CN114029389A - 一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法 - Google Patents
一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114029389A CN114029389A CN202111320791.2A CN202111320791A CN114029389A CN 114029389 A CN114029389 A CN 114029389A CN 202111320791 A CN202111320791 A CN 202111320791A CN 114029389 A CN114029389 A CN 114029389A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- punch
- special
- cavity
- shaped thin
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
- B21D37/10—Die sets; Pillar guides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/92—Making other particular articles other parts for aircraft
Abstract
本发明涉及一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法,属于金属精密成形技术领域,解决了异型薄壁空腔型材的高精度成形问题。一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,包括上模具、下模具和冲头;上模具和下模具闭合形成异型薄壁空腔型材的容置型腔;冲头为轴向加载件,冲头与异型薄壁空腔型材的空腔开口端密封配合,沿型材长度方向加载成形力;冲头上设置有加压孔和泄压孔,通过加压孔和泄压孔调节型材空腔内压力;型材空腔内压力与垂向施加于上模具和下模具的闭合压力平衡,在轴向和垂向加载力的作用下,型材与上模具和下模具的型腔精密贴合,实现异型薄壁空腔型材复合精密成形,满足了其在航空航天等高端装备制造领域的精度指标要求。
Description
技术领域
本发明涉及金属精密成形技术领域,更具体而言,本发明涉及一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法,并涉及在该方法中使用的多向复合加载技术。
背景技术
在航空航天等高端装备制造领域,因使用性能提升从而对产品结构轻量化、整体化以及高精度制造要求日益迫切,异型薄壁空腔型材被越来越广泛的采用,而且随着航空航天的高端装备飞速发展,对异型薄壁空腔型材的需求也与日俱增。
针对异型薄壁空腔型材的成形方法,常用的有机械压力成形、电磁成形、固体颗粒介质成形、内高压成形等多种方法,这些单一的成形方法对于薄壁空腔结构,尤其是狭小多空腔结构均无法满足精度指标的要求,尤其在小批量多品种的生产条件下,上述单一成形方法适应性不足。
因此,如何实现异型薄壁空腔型材的高精度成形,解决其在航空航天等高端装备制造领域广泛应用的难题是本领域技术人员一直困扰的问题。
发明内容
鉴于以上分析,本发明提出一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法,解决此类型材在航空航天等高端装备制造领域应用中存在的成形精度问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
本发明提供了一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,包括上模具1、下模具2、冲头3;
所述上模具1和下模具2闭合形成异型薄壁空腔型材的容置型腔S;
所述冲头3为轴向加载件,所述冲头3与异型薄壁空腔型材M的空腔开口端密封配合,沿型材长度方向加载成形力;
所述冲头3上设置有与异型薄壁空腔型材M空腔连通的加压孔6和泄压孔7,通过加压孔6和泄压孔7调节型材空腔内部压力;
所述型材空腔内部压力与垂向施加于上模具1和下模具2的闭合压力平衡,在轴向和垂向加载力的作用下,型材与上模具1和下模具2的型腔精密贴合,实现异型薄壁空腔型材复合精密成形。
进一步的,所述上模具1和所述下模具2闭合时,形成闭合的成形空间S的轮廓形状满足空腔型材M外轮廓的精度要求。
进一步的,冲头3包括第一冲头和第二冲头,第一冲头和第二冲头为相对的轴向加载件,轴向外压推动两端密封的第一冲头和第二冲头沿轴向移动,从而使型材长度逐渐变短并发生塑性变形。
进一步的,所述冲头3上设置有加压孔6和泄压孔7;所述加压孔6和泄压孔7设置在第一冲头和/或第二冲头上。
进一步的,所述泄压孔7管路上设置有压力仪表阀,用于监控空腔型材内部的压力平衡。
进一步的,所述冲头3包括沿轴向依次设置的密封后部导向段D2、密封凸台5和密封前部导向段D1;所述密封后部导向段D2和上模具1、下模具2闭合的成形空间S的端面间隙配合;所述密封凸台5和密封前部导向段D1与型材的空腔配合。
