CN206083537U - 一种深型腔板材零件的内高压胀形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，包括主机部分、液压控制部分、计算机自动控制部分，主机部分包括机架与超高压充液室，在超高压充液室的两端设有压边缸，压边缸与超高压充液室的顶部设有压边滑块，压边滑块与压边缸相连接，在压边滑块的顶部设有过度座，在压边滑块内设有与过度座适配的孔洞，过度座在孔洞中做活塞运动；超高压充液室通过高压管连接有增压缸，液压控制部分通过电线分别与机架、压边滑块、增压缸连接，计算机自动控制部分通过电线与液压控制部分连接。本实用新型的有益效果是：能够成形传统普通成形工艺无法或需多次才能成形的零件，具有成形精度高、零件表面质量好、贴模度高的优点。

Description

一种深型腔板材零件的内高压胀形装置

技术领域

本实用新型涉及零件加工技术领域，具体的说，是一种深型腔板材零件的内高压胀形装置。

背景技术

航空、航天、汽车、电器等制造业中，经常会遇到一些复杂的板材零件，尤其是形状复杂、曲面变化大、落差很深的落压零件，落压工艺是板材工艺中用于制造复杂板材零件的传统方法，由于该工艺在制造过程中噪声污染大，手工修整工作量大，成形质量不易控制，成形零件表面和内部损伤严重，使落压工艺根本不能满足复杂板材零件的制造要求。后来由落压成形的一部分复杂板材零件改由橡皮囊液压方法来制造，但是还有相当一部分板材零件的形状及结构十分复杂、落差很深，由于橡皮囊本身变形和高压下密封要求等限制，这类板材零件无法采用高压橡皮囊液压机来成形，即使个别零件的尺寸在装置的成形极限许可范围内，也没有企业愿意损失橡皮囊的使用寿命为代价而制造。目前解决这类工艺问题只能通过对零件进行工艺分割、更改设计等办法，这将使板材零件的性能、使用寿命等受到损失。

因此，设计一种用于深型腔复杂板材零件的内高压胀形装置，以克服现有成形深型腔复杂板材零件技术中的不足，是本技术领域的技术人员所要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，采用液压成形技术，能够成形传统普通成形工艺无法或需多次才能成形的零件，具有成形精度高、零件表面质量好、贴模度高的优点。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，包括主机部分、液压控制部分、计算机自动控制部分，所述主机部分包括机架与超高压充液室，超高压充液室设置于机架内，且在超高压充液室的两端设有压边缸，在压边缸与超高压充液室的顶部设有压边滑块，压边滑块与压边缸相连接，在压边滑块的顶部设有过度座，且压边滑块与机架滑动连接，并在压边滑块内设有与过度座适配的孔洞，过度座连接在机架上并在孔洞中做活塞运动；所述超高压充液室通过高压管连接有增压缸，所述液压控制部分通过电线分别与机架、压边滑块、增压缸连接，所述计算机自动控制部分通过电线与液压控制部分连接。

成形之前，操作人员在过度座上安装凸模，在超高压充液室上安装凹模，并将复杂板材零件放置于凹模上，再通过计算机自动控制部分输入工艺参数，计算机自动控制部分将指令传输至液压控制部分，液压控制部分驱动压边缸带动压边滑块下行，并将复杂板材零件压紧，液压控制部分驱动过度座带动凸模下行，当凸模接触到复杂板材零件时停止并保压，液压控制部分驱动增压缸给超高压充液室供油，使油液达到初始反胀压力，当初始反胀时间到达操作人员所设置的工艺参数时间后，过度座带动凸模以工作速度下行，此时计算机自动控制部分根据设置的工艺参数，通过液压控制部分来控制增压缸与压边缸的压力达到所需的工艺参数，当凸模到达成形所设置的深度后将自动停止，计算机自动控制部分将控制增压缸和压边缸达到整形所需的压力，并对复杂板材零件进行整形，以提高贴模度、减少回弹，之后压边缸、增压缸自动卸压。

在加工过程中，若增压缸或压边缸的压力没有达到所设置的工艺参数，过度座会自动停止并保压，直到所有工艺参数达到设置的数值，过度座才会以工作速度继续拉深过程；若拉深过程中出现任何故障，计算机自动控制部分将自动控制液压控制部分，使主机部分停机以避免危险的产生。计算机自动控制部分将自动记录加工过程中压边缸、增压缸的压力随凸模位移的变化曲线及数据点，并自动生成完整的生产报表。

