性，支撑杆62与滑套17滑动连接，接触处摩擦力阻力小，利于上模座5的上下移动。
进一步，下模座1的前方安装有密封板18，且水冷板12的两端贯穿密封板18，并与密封板18密封连接，密封板18与下模座1通过螺钉连接。
密封板18与下模座1螺钉连接，安装技术含量低，便于密封板18的拆装，对水冷板12进行检修，水冷板12与密封板18密封连接，可提高连接处的密封性，并保证水冷板12安装的稳定性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，其特征在于，所述的铝合金覆盖件快速超塑成形方法基于铝合金覆盖件快速超塑成形模具实现，所述铝合金覆盖件快速超塑成形模具包括下模座(1)、凹模(2)、压边圈(3)、凸模(4)、上模座(5)、连接柱(6)、加热槽(7)、加热板(8)、安装槽(11)、水冷板(12)、进气腔(16)和滑套(17)，所述凹模(2)设置于下模座(1)的内部，且凹模(2)的上端延伸至下模座(1)的外部，所述压边圈(3)设置于凹模(2)上端的外部，所述凸模(4)设置于凹模(2)的正上方，所述上模座(5)设置于凸模(4)上端的外部，所述连接柱(6)设置于下模座(1)和上模座(5)之间的四个拐角处，所述加热槽(7)设置于下模座(1)两端的内部，所述加热板(8)设置于加热槽(7)的内部，且加热板(8)的一端与凹模(2)贴合连接，所述安装槽(11)设置于凹模(2)的底部，且安装槽(11)贯穿下模座(1)，所述水冷板(12)设置于安装槽(11)的内部，所述进气腔(16)设置于凸模(4)的内部，并贯穿上模座(5)，所述滑套(17)设置于上模座(5)四个拐角处的内部，并与上模座(5)过盈连接；
其中，铝合金覆盖件快速超塑成形方法包括如下步骤：
第一步：将铝合金板材通过输送辊传输至加热炉内加热；
第二步：为铝合金覆盖件快速超塑成形模具的加热板(8)通电，加热板(8)产生热量，提前对模具进行预热；
第三步：加热好的铝合金板材通过另一输送辊输送至铝合金覆盖件快速超塑成形模具旁；
第四步：机械手将铝合金板材置于凹模(2)的上方；
第四步：冲压装置驱动上模座(5)向下冲压，凸模(4)跟随上模座(5)一起运动，通过凸模(4)的冲压完成铝合金板材的大部分成形；
第五步：外置气源装置向进气腔(16)内部输送压缩气体，压缩气体通过进气腔(16)进入凹模(2)和凸模(4)之间的成型腔内，铝合金板材在压缩气体的作用下实现最终成形；
第六步：气缸(10)收缩，带动加热板(8)退出加热槽(7)；
第七步：外置冷却装置向水冷板(12)内部输送冷却液，通过冷却液流动带着模具以及铝合金板材的热量，由此实现快速降温，使加工好的零件能快速冷却成型。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，其特征在于：所述下模座(1)的两侧均安装有支撑架(9)，且支撑架(9)与下模座(1)通过螺栓连接，所述支撑架(9)的内侧安装有气缸(10)，且气缸(10)贯穿支撑架(9)，并与支撑架(9)固定连接，所述气缸(10)的伸缩端延伸至加热槽(7)的内部，并与加热板(8)通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，其特征在于：所述压边圈(3)顶部的两端均设置有容纳槽(13)，所述容纳槽(13)的内部安装有第二缓冲弹簧(14)，所述第二缓冲弹簧(14)的上方安装有承接板(15)，所述第二缓冲弹簧(14)的两端分别与压边圈(3)和承接板(15)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，其特征在于：所述加热板(8)的内部安装有加热管(81)，所述加热管(81)设置为蛇形结构。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，其特征在于：所述连接柱(6)包括套筒(61)、支撑杆(62)、第一缓冲弹簧(63)和限位板(64)，所述套筒(61)的下端与下模座(1)焊接连接。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，其特征在于：所述支撑杆(62)设置于套筒(61)的上方，且支撑杆(62)与支撑杆(62)为一体结构，所述第一缓冲弹簧(63)设置于支撑杆(62)的外部，并位于套筒(61)和上模座(5)之间，所述支撑杆(62)的上端穿过滑套(17)并与限位板(64)固定连接，所述支撑杆(62)与滑套(17)滑动连接。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金覆盖件快速超塑成形方法，其特征在于：所述下模座(1)的前方安装有密封板(18)，且水冷板(12)的两端贯穿密封板(18)，并与密封板(18)密封连接，所述密封板(18)与下模座(1)通过螺钉连接。
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