进一步的,所述密封后部导向段D2和上模具1、下模具2闭合的成形空间S的端面间隙小于异形薄壁空腔型材M的壁厚。
另外,本发明还提供了一种异型薄壁空腔型材复合精密成形方法,包括如下步骤:
步骤1、将上模具1固定在压力机构的上滑块上,下模具2、冲头3固定于压力机构的平台上;
步骤2、上模具1随着上滑块的下降与下模具2闭合,同时将所述异型薄壁空腔型材M置于上模具1和下模具2形成的型腔S内,然后施加水平轴向压力,使得冲头3对型材M的两端面实现密封;
步骤3、采用冲头3开设的加压孔6向异型薄壁空腔型材M内部加压,同时利用泄压孔7调整空腔型材M内部压力;
步骤4、施加水平载荷压力推动两端密封冲头3沿轴向移动,同时施加上下垂直载荷使上模具1和下模具2保持完全闭合;
步骤5、待型材M内部施加的液压载荷到设定值时,泄压,取出型材M。
进一步的,所述步骤3中,通过所述加压孔6充入所述空腔型材M的介质为氮气或者水。
进一步的,所述步骤5中,所述液压载荷的设定值范围为2-20Mpa。
与现有技术相比,本发明至少能实现以下技术效果之一:
(1)本发明提供的一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,包括上、下模具和冲头,能够实现对异型薄壁空腔型材的密封。
(2)本发明提供的一种异型薄壁空腔型材复合精密成形工艺,使得同时使用机械压力成形、内高压成形等多种方法进行复合精密成形成为了可能。
(3)通过本发明的装置和工艺,使得薄壁空腔结构,尤其是狭小多空腔结构的精度得到了提高,满足了其在航空航天等高端装备制造领域的精度指标要求。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制,在整个附图中,相同的附图标记表示相同的部件。
图1为异型薄壁空腔型材复合精密成形装置结构示意图;
图2为上模具和下模具模闭合后的结构示意图;
图3为异型薄壁空腔型材结构示意图;
图4为冲头结构示意图;
图5为图4中A部位放大图;
图6为典型异型薄壁空腔型材的实物图;
图7为精密成形前异型薄壁空腔型材尺寸精度检测图;
图8为精密成形后异型薄壁空腔型材尺寸精度检测图。
图中,1-上模具,2-下模具,3-冲头,4-冲头压板,M-异型薄壁空腔型材,S-闭合空腔,5-密封凸台,D1-密封前部导向段,D2-密封后部导向段,6-加压孔,7-泄压孔。
具体实施方式
以下结合具体实施例对一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置方法作进一步的详细描述,这些实施例只用于比较和解释的目的,本发明不限定于这些实施例中。
在航空航天等高端装备制造领域,因使用性能提升从而对产品结构轻量化、整体化以及高精度制造要求日益迫切,异型薄壁空腔型材被越来越广泛的采用。示例性地,如图1所示典型的异型薄壁空腔型材的实物图,其壁厚为3mm,分为了8个腔体,腔体之间有空腔隔板分开,空腔隔板起到支撑整个型材结构,保持型材尺寸精度的作用。为满足高端装备性能提升的要求,其产品结构的制造精度要求往往高达0.5mm,而直接采购的异型薄壁空腔型材,其加工工艺通常采用铸棒加热后经过连续挤压变形而成,导致型材壁厚和型面精度低,实物偏差高达2mm,无法直接应用于航空航天等高端装备高精度的结构件。
为了解决现有的异型薄壁空腔型材由于制造精度低而无法直接应用于航空航天等高端装备高精度的结构件的技术问题,本发明提供了一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置和方法,通过精密成形使得异型薄壁空腔型材能够应用于高端装备的研制生产。
本发明提供的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,包括上模具1、下模具2、冲头3;
所述上模具1和下模具2闭合形成异型薄壁空腔型材的容置型腔S;
所述冲头3为轴向加载件,所述冲头3与异型薄壁空腔型材M的空腔开口端密封配合,沿型材长度方向加载成形力;
所述冲头3上设置有与异型薄壁空腔型材M空腔连通的加压孔6和泄压孔7,通过加压孔6和泄压孔7调节型材空腔内部压力;
所述型材空腔内部压力与垂向施加于上模具1和下模具2的闭合压力平衡,在轴向和垂向加载力的作用下,型材与上模具1和下模具2的型腔精密贴合,实现异型薄壁空腔型材复合精密成形。
需要说明的是,上模具、下模具、冲头材质为钢铁类,如45#钢。本发明的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置为多向复合加载成形模具,包括轴向加载件、上模具闭合压力、下模具闭合压力以及通过冲头的加压孔加载的型材空腔内部压力。通过多向复合加载,闭合后的上下模具成形空间S满足所需成形零件的外轮廓形状精度要求,型材与上模具和下模具的型腔精密贴合,实现异型薄壁空腔型材复合精密成形。
本发明采用的上模具和下模具型面满足精度要求,为了将型材精密成形至精度要求,需要实现上模具和下模具型面与型材的精密贴合。因此,在型材变形过程中,对上模具和下模具施加闭合压力。为了进一步保证型面闭合精度,空腔型材内部加压与上模具和下模具的闭合压力平衡。
