空心件自增壓成形方法
2023-12-11 06:58:17
空心件自增壓成形方法
【專利摘要】本發明公開了一種空心件自增壓成形方法，屬於液壓成形領域。本發明首先計算管坯的內腔體積，根據有限元數值模擬後的結果計算得到成形後管件的內腔體積，兩者相比，若變形後體積減小，則採用自增壓方式脹形；將管坯裝入液槽中的模具型腔內，液槽充入液體後管坯內管將自動充滿液體，將上下模合模；將兩端衝頭與管坯接觸後，作相向運動實施補料；管坯承受軸向壓縮，內腔體積縮小，自動產生高壓，對管坯實施脹形；脹形完成後，從模具上取出成形管件。本發明與傳統液壓脹形相比設備成本明顯降低，操作過程簡單、對操作人員要求較低、成形效果好、生產效率高。
【專利說明】空心件自增壓成形方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種空心件自增壓成形方法，屬於液壓成形領域。
【背景技術】
[0002]空心件在航空航天、汽車、機械製造領域有著廣泛的應用。傳統空心件通常使用焊接衝壓成形，需要多套模具，成本高昂，且空心件焊接後需要後續處理，工藝過程複雜，效率低下。內高壓成形技術能夠有效的減少加工環節，在保證零件強度的前提下還可有效減輕其重量，對於實現航空太空飛行器、汽車、機械裝備等的輕量化具有重要意義。
[0003]儘管相較於傳統衝壓+焊接成形工藝，內高壓成形方法具有很多優點。但是，目前廣泛使用的內高壓成形裝置由於需要單獨的增壓器，其設備成本很高，而且其操作程序繁瑣，對操作人員要求較高，在使用過程需要嚴格控制增壓器的壓力輸出曲線，否則成品管件容易發生起皺或者開裂等缺陷。
【發明內容】
[0004]本發明在於提供一種空心件自增壓成形方法，以解決現有技術中內高壓成形裝置中設備成本大、操作程序繁瑣、對操作人員要求較高，成品管件容易發生起皺或者開裂等缺陷的技術問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供的空心件自增壓成形方法，包括以下步驟:
1)、計算變形前管坯的內腔體積V1;
2)、該管坯的脹形過程進行有限元模擬，獲得成形結果；
3)、根據步驟2)中的成形結果計算成形後管件內腔體積V2，若V2小於V1，則採用自增壓方式脹形；
4)、將管坯裝入液槽中的模具型腔內，液槽充入液體後管坯內管將自動充滿液體，將上下模合模；
5)、兩端衝頭與管坯接觸後，作相向運動實施補料；
6)、管坯承受軸向壓縮，內腔體積縮小，自動產生高壓，對管坯實施脹形；
7)、脹形完成後，從模具上取出成形管件。
[0006]本發明中，所述步驟2)中的有限元模擬在CAE軟體中進行。
[0007]本發明中，所述步驟3)中通過將步驟2)中的成形結果導入CAD軟體計算得到成形後管件內腔體積V2。
[0008]本發明中，所述液槽中液體注入後完全覆蓋並自動填充管坯。
[0009]本發明中，所述管坯外表面與模具型腔之間在成形過程中始終與液槽中液體接觸。
[0010]本發明中，所述液體為水、乳化液或液壓油。
[0011]本發明有益效果在於:(I)與傳統液壓脹形相比本發明明顯降低設備成本；(2)、本發明只需控制衝頭的進給速度和位移，不需要同時控制壓力和衝頭位移，其操作過程簡單，對操作人員要求較低；(3)、管坯的外表面和模具型腔之間始終保持有效潤滑，提高了管材的成形效果；(4)本發明由於採用了液槽結構，脹形介質可以自動填充管坯，所以成形速度快、製造成本低且生產效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1本發明空心件自增壓成形方法流程圖；
圖2三通管件自增壓成形裝置。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。
[0014]實施例1，如圖1、2所示:
1)、計算厚度為2mm外徑為60mm的管還5內腔體積V1；
2)、在CAE軟體中對該管坯5的脹形過程進行有限元模擬，獲得成形結果；
3)、將成形結果導入CAD軟體中，計算成形後的三通管件內腔體積V2，若V2小於V1，說明管坯5內腔體積在成形過程中不斷減小，內腔的乳化液2抵抗體積的減小時會管坯5內壁產生一定的壓力，則採用自增壓方式脹形；
4)、判斷管坯5成形前後內腔減小後，將模具中下模4安裝在注滿乳化液2的液槽I中，然後將管還5裝入下模,管還5中自動充滿乳化液2 ；
5)、通過合模裝置將模具上模3與下模4合模，由於此時液槽I中的乳化液2浸沒模具和管坯5，模具型腔與管坯5的外表面之間可以始終保持有效潤滑；
6)、在管坯5兩端接入衝頭6，並將衝頭6作相向運動實施補料，管坯5承受軸向壓縮，內腔體積縮小，自動產生高壓，管坯5內乳化液2對管坯5內壁產生一定的壓力使其脹形，嚴格控制衝頭6運動速度和位移以間接控制內壓大小；
7)、當管坯5脹形結束後，開模取出成形後的三通管件，再放入新的管坯5，進入下一工作循環。
[0015]實施例2中將厚度為3_、外徑為60mm管還脹形成四通管件,採用水作為液體,模具根據脹形需要作改變。其步驟6)中水平方向兩端衝頭與管坯接觸後，作相向運動實施補料；豎直方向兩端衝頭與管件接觸後作相背運動，給予管件反向壓力防止管件脹破，其餘步驟與實施例1相同。
[0016]實施例3將管坯脹形成異徑管件，採用液壓油作為液體，模具根據脹形需要作改變，其步驟與實施例1相同。
[0017]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種空心件自增壓成形方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)、計算變形前管坯的內腔體積V1; 2)、對管坯的脹形過程進行有限元模擬，獲得成形結果； 3)、根據步驟2)中的成形結果計算成形後管件內腔體積V2，若V2小於V1，則採用自增壓方式脹形； 4)、將管坯裝入液槽中的模具型腔內，液槽充入液體後管坯內管將自動充滿液體，將上下模合模； 5)、兩端衝頭與管坯接觸後，作相向運動實施補料； 6)、管坯承受軸向壓縮，內腔體積縮小，自動產生高壓，對管坯實施脹形； 7)、脹形完成後，從模具上取出成形管件。
2.根據權利要求1所述的空心件自增壓成形方法，其特徵在於:所述步驟2)中的有限元模擬在CAE軟體中進行。
3.根據權利要求1所述的空心件自增壓成形方法，其特徵在於:所述步驟3)中通過將步驟2)中的成形結果導入CAD軟體計算得到成形後管件內腔體積V2。
4.根據權利要求1所述的空心件自增壓成形方法，其特徵在於:所述液槽中液體注入後完全覆蓋並自動填充管還。
5.根據權利要求1所述的空心件自增壓成形方法，其特徵在於:所述管坯外表面與模具型腔之間在成形過程中始終與液槽中液體接觸。
6.根據權利要求1所述的空心件自增壓成形方法，其特徵在於:所述液體為水、乳化液或液壓油。
【文檔編號】B21D26/033GK103691794SQ201310720372
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】範敏鬱, 李金龍, 祁童百惠, 郭訓忠, 陶傑 申請人:南京航空航天大學