本实用新型设置了自动和手动两种脱模方式，对于自动脱模，过度座带动凸模退回，压边缸带动压边滑块上行，复杂板材零件自动脱落；对于缩口型复杂板材零件，只能采用手动脱模方式，即过度座和压边缸均保持原位并卸压，通过人工操作取出零件。

进一步的，所述机架包括由上平台、立柱和下平台组成的整体结构，在上平台的顶部设有主油缸，且主油缸的顶部连接有油箱，主油缸的内部连接有主缸活塞，在主缸活塞的底部连接有主滑块，所述过度座连接在主滑块的底部并与主缸活塞同轴，主滑块、压边滑块均与立柱滑动连接。所述油箱给主油缸供油，主油缸驱动主缸活塞带动主滑块与过度座在立柱上做活塞运动。

进一步的，所述下平台顶部设有压边固定板，且超高压充液室、压边缸均安装在压边固定板上。压边固定板能够对下平台起到缓冲作用，并且对超高压充液室、压边缸起到良好的支撑作用，在加工过程中，由于超高压充液室、压边缸均在高压状态下工作，压边固定板能够保护下平台，使超高压充液室、压边缸的作用力均匀的传递给下平台。

进一步的，所述压边缸内设有压边活塞，所述压边滑块上设有力传感器，且压边活塞通过螺纹与力传感器连接。当过度座上的凸模与复杂板材零件接触时，力传感器能够采集压边活塞的内力值，并通过液压控制部分将数值传输给计算机自动控制部分，以供操作人员查看。

进一步的，所述液压控制部分包括压边控制回路与充液室控制回路，压边控制回路包括通过电线连接的a比例溢流阀与a电磁换向阀，且a比例溢流阀通过电线与主滑块连接，a电磁换向阀通过电线与压边滑块连接。其中a比例溢流阀调控压边控制回路的压力，a电磁换向阀通过换位来调节压边滑块的上下运动。

进一步的，所述充液室控制回路包括b电磁换向阀、b比例溢流阀、c电磁换向阀，b比例溢流阀通过电线连接有高压换向阀，且b电磁换向阀通过电线与超高压充液室连接，高压换向阀、c电磁换向阀分别通过电线与增压缸连接。其中b比例溢流阀调控充液室控制回路的压力，且b比例溢流阀设置于超高压充液室与增压缸之间。增压缸的低压控制腔与b比例溢流阀的压力输出口相连，高压控制腔与超高压充液室用高压管相连。为尽量减少高压元器件的使用，通过电线将高压换向阀与增压缸连接，为减少增压缸的使用，当所需压力小于30MPa时，通过调节b电磁换向阀使系统直接向超高压充液室供油。所述c电磁换向阀通过换向，可以实现增压缸的往复运动。

进一步的，所述增压缸包括高压缸体、法兰、低压缸体、活塞杆、活塞、缸底，所述高压缸体与低压缸体通过法兰连接，所述活塞杆与活塞连接，且活塞杆与活塞设置于低压缸体内，并在活塞与低压缸体之间设有耐磨环与格来圈，在高压缸体与低压缸体之间设有中间座、导向套，中间座连接有管接头，导向套与活塞杆之间设有组合油封与O型圈，所述缸底连接在低压缸体上。

通过法兰连接的高压缸体与低压缸体结构稳定，并且耐磨环与格来圈有利于提高活塞的使用寿命以及密封性能，所述管接头方便高压缸体、低压缸体与液压控制部分的连接，在活塞与活塞杆之间还设有缩紧螺钉，以防止活塞与活塞杆工作时，相互之间存在转动，活塞杆通过导向套导向，并通过组合油封、O型圈与高压缸体、低压缸体之间形成密封。

进一步的，所述计算机自动控制部分包括触摸屏、PLC模块、工控机，PLC模块通过电线与力传感器连接，PLC模块通过电线还连接有压力传感器、光栅尺，且压力传感器、光栅尺分别通过电线连接在液压控制部分与主机部分之间，所述触摸屏、工控机分别通过电线与PLC模块连接。

计算机自动控制部分通过采集力传感器、压力传感器、光栅尺的信号，通过模/数转换，将采集到的数据实时显示在触摸屏和工控机上，并根据操作人员设置的工艺参数，通过比例积分微分调节控制a比例溢流阀、b比例溢流阀的出口压力，使压边缸与增压缸达到所需要的压力。