具体,本发明提供的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置冲头3包括第一冲头和第二冲头,第一冲头和第二冲头为相对的轴向加载件,轴向外压推动两端密封的第一冲头和第二冲头沿轴向移动,从而使型材长度逐渐变短并发生塑性变形。
在第一冲头和第二冲头沿轴向移动的过程中,为了避免型材型面由于轴向加载力的作用发生不规则变形或不均匀变形,本发明的冲头上设置加压孔,该加压孔与异型薄壁空腔型材空腔连通,可以通过加压孔向型材空腔内部施加压力,在利用轴向冲头与空腔型材端面实现密封的同时,对密封后的空腔型材内部加压,使得型材长度逐渐变短并发生塑性变形的过程中,保持形变一致性和均匀性。
型材空腔内部压力可为通过对密封后的空腔型材内部充液并施加内部液压,或者通过对密封后的空腔型材内部充气并施加内部气压。具体的,液体可以为水,气体可以为氮气。
具体的,第一冲头和第二冲头与异型薄壁空腔型材的空腔开口端密封配合,冲头上设置有与异型薄壁空腔型材空腔连通的加压孔6和泄压孔7,可以通过加压孔和泄压孔的启闭调节型材空腔内部压力。
需要说明的是,可以在第一冲头上设置加压孔,在第二冲头上设置泄压孔,也可以在第二冲头上设置加压孔,在第一冲头上设置泄压孔;还可以在同一个冲头上既设置加压孔,又设置泄压孔。例如,在第一冲头的一端设置加压孔,另一端设置泄压孔,或者在第二冲头的一端设置加压孔,另一端设置泄压孔。
示例性地,第一冲头上设有充液加压孔6,为水平方向贯穿冲头的通孔,即与空腔的方向平行,充液加压孔6与外部的供液系统阀门连接。充液加压孔6的开设位置和孔径大小,根据型材的型面结构特征确定,只要利于充液加压即可。如开设于距离工作时的第一冲头最高点50mm处,孔径为直径10mm。相应的排液泄压孔7开设于第二冲头上,为类似于充液加压孔6的水平通孔,其开设位置为工作时的第二冲头的最高点上,孔径为直径10mm。
具体的,在泄压孔管路上设置有压力仪表阀,用于监控空腔型材内部的压力平衡。
本发明中,第一冲头和第二冲头与异型薄壁空腔型材的空腔开口端密封配合,为了实现更好的密封效果,以第一冲头为例,第一冲头包括沿轴向依次设置的密封后部导向段D2、密封凸台5和密封前部导向段D1;密封后部导向段D2和上模具1、下模具2闭合的成形空间S的端面间隙配合;密封凸台5和密封前部导向段D1有1个或多个,数量和型面与型材的空腔配合。
需要说明的是,冲头的密封前部导向段D1、密封凸台5和密封后部导向段D2为带圆角的台阶状形态,其中,冲头前部导向段D1的纵向截面形状、尺寸、长度以及密封凸台5的高度和宽度需要根据多腔构件空腔的数量、形状和尺寸,以及型材壁厚分布要求来确定,密封凸台5之间的间隙尺寸和空腔隔板的壁厚相等。
前部导向段D1和密封凸台5结构尺寸设计至关重要,和密封效果关联。如在本实施示例图5中,前端导向段D1的长度选取为5mm~30mm,密封凸台5的高度和宽度选取为0.3~3mm。
具体的,所述冲头3的密封后部导向段D2和上模具1、下模具2闭合的成形空间S的端面形成间隙配合,间隙小于异形薄壁空腔型材5的壁厚。
需要说明的是,冲头3的密封后部导向段D2的密封面和上、下模具闭合时,形成闭合的成形空间S的端面完全相同,冲头3的密封后部导向段D2可以嵌入上、下模具闭合的成形空间S内,可与上、下模具间隙配合而起到导向作用,固定密封冲头前端导向段D1与空腔构件M的相对位置,使得前端导向段D1的各部分能够分别插入到和多腔构件M相对应的空腔中。冲头3密封后部导向段D2与上、下模具之间的间隙小于异形薄壁空腔型材的壁厚,一般在0.3mm-1mm之间。
为了便于实现复合加载,本发明提供的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置还包括冲头压板4,冲头压板与冲头连接,通过冲头压板4实现对冲头的轴向加载。
具体的,冲头压板4包括第一冲头压板和第二冲头压板,以及定位销。第一冲头压板与第一冲头通过定位销孔定位以及螺钉连接;第二冲头压板与第二冲头通过定位销孔定位以及螺钉连接。
为了实现上模具和下模具的垂直加载,本发明提供的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置还包括压力机构,压力机构包括多向压力机,其可实现垂直和水平加载,上模具采用螺栓和压板通过卡槽与压力机构的上平台滑块即上滑块连接,下模具采用螺栓和压板通过卡槽与压力机构的下平台滑块即下滑块连接,左右冲头压板4采用螺栓和压板通过卡槽与左右平台滑块连接。工作中,首先将上模具、下模具安装在多向压力机上下平台上,然后将组装后的冲头压板4与冲头3装配件一并安装在左右平台上,最后将型材放置在下模具中,启动压力设备使得上模具和下模具合模,左右冲头3运动到位。
本发明还提供了一种异型薄壁空腔型材复合精密成形方法,将异型薄壁空腔型材置于闭合后的上模具和下模具的成形空间内,通过冲头的加压孔向异型薄壁空腔型材的空腔内加压,在空腔型材内部加压与上模具和下模具的闭合压力平衡状态下,通过第一冲头和第二冲头对型材轴向加载,使型材塑性变形,型材与上模具和下模具的型腔精密贴合,实现异型薄壁空腔型材复合精密成形。
具体的,本发明提供的一种异型薄壁空腔型材复合精密成形方法包括如下步骤:
步骤1、将上模具1固定在压力机构的上滑块上,下模具2、冲头3固定于压力机构的平台上;
步骤2、上模具1随着上滑块的下降与下模具2闭合,同时将所述异型薄壁空腔型材M置于上模具1和下模具2形成的型腔S内,然后对冲头压板4施加水平轴向压力,使得冲头3对型材M的两端面实现密封;
步骤3、采用冲头3开设的加压孔向异型薄壁空腔型材M内部加压,同时利用泄压孔调整空腔型材内部压力,使之达到平衡;
步骤4、施加水平载荷压力推动两端冲头压板4和密封冲头3沿轴向移动,同时施加上下垂直载荷使上模具1和下模具2保持完全闭合;
步骤5、待型材M内部施加的液压载荷到设定值时,泄压,取出型材M;
需要说明的是,在上述步骤1中,压力机构既能施加上下垂直载荷,又能在水平方向加压(轴向加载)。
需要说明的是,在上述步骤2中,在放置空腔型材M前,由于初始的型材M端面尺寸并不规整精确,所以结合型材M的壁厚及型面结构特征,并根据模具冲头3的密封结构,精确计算与冲头3的密封面配合尺寸,根据配合尺寸对型材M两个端面进行矫正加工,使冲头3的密封前部导向段D1能完全插入型材M内部。
水平轴向加压时,冲头压板4和冲头3的密封后部导向段D2相配合,起到压力传递的作用,使得冲头3沿水平轴向运动,前端导向段D1插入到多腔型材M的空腔中,然后密封台阶5与型材M空腔的内壁相接触,会使型材M发生塑性变形,密封台阶5逐渐插入到多腔构件M的内壁中,形成嵌合结构从而实现对异形薄壁空腔型材M端面的密封。
需要说明的是,在上述步骤3中,按照设计要求,在两端冲头3之间且靠近冲头3的空腔隔板上设置有连通孔,因此在型材端面被密封时,型材各空腔之间是连通的,按照连通器的原理,气体或液体在各空腔之间可以自由流动。
示例性地,充液时,同时打开充液加压孔6和排液排气孔7的阀门。待排液排气孔7开始排出液体时,意味着异型薄壁空腔型材M空腔内部充满了液体,此时关闭充液加压孔6和排液排气孔7的阀门。充液液体为普通液压用液体,一般为水。
需要说明的是,在上述步骤4中,采用观察法测试上模具1和下模具2闭合情况以及两端冲头3及压板4的密封性,施加轴向载荷压力推动冲头压板4及两端冲头3沿轴向移动,压力范围为50-2000吨,此时施加在上、下模具上的垂直载荷须与型材内部施加的液压载荷平衡。施压过程中,依靠密封后部导向段D2的导向,前端导向段D1和密封凸台5对型材M的腔壁进行镦压,使得型材M型腔沿壁厚横向方向产生变形,同时型材M的长度逐渐变短并发生整体塑性变形,在型材M腔体内部液压载荷的支撑作用下,使得型材M外型面与上模具1和下模具2的型腔S紧密贴合。
需要说明的是,在上述步骤5中,成形后的异型薄壁空腔型材M端面由于挤压,可能造成端面不规则变形,以及成形工艺过程中型材需要配合加工出密封结构,如在空腔隔板上设置连通孔等,所以在实施过程中,需要选取较长的初始型材,待精密成形后截取获得最终需要的产品长度。
具体的,在上述步骤5中,施加的水平轴向液压载荷的设定范围为2-20MPa。
通过上述复合精密成形方法,控制型材的壁厚精度及分布,获得所期望的壁厚和型面尺寸精度,精度可达0.2-0.5mm,可有效解决此类薄壁空腔型材在航空航天等高端装备制造领域应用中存在的成形精度问题,推动其在航空航天等高端装备制造领域广泛应用。
实施例1
图6所示一种6005A铝合金的异型薄壁空腔型材的实物图,其加工工艺通常采用铸棒加热后经过连续挤压变形而成,壁厚为3mm,类似于空心半圆柱体结构,空心半圆柱体高度为450mm,内圆圆心角180度,半径为300mm,外圆圆心角220度,半径为375mm,两弧面之间为空心结构,分为了8个腔体。型材壁厚和型面精度低,见图7中黑色的为标准检具,灰色为空腔型材,成形前偏差高达5mm(黑白边对比),难以满足产品结构精度的要求,从而无法直接应用于航空航天等高端装备高精度的结构件,必须进行精密成形才能应用于高端装备的研制生产。
首先,设计该异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,包括:上模具、下模具、冲头、冲头压板装置,设计上模具尺寸为800×800×350mm,下模尺寸为800×800×650mm,冲头为两件,为左右对称结构,尺寸为500×400×60mm,冲头压板尺寸为500×400×100mm。第一冲头(左冲头)上设计水平加压孔1处,距离冲头上端面50mm处,孔径为直径10mm。在第二冲头(右冲头)端面顶端处设计水平泄压孔1处,孔径为直径10mm。
接着应用异型薄壁空腔型材复合精密成形方法,包括如下步骤:
步骤1、将上模具1固定在压力机构的上滑块上,下模具2、冲头3、冲头压板4固定于压力机构的平台上;
步骤2、上模具1随着上滑块的下降与下模具2闭合,同时将所述异型薄壁空腔型材M置于上模具1和下模具2形成的型腔S内,然后对冲头压板4施加水平轴向压力,轴向压力为80吨,使得冲头3对型材M的两端面实现密封;
步骤3、采用第一冲头开设的充液加压孔6对异型薄壁空腔型材M内部充液,液体压力为15MPa,液体体积为25L。同时第二冲头上开设的排液泄压孔7排出腔内的气体,在异型薄壁空腔型材M内部充满液体,且压力达到平衡后,关闭充液加压孔6和排液排气孔7的阀门;
