CN206702021U - 一种金属板材脉动液压成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属板材脉动液压成形装置，主要由压边圈、增压活塞、缸体、活塞杆、波浪轮、齿条、齿轮、底板、连接螺钉、密封圈、轴承组成。其特征是：在无外部液压供给的前提下，通过增压活塞挤压缸体中的液体就能为板材成形提供不断增大的液压力；将齿条连接在增压活塞上，通过齿轮齿条啮合传动，旋转的波浪轮使活塞杆产生水平往复运动就能实现脉动液压力；齿条与底板呈间隙配合，以实现底板对齿条定位导向；液压力数值通过压力表读取；板材液压成形，借助一个外力，即可同时获得压边力、成形液压力和脉动液压；装置不需要特殊的设备和场地，具有结构新颖、操作简便、功能强大、工作环境要求低等优点，适用于各种金属板材的液压成形。

Description

一种金属板材脉动液压成形装置

技术领域

本实用新型属于机械工程领域，涉及金属板材的液压成形技术，特别是一种金属板材脉动液压成形装置，主要应用于中空开口零件的生产、板材成形性能测试、液压成形加载方式的研究等领域。

背景技术

金属板材液压成形技术是以液体代替凸模或凹模，在高压液体或压力机的作用下使板材发生塑性变形，进而成形为所需零件形状的一种先进技术。与传统的成形方法相比，液压成形技术具有成形极限高，零件质量好、精度高，能成形复杂零件等优点，因此该技术在汽车、飞机等工业领域以及研究院所的材料试验研发领域均得到了广泛的应用。

目前，用于金属板材液压成形测试及试验的装置或设备存在功能单一、设备复杂、操作不便、过程不稳定、成本高等缺点。现有设备基础上，大型企业或条件较好的科研院所及高等院校还勉强可以开展相关工作，一些小型企业和地方性院校对板材液压成形方面的生产和研究则很难实施，特别是一些地方性高等院校将液压成形装置应用于实验教学中服务学生则更是困难。即使一些单位开发了结构简单的液压成形设备，但开发的设备功能过于单一，成形时液压力的加载方式也只能是不规则的线性加载或简单的恒力加载方式，并且成形过程很不稳定，这使得金属板材液压成形技术的发展受到一定的限制。因此，研发一套能采用多种液压力加载方式，实现多种成形工艺的液压成形装置则显得尤为迫切。目前，能实现脉动液压加载、恒定液压加载、线性液压加载等方式的多功能液压成形装置开发方面的报道还比较少。如日本学者Yogo基于计算机技术，开发了一种脉动液压成形系统，但是该系统具有功能单一、设备昂贵、方法复杂、操作不便、实用环境要求高等缺点，很难推广。中国专利ZL200520088992.4 公开了一种金属板材液压成形模具，该模具可实现温热液压成形，能有效改善板材成形性能，但装置液压加载方式单一，结构复杂，温度控制困难，操作不便；此外，工艺属于液体润滑拉深，成形方法单一，并且液体不断向外泄流，需要不断向凹模型腔中注入液体，腔内液体压力很难建立，压力值不稳定。中国专利ZL201110101346.7公开了一种脉动液压成形装置，该装置结构比较简单，可对板材进行脉动液压成形试验，但该装置只能开展简单的脉动液压成形试验，无法进行常规液压成形工艺比对试验；液压力的增加需要额外提供加载力，操作不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对目前金属板材液压成形装置存在的不足，公开一种方法简便、结构新颖、操作容易、功能强大、对使用环境条件要求低的一种金属板材脉动液压成形装置。

本实用新型的金属板材脉动液压成形装置，包括压边圈、增压活塞、缸体、活塞杆、波浪轮、齿条、齿轮、底板、连接螺钉、密封圈、轴承组合构成，其特征在于：增压活塞的上端与压边圈配合、下端与缸体组合形成一个型腔，增压活塞与缸体呈小间隙配合；增压活塞上开设有垂直细长通液孔；所述的齿轮、齿条和波浪轮，其规格和尺寸大小可为不同数值，所述的齿条，其下端与底板呈小间隙配合，以实现底板对齿条定位和导向；所述的活塞杆，其右端的滚轮选用标准的滚动轴承。