进一步的，所述PLC模块还通过电线连接有位移传感器，且位移传感器安装在缸底的外侧。所述位移传感器用于测量活塞的位移，位移传感器通过电线与PLC模块连接，能够将活塞的位移实时显示在触摸屏和工控机上。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型，采用液压成形技术，能够成形传统普通成形工艺无法或需多次才能成形的零件，具有成形精度高、零件表面质量好、贴模度高的优点；

（2）本实用新型，增压缸的低压控制腔与b比例溢流阀压力输出口相连，高压控制腔直接与超高压充液室用高压管相连，这中间没有任何液压元件，这种设计不仅能将高压控制腔与低压控制腔分开，以减少高压元器件的使用，而且能够避免油液污染，方便清洗；

（3）本实用新型，能够根据设定的压力自动选择是否使用增压缸，当复杂板材零件需要的压力在30MPa以下时，超高压充液室的压力由b电磁换向阀调节；当复杂零件需要液室压力在30MPa以上时，通过增压缸增压达到所需的成形压力，这样不仅减少了对增压缸的依赖，而且提高了30MPa以下压力时的控制精度；

（4）本实用新型，采用比例积分微分控制方法，实现了超高压充液室压力和压边缸压力按工艺所需加载路径来实时调节，只有当超高压充液室压力和压边缸压力同时达到设定值，成形过程才会进行，保证了控制精度；

（5）本实用新型，采用工控机实时采集数据，并自动生成完整的生产报表，提高了生产效率，同时采用触摸屏输入工艺参数，能够实时显示装置的运行状态，对系统故障能够准确判断并及时处理，避免危险发生；

（6）本实用新型，设置了自动脱模和手动脱模两种复杂板材零件的脱模方式，扩大了本实用新型可成形复杂板材零件的范围；

（7）本实用新型，在成形工艺中设置了初始反胀和自动整形，初始反胀可以减少内部皱纹的产生，提高成形极限和成形零件的刚性；自动整形可以提高贴模度，减小回弹。

附图说明

图1为一种深型腔板材零件的内高压胀形装置的结构示意图；

图2为增压缸的结构示意图；

图3为安装模具过程示意图；

图4为初始反胀过程示意图；

图5为拉深过程示意图；

图6为脱模过程示意图；

其中：1—油箱，2—主油缸，4—上平台，5—主缸活塞，6—主滑块，7—过度座，8—立柱，9—压边滑块，10—力传感器，11—压边活塞，12—压边缸，13—下平台，14—超高压充液室，15—压边固定板，16—增压缸，17—压力传感器，18—光栅尺，19—b电磁换向阀，20—b比例溢流阀，21—c电磁换向阀，22—高压换向阀，23—a比例溢流阀，24—a电磁换向阀，25—触摸屏，26—PLC模块，27—工控机，28—高压缸体，31—组合油封，32—O型圈，33—中间座，34—法兰，35—管接头，36—导向套，37—低压缸体，38—活塞杆，39—耐磨环，40—格来圈，41—活塞，43—缸底，44—位移传感器，45—模柄连接座，46—通用模柄，47—凸模，48—垫圈，49—压边圈，50—凹模，51—复杂板材零件，52—成形复杂板材零件。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，如图1至图6所示，包括主机部分、液压控制部分、计算机自动控制部分，其中主机部分包括上平台4、立柱8、压边缸12、下平台13、超高压充液室14、增压缸16，所述上平台4、立柱8以及下平台13构成液压机机架，在上平台4的顶部设有主油缸2，且主油缸2的顶部连接有油箱1，主油缸2的内部连接有主缸活塞5，在主缸活塞5的底部连接有主滑块6，主滑块6底部设有过度座7，且主滑块6与立柱8滑动连接，过度座7与主缸活塞5同轴。

如图1至图6所示，所述下平台13顶部设有压边固定板15，所述超高压充液室14、压边缸12均安装在压边固定板15上，且压边缸12设置在超高压充液室14的两端，在压边缸12与超高压充液室14的顶部设有压边滑块9，压边滑块9与压边缸12相连接，压边滑块9与立柱8滑动连接，在压边缸12内设有压边活塞11，压边滑块9上设有力传感器10，压边活塞11通过螺纹与力传感器10连接。

如图1至图6所示，所述过度座7位于压边滑块9的顶部，在压边滑块9内设有与过度座7适配的孔洞，过度座7在主滑块6的带动下，在孔洞中做活塞运动。所述超高压充液室14通过高压管与增压缸16连接，所述液压控制部分通过电线分别与主滑块6、压边滑块9、增压缸16连接，所述计算机自动控制部分通过电线与液压控制部分连接。

实施例2：

本实施例在上述实施例基础上做进一步优化，如图1至图6所示，进一步地，所述液压控制部分包括压边控制回路与充液室控制回路，压边控制回路包括通过电线连接的a比例溢流阀23与a电磁换向阀24，且a比例溢流阀23通过电线与主滑块6连接，a电磁换向阀24通过电线与压边滑块9连接。

如图1至图6所示，所述充液室控制回路包括b电磁换向阀19、b比例溢流阀20、c电磁换向阀21，b比例溢流阀20通过电线连接有高压换向阀22，且b电磁换向阀19通过电线与超高压充液室14连接，高压换向阀22、c电磁换向阀21分别通过电线与增压缸16连接。

实施例3：

本实施例在上述实施例基础上做进一步优化，如图1至图6所示，进一步地，所述增压缸16包括高压缸体28、法兰34、低压缸体37、活塞杆38、活塞41、缸底43，所述高压缸体28与低压缸体37通过法兰34连接，所述活塞杆38与活塞41连接，且活塞杆38与活塞41设置于低压缸体37内，并在活塞41与低压缸体37之间设有耐磨环39与格来圈40，在高压缸体28与低压缸体37之间设有中间座33、导向套36，中间座33连接有管接头35，导向套36与活塞杆38之间设有组合油封31与O型圈32，所述缸底43连接在低压缸体37上。

实施例4：

本实施例在上述实施例基础上做进一步优化，如图1至图6所示，进一步地，所述计算机自动控制部分包括触摸屏25、PLC模块26、工控机27，PLC模块26通过电线与力传感器10连接，PLC模块26通过电线还连接有压力传感器17、光栅尺18，且压力传感器17、光栅尺18分别通过电线连接在液压控制部分与主机部分之间，所述触摸屏25、工控机27分别通过电线与PLC模块26连接。所述PLC模块26还通过电线连接有位移传感器44，且位移传感器44安装在缸底43的外侧。

实施例5：

本实施例在上述实施例基础上做进一步优化，如图1至图6所示，进一步地，安装模具过程：操作人员首先将模柄连接座45与通用模柄46安装在过渡座7上，并在通用模柄46上安装凸模47，然后将垫圈48与压边圈49安装在压边滑块9上，再将凹模50通过自身螺纹连接在超高压充液室14上，由于主油缸2、主缸活塞5、过度座7、超高压充液室14的中心均同轴，凸模47、压边圈49、凹模50的中心也同轴。

如图1至图6所示，初始反胀过程：将复杂板材零件51放置于凹模50上，在触摸屏25、工控机27上设置所需的工艺参数并启动系统，系统将自动检查主滑块6、压边滑块9、增压缸16的活塞41的位置以及工艺参数设置是否有误，若以上设置均正确，系统将执行自动运行命令，通过a电磁换向阀24使压边缸12带动压边圈49下行，当压边圈49接触复杂板材零件51后，通过力传感器10将压力实时传到PLC模块26上，并实时显示在触摸屏25、工控机27上，工控机27记录压边力曲线，PLC模块26通过比例积分微分控制方法调节压边力达到所设置的工艺参数，然后液压控制部分控制主缸活塞5下行，并带动凸模47下行，当凸模47到达设置的自动转换慢速位置时，主油缸2自动切换到慢速运行，直到凸模47接触到复杂板材零件51，而后凸模47停止并保压，这时c电磁换向阀21换向，使增压缸16的活塞杆38前进，并使超高压充液室14内油液达到设置的初始反胀压力，初始反胀是在成形之前利用油液压力使复杂板材零件51部分包覆在凸模47上，这样可以减少内部皱纹的产生，并显著提高成形零件刚性和成形极限。

如图1至图6所示，拉深过程：初始反胀时间到达设置的时间后，主油缸2以工作速度带动凸模47慢速下行，此时PLC模块26根据设置工艺参数，通过调节a比例溢流阀23与b比例溢流阀20来控制增压缸16和压边缸12的压力达到所需的工艺参数。若拉深过程中，增压缸16的压力或压边缸12的压力没有达到所设置的参数，主油缸2会自动停止并保压，直到所有参数达到设置的数值，主油缸2才会以工作速度继续拉深过程，若拉深过程中出现任何故障，PLC模块26将自动控制主机部分停机，避免危险产生。当凸模47到达成形所设置的深度后将自动停止，PLC模块26将控制增压缸16和压边缸12达到整形所需的超高压充液室14的压力和压边缸12的压力，对成形零件进行整形，以提高贴模度，减少零件成形后的回弹。

如图1至图6所示，脱模过程：拉深过程结束后主油缸2、压边缸12、增压缸16自动卸压，工控机27将自动记录拉深成形过程中主油缸2、压边缸12、增压缸16的压力随凸模47位移的变化曲线及数据点，并自动生成完整的生产报表。对于自动脱模，主油缸2带动凸模47退回，压边缸12带动压边圈49上行，实现成形复杂板材零件52的自动脱落；对于缩口型零件，整形结束后，主油缸2和压边缸12均保持原位并卸压，操作人员可以通过人工操作取出成形复杂板材零件52，整个工作循环结束。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：包括主机部分、液压控制部分、计算机自动控制部分，所述主机部分包括机架与超高压充液室（14），超高压充液室（14）设置于机架内，且在超高压充液室（14）的两端设有压边缸（12），在压边缸（12）与超高压充液室（14）的顶部设有压边滑块（9），压边滑块（9）与压边缸（12）相连接，在压边滑块（9）的顶部设有过度座（7），且压边滑块（9）与机架滑动连接，并在压边滑块（9）内设有与过度座（7）适配的孔洞，过度座（7）连接在机架上并在孔洞中做活塞运动；所述超高压充液室（14）通过高压管连接有增压缸（16），所述液压控制部分通过电线分别与机架、压边滑块（9）、增压缸（16）连接，所述计算机自动控制部分通过电线与液压控制部分连接。

2.根据权利要求1所述的一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：所述机架包括由上平台（4）、立柱（8）和下平台（13）组成的整体结构，在上平台（4）的顶部设有主油缸（2），且主油缸（2）的顶部连接有油箱（1），主油缸（2）的内部连接有主缸活塞（5），在主缸活塞（5）的底部连接有主滑块（6），所述过度座（7）连接在主滑块（6）的底部并与主缸活塞（5）同轴，主滑块（6）、压边滑块（9）均与立柱（8）滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：所述下平台（13）顶部设有压边固定板（15），且超高压充液室（14）、压边缸（12）均安装在压边固定板（15）上。

4.根据权利要求3所述的一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：所述压边缸（12）内设有压边活塞（11），所述压边滑块（9）上设有力传感器（10），且压边活塞（11）通过螺纹与力传感器（10）连接。

5.根据权利要求2至4任一项所述的一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：所述液压控制部分包括压边控制回路与充液室控制回路，压边控制回路包括通过电线连接的a比例溢流阀（23）与a电磁换向阀（24），且a比例溢流阀（23）通过电线与主滑块（6）连接，a电磁换向阀（24）通过电线与压边滑块（9）连接。

6.根据权利要求5所述的一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：所述充液室控制回路包括b电磁换向阀（19）、b比例溢流阀（20）、c电磁换向阀（21），b比例溢流阀（20）通过电线连接有高压换向阀（22），且b电磁换向阀（19）通过电线与超高压充液室（14）连接，高压换向阀（22）、c电磁换向阀（21）分别通过电线与增压缸（16）连接。

7.根据权利要求4 所述的一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：所述增压缸（16）包括高压缸体（28）、法兰（34）、低压缸体（37）、活塞杆（38）、活塞（41）、缸底（43），所述高压缸体（28）与低压缸体（37）通过法兰（34）连接，所述活塞杆（38）与活塞（41）连接，且活塞杆（38）与活塞（41）设置于低压缸体（37）内，并在活塞（41）与低压缸体（37）之间设有耐磨环（39）与格来圈（40），在高压缸体（28）与低压缸体（37）之间设有中间座（33）、导向套（36），中间座（33）连接有管接头（35），导向套（36）与活塞杆（38）之间设有组合油封（31）与O型圈（32），所述缸底（43）连接在低压缸体（37）上。

8.根据权利要求7所述的一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：所述计算机自动控制部分包括触摸屏（25）、PLC模块（26）、工控机（27），PLC模块（26）通过电线与力传感器（10）连接，PLC模块（26）通过电线连接有压力传感器（17）、光栅尺（18），且压力传感器（17）、光栅尺（18）分别通过电线连接在液压控制部分与主机部分之间，所述触摸屏（25）、工控机（27）分别通过电线与PLC模块（26）连接。

9.根据权利要求8所述的一种深型腔板材零件的内高压胀形装置，其特征在于：所述PLC模块（26）还通过电线连接有位移传感器（44），且位移传感器（44）安装在缸底（43）的外侧。