步骤4、施加水平载荷压力推动两端冲头压板4和密封冲头3沿轴向移动,轴向移动速率为0.03mm/s,同时施加上下垂直载荷使上模具1和下模具2保持完全闭合,上下垂直载荷压力为1000吨;
步骤5、待充满液体的型材M内部施加的液压载荷到18MPa时,泄压,取出型材M。
由图8和表1可以看出,通过上述复合精密成形方法,最终使得6005A铝合金的异型薄壁空腔型材壁厚和型面尺寸精度可达0.5mm,满足了高端装备的研制生产要求。
表1精密成形前后尺寸对比结果
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“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”、“笫二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,其特征在于,包括上模具(1)、下模具(2)、冲头(3);
所述上模具(1)和下模具(2)闭合形成异型薄壁空腔型材的容置型腔(S);
所述冲头(3)为轴向加载件,所述冲头(3)与异型薄壁空腔型材(M)的空腔开口端密封配合,沿型材长度方向加载成形力;
所述冲头(3)上设置有与异型薄壁空腔型材(M)空腔连通的加压孔(6)和泄压孔(7),通过加压孔(6)和泄压孔(7)调节型材空腔内部压力;
所述型材空腔内部压力与垂向施加于上模具(1)和下模具(2)的闭合压力平衡,在轴向和垂向加载力的作用下,型材与上模具(1)和下模具(2)的型腔精密贴合,实现异型薄壁空腔型材复合精密成形。
2.根据权利要求1所述的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,其特征在于,所述上模具(1)和所述下模具(2)闭合时,形成闭合的成形空间(S)的轮廓形状满足空腔型材(M)外轮廓的精度要求。
3.根据权利要求1所述的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,其特征在于,冲头(3)包括第一冲头和第二冲头,第一冲头和第二冲头为相对的轴向加载件,轴向外压推动两端密封的第一冲头和第二冲头沿轴向移动,从而使型材长度逐渐变短并发生塑性变形。
4.根据权利要求3所述的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,其特征在于,所述冲头(3)上设置有加压孔(6)和泄压孔(7);所述加压孔(6)和泄压孔(7)设置在第一冲头和/或第二冲头上。
5.根据权利要求1所述异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,其特征在于,所述泄压孔(7)管路上设置有压力仪表阀,用于监控空腔型材内部的压力平衡。
6.根据权利要求1所述的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,其特征在于,所述冲头(3)包括沿轴向依次设置的密封后部导向段(D2)、密封凸台(5)和密封前部导向段(D1);所述密封后部导向段(D2)和上模具(1)、下模具(2)闭合的成形空间(S)的端面间隙配合;所述密封凸台(5)和密封前部导向段(D1)与型材的空腔配合。
7.根据权利要求6所述的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,其特征在于,所述密封后部导向段(D2)和上模具(1)、下模具(2)闭合的成形空间(S)的端面间隙小于异形薄壁空腔型材(M)的壁厚。
8.一种异型薄壁空腔型材复合精密成形方法,其特征在于,采用权利要求1-7所述的异型薄壁空腔型材复合精密成形装置,所述方法包括如下步骤:
步骤1、将上模具(1)固定在压力机构的上滑块上,下模具(2)、冲头(3)固定于压力机构的平台上;
步骤2、上模具(1)随着上滑块的下降与下模具(2)闭合,同时将所述异型薄壁空腔型材(M)置于上模具(1)和下模具(2)形成的型腔(S)内,然后施加水平轴向压力,使得冲头(3)对型材(M)的两端面实现密封;
步骤3、采用冲头(3)开设的加压孔(6)向异型薄壁空腔型材(M)内部加压,同时利用泄压孔(7)调整空腔型材(M)内部压力。
步骤4、施加水平载荷压力推动两端密封冲头(3)沿轴向移动,同时施加上下垂直载荷使上模具(1)和下模具(2)保持完全闭合;
步骤5、待型材(M)内部施加的液压载荷到设定值时,泄压,取出型材(M)。
9.根据权利要求8所述的异型薄壁空腔型材复合精密成形方法,其特征在于,所述步骤3中,通过所述加压孔(6)充入所述空腔型材(M)的介质为氮气或者水。