所述的压边圈和增压活塞上部均开设有圆角，可用于软凸模的从下往上成形，也可以用于刚性凸模的从上往下成形。所述的压边圈，其中心孔的截面形状可以是圆形、方形、矩形、多边形和不规则形状。

本实用新型的金属板材脉动液压成形装置，主要由压边圈、增压活塞、缸体、活塞杆、波浪轮、齿条、齿轮、底板、连接螺钉、密封圈、轴承组成。其特征是在不需要外部液压供给系统前提下，通过增压活塞挤压缸体中的液体就能为板材成形提供所需不断增大的液压力；增压活塞与缸体呈小间隙配合；增压活塞上开设有垂直细长通液孔，液体可以流向板材周围；将齿条连接在增压活塞上，通过齿轮齿条啮合传动，旋转的波浪轮使活塞杆产生水平往复运动就能实现脉动液压力；齿条与底板呈间隙配合，以实现底板对齿条定位导向；液压力数值可以通过观察安置在进液口处的压力表获得；利用压力机压力，可为板材液压成形同时提供压边力、成形液压力和脉动液压。

所述的波浪轮，其圆周上为规则均匀的波浪形。

所述的波浪轮和齿轮，它们可以是分开式的，也可以是一体式的。

所述的齿条，其带齿部分的长度大于缸体型腔的深度。

所述的齿轮和齿条为标准的齿轮和齿条。

所述的活塞杆，其左端设有O型密封圈，右端设有滚动轴承。

所述的缸体，其底部用螺钉与底板相连接。

所述的垂直细长通液孔，其上端开设有用于装截流螺钉的内螺纹。

所述的底板，其安装波浪轮位置开设有矩形让位槽。

由于采用了上述装置结构，工作时，将装置装配好后，放置并定位好金属板坯，盖上压边圈，然后启动压力机，使压边圈和增压活塞同时向下移动。型腔中的液体受到增压活塞的挤压而形成高压并沿着垂直细长通液孔流向板坯周围，对板坯产生径向推力。增压活塞下移时带动连杆和齿条同步向下移动，齿条与齿轮啮合作用，带动波浪轮旋转，使活塞杆产生直线往复运动，产生脉动液压。随着压力机不断下移，液体压力逐渐增大，金属板坯在液压力、脉动液压、径向推力作用下实现成形。

本实用新型的优点是：

1、结构简单新颖、操作方便、功能强大、成本低、对使用环境条件要求低，不需要特殊的设备、与普通的压力设备配合即可使用。

2、可以实现对不同材料、不同厚度的金属板材进行软凸模成形和软凹成形。

3、利用一个简单的外力便可同时获得压边力、成形液压力和脉动液压。

4、不需要专门密封设备，采用常规的O型密封圈即可实现密封。

5、采用齿轮齿条一级传动，实现脉动液压，结构简单，传动效率和脉动液压参数准确率高。

6、更换齿轮齿条齿数、波浪轮波浪周期、波浪轮直径、压力机下移速度等参数均可获得不同的脉动液压参数值。

附图说明

图1为本实用新型装置装配示意图的主视图；

图2为本实用新型装置装配示意图的俯视图；

图3为增压活塞示意图；

图4为波浪轮主视示意图。

图5为波浪轮俯视示意图。

附图说明：压边圈1，板坯2，增压活塞3，型腔4，螺钉5，连杆6，缸体7，液体8，密封圈9，活塞杆10，滚动轴承11，齿轮12，波浪轮13，齿条14，底板15，沉孔16，工作表面17，垂直细长通液孔18，进液口19，波浪形结构20，外压力F

具体实施方式

以下结合附图和板坯的几何参数：板坯直径60mm，壁厚0.6mm为例作进一步说明实施方式。

参照图1-5所示：本实用新型的金属板材脉动液压成形装置，主要由压边圈1、增压活塞3、缸体7、活塞杆10、波浪轮13、齿条14、齿轮12、底板15、滚动轴承 11组成。其特征是在不需要外部液压供给系统前提下，通过增压活塞3挤压缸体7中的液体8就能为板坯2成形提供所需不断增大的液压力；增压活塞3与缸体7呈小间隙配合；增压活塞3上开设有垂直细长通液孔18，液体8可以流向板坯2周围；将齿条14通过连杆6连接在增压活塞3上，通过齿轮12与齿条14啮合传动，旋转的波浪轮13使活塞杆10产生水平往复运动就能实现脉动液压；齿条14与底板15呈间隙配合，以实现底板15对齿条14定位导向；液压力数值可以通过观察安置在进液口19 处的压力表获得；利用压力机压力F，可为板材2的液压成形同时提供压边力、成形液压力和脉动液压。