10.根据权利要求8所述的异型薄壁空腔型材复合精密成形方法,其特征在于,所述步骤5中,所述液压载荷的设定值范围为2-20Mpa。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111320791.2A CN114029389A (zh) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | 一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111320791.2A CN114029389A (zh) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | 一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114029389A true CN114029389A (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=80136877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111320791.2A Pending CN114029389A (zh) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | 一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114029389A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19909929A1 (de) * | 1999-03-06 | 2000-09-14 | Audi Ag | Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofiles mit angeformtem Steg |
CN1363434A (zh) * | 2001-11-21 | 2002-08-14 | 燕山大学 | 金属管材固体颗粒传压介质胀形新工艺 |
CN101259501A (zh) * | 2008-04-18 | 2008-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 管材内高压成形异型截面密封方法及密封冲头 |
CN102451868A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-05-16 | 中国科学院金属研究所 | 一种波动型内压控制加载方式的液压成形方法 |
CN104001781A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-08-27 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种高精度空心构件的成形装置及方法 |
CN109759492A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-17 | 燕山大学 | 磁流变液分段控制的镁合金管材内高压热成形装置及方法 |
CN109759487A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-17 | 燕山大学 | 采用磁流变脂辅助的薄壁管材局部冲压装置及工艺方法 |
CN113182388A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-30 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种基于压缩变形的薄壁多腔构件校形的模具及其方法 |
-
2021
- 2021-11-09 CN CN202111320791.2A patent/CN114029389A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19909929A1 (de) * | 1999-03-06 | 2000-09-14 | Audi Ag | Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofiles mit angeformtem Steg |
CN1363434A (zh) * | 2001-11-21 | 2002-08-14 | 燕山大学 | 金属管材固体颗粒传压介质胀形新工艺 |
CN101259501A (zh) * | 2008-04-18 | 2008-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 管材内高压成形异型截面密封方法及密封冲头 |
CN102451868A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-05-16 | 中国科学院金属研究所 | 一种波动型内压控制加载方式的液压成形方法 |
CN104001781A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-08-27 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种高精度空心构件的成形装置及方法 |
CN109759492A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-17 | 燕山大学 | 磁流变液分段控制的镁合金管材内高压热成形装置及方法 |