所述的波浪轮13，其圆周上为规则均匀的波浪形结构20。

所述的波浪轮13和齿轮12，它们可以是分开式的，也可以是一体式的。

所述的齿条14，其带齿部分的长度大于缸体7型腔的深度。

所述的齿轮12和齿条14为标准的齿轮和齿条。

所述的活塞杆10，其左端设有O型密封圈9，右端设有滚动轴承11。

所述的缸体7，其底部用螺钉5与底板15相连接。

所述的垂直细长通液孔18，其上端开设有用于安装截流螺钉的内螺纹。

所述的底板15，其安装波浪轮13的位置开设有矩形让位槽。

参照图1-2所示，工作时，将缸体7、波浪轮13、齿条14、带滚动轴承11的活塞杆10等零件装配好；将增压活塞3装入缸体7口部，当密封圈9完全进入缸体7 中时，保持该高度；通过增压活3上的进液口19，利用手动液压泵将液体8注入装置型腔4中，直至液面与工作表面17相平时，停止加液；将金属板坯2放置在增压活塞3上端的工作表面17上并定位好，然后盖上压边圈1；压边圈1在外力F的作用下对板坯2进行压边，同时压边圈1将压力传递给增压活塞3，推动增压活塞3下移挤压缸体7内的液体8，以获得成形所需的高压液体8；高压液体8直接作用在金属板坯2上，板坯2逐渐成形；同时高压液体8通过细长通液孔18流向板坯2周围，对板坯2产生径向推力，板坯2的径向流动性增强；增压活塞3下移的同时，齿条14 与齿轮12啮合作用，带动波浪轮13旋转，使活塞杆10产生直线往复运动，获得所需要的脉动液压；随着型腔4内液体压力的增大，压边圈1有上浮的趋势，此时液体流经板坯2下表面与工作表面17之间，对两者进行液体润滑，以减小两者间的摩擦力；金属板坯2在高压液体、径向推力、液体润滑、脉动液压的共同作用下最终成形；成形过程中，可以通过设置在进液口19上的压力表获知型腔4中的实时压力值。

参照图3，增压活塞3为上端直径大，下端直径小的阶梯形状，上端开设有4个均匀分布的螺纹孔，用于软凹模拉深时连接压边圈1；同时，上端开设有直径较大的中心沉孔16，沉孔16内壁与压边圈1小直径端呈小间隙配合，实现两者间的导向，沉孔16底部为放置板坯2的工作表面17；增压活塞3中心开设一与沉孔16贯通的中心通孔，此通孔即为型腔4；增压活塞3侧壁上开设有连通型腔4的进液口19；在进液孔19与工作表面17之间，开设有一垂直细长通液孔18，用于实现径向推力；增压活塞3大端右侧下表面开设有螺纹孔，用于固定连接齿条14的连杆6；增压活塞3 下端外壁与缸体7内壁呈小间隙配合，最下端附近开设有密封槽，用于安装密封圈9。

参照图4，波浪轮13外形呈圆饼莲花状，周向上开设有均匀分布的波浪形结构 20，用于实现液压的脉动加载；波浪轮13中心开设有用于安装齿轮轴12的中心孔。

Claims (2)

1.一种金属板材脉动液压成形装置，包括压边圈、增压活塞、缸体、活塞杆、波浪轮、齿条、齿轮、底板、连接螺钉、密封圈、轴承组合构成，其特征在于：增压活塞的上端与压边圈配合、下端与缸体组合形成一个型腔，增压活塞与缸体呈小间隙配合；增压活塞上开设有垂直细长通液孔；所述的齿轮、齿条和波浪轮，其规格和尺寸大小可为不同数值，所述的齿条，其下端与底板呈小间隙配合，以实现底板对齿条定位和导向；所述的活塞杆，其右端的滚轮选用标准的滚动轴承。

2.根据权利要求1所述的一种板材脉动液压成形装置，其特征是：所述的压边圈和增压活塞上部均开设有圆角，可用于软凸模的从下往上成形，也可以用于刚性凸模的从上往下成形。