CN109759487A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-17 | 燕山大学 | 采用磁流变脂辅助的薄壁管材局部冲压装置及工艺方法 |
CN113182388A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-30 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种基于压缩变形的薄壁多腔构件校形的模具及其方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
孙士平: "飞行器制造工程专业综合实验教程", vol. 1, 合肥工业大学出版社, pages: 362 - 363 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shulkin et al. | Blank holder force (BHF) control in viscous pressure forming (VPF) of sheet metal | |
KR19980081631A (ko) | 금속관의 액압벌징가공방법 및 장치 | |
CN108405824B (zh) | 一种压铸模具挤压销特殊结构 | |
CN113182388B (zh) | 一种基于压缩变形的薄壁多腔构件校形的模具及其方法 | |
CN110976587A (zh) | 一种超大截面差连续多波管件的成形方法与装置 | |
CN102641955A (zh) | 在单向压力机上成形三通件的模具及其成形方法 | |
CN111451351B (zh) | 一种管状件成形成性一体化方法 | |
Han et al. | Thickness improvement in hydroforming of a variable diameter tubular component by using wrinkles and preforms | |
Lang et al. | Investigation into the forming of a complex cup locally constrained by a round die based on an innovative hydromechanical deep drawing method | |
Ahmadi et al. | Investigation of the effective parameters in tube hydroforming process by using experimental and finite element method for manufacturing of tee joint products | |
CN103143611B (zh) | 板材液压成形中摩擦影响的测试装置及方法 | |
CN114029389A (zh) | 一种异型薄壁空腔型材复合精密成形装置及方法 | |
CN110883179B (zh) | 一种基于液体体积加载的液压成形件回弹控制方法及系统 | |
CN104588440A (zh) | 粘性介质压力成形中非均匀压力场测试装置及其测试方法 | |
CN102866064A (zh) | 一种双向加压条件下管材胀形成形极限测试装置及方法 | |
CN110000266B (zh) | 一种多通道液压成型模具 | |
HU176261B (en) | Method and apparatus for pressing metals being in liquid or semi-liquid condition | |
US5701778A (en) | Press having gas cylinders of plastically deformable members for even distribution of blank-holding force on pressure member through cushion pins | |
CN110153267A (zh) | 一种基于管内充液成形的特殊工艺零件的成形方法 | |
Dong et al. | Stress-strain analysis on AA7075 cylindrical parts during hot granule medium pressure forming | |
CN107350452B (zh) | 适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法 | |
CN111434406A (zh) | 柔性横梁油缸/螺旋锁紧管件或型材液压成形工作站模具 | |
CN103658214A (zh) | 垂直分模挤压系统 | |
CN216175901U (zh) | 薄壁金属管件内凹波纹的电磁成形用模具 | |
KR101467426B1 (ko) | 하이브리드 다이캐스팅 공법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |