一種波浪式液壓加載方法與流程
2023-09-10 16:55:20 1
本發明屬於機械工程領域，涉及一種脈動液壓成形方法，特別是一種用於金屬板坯和開口空心零件的脈動液壓成形方法，材料包括鎂合金、鋁合金、鈦合金等有色金屬以及其它黑色金屬。
背景技術：
在汽車、飛機、航天等領域，零件「輕量化」技術研究是當前的研究熱點。如何在保證低成本條件下，並採用簡便的方法製造重量輕、強度高、質量好的零件，以滿足節能環保的要求，是該領域迫切解決的關鍵技術。金屬板材或管材的塑性成形技術能獲得重量輕、強度高的零件，但許多優質的金屬材料室溫下塑性較差，塑性成形極限很低。因此需要配備加熱設備，使金屬板材或管材在高溫下完成塑性成形。然而，高溫成形方法又具有裝置複雜、操作危險、成本高，金屬高溫易被氧化等缺點。在此背景下，業內提出了液壓成形技術。
液壓成形技術是以液體代替凸模或凹模，在高壓液體或壓力機的作用下使金屬板材發生塑性變形，進而成形為所需零件的一種先進技術。該技術具有成形極限高、成形零件質量好、精度高，能成形複雜開口零件等優點，在工業領域和試驗研究領域均得到了廣泛的應用。目前，液壓成形方法主要有機械-液壓拉深、壓力潤滑拉深、徑向推力充液拉深等成形方法，液壓力的加載方式均以恆定液壓加載、線性液壓加載等簡單加載方式為主。研究表明，簡單液壓力的加載方式下獲得的零件壁厚分布不夠均勻，容易破裂，成形性能差。為此，2001年，日本的Rikimaru教授提出脈動液壓加載方式的新成形技術—脈動液壓成形技術。基於該技術，國內學者楊連發等研究了管材的成形性能，得出了脈動液壓加載方式下，金屬零件的冷成形性能可以大幅度提高的結論。目前，關於金屬板材脈動液壓成形方面的研究還不多，相關報導也還鮮見。日本學者Yogo基於計算機技術，開發了一種脈動液壓成形系統，但是該系統具有設備昂貴、方法複雜、操作不便、實用環境要求高等缺點，很難推廣。國內楊連發教授提出了一種用於產生脈動液壓力的方法，該方法能實現簡單脈動液壓加載，但成形過程中液壓加載不規律，脈動參數(振幅、周期)難保證。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種方法簡便、成本低廉、過程可靠、成形質量高、對使用環境要求低、易於推廣的金屬板材脈動液壓成形方法。
本發明的波浪式液壓加載方法，其特徵在於：包括如下步驟：
1、將增壓活塞裝入缸體口部，當密封圈完全進入缸體時保持該高度；
2、利用增壓活塞上部的進液口通過手動液壓泵將液體注入型腔中，直至液面與增壓活塞上端的沉孔底面(工作表面)相平，停止加液；
3、將板坯定位好放置在工作表面上，蓋上壓邊圈；
4、安裝好齒輪齒條以及波浪輪，成形裝置與單動壓力機配合使用；
5、啟動壓力機，壓力機作用壓邊圈對板坯進行壓邊，同時壓邊圈將壓力傳遞給增壓活塞，推動增壓活塞下移，擠壓缸體內的液體，以獲得所需的成形液壓力；
6、一定壓力的液體通過細長通液孔流向板坯周圍，對板坯產生徑向推力，以提高金屬材料的徑向流動性；
7、隨著增壓活塞的下移，齒條與齒輪嚙合作用，帶動波浪輪旋轉，使活塞杆產生直線往復運動，獲得所需要的脈動液壓；
8、隨著型腔內液體壓力的增大，壓邊圈有上浮的趨勢，此時液體流經板坯與工作表面之間，對兩者進行液體潤滑；
9、在成形液壓力和脈動液壓的共同作用下，板坯逐步成形，最終實現板材脈動液壓成形過程。
本發明與現有技術相比其有益效果是：：方法簡單實用、成本低廉、過程可靠、成形極限高、零件質量好、對使用環境要求低、不需要特殊的設備，易於推廣。
為了更好實施本發明方法，本發明提供了以液體代替凸模和以液體代替凹模時的兩種板材脈動液壓成形裝置，裝置的發明內容在具體實施方式中再進行闡述。
附圖說明
圖1為本發明板材脈動液壓成形方法的原理示意圖；
圖2為實施例中所用的圓形金屬板坯示意圖；
圖3為實施例中所用的矩形金屬板坯示意圖；
圖4(a)為本實施例1中以液體代替凸模時的板材脈動液壓成形裝置主視圖；
圖4(b)為本實施例1中以液體代替凸模時的板材脈動液壓成形裝置主視圖；
圖5為本實施例2中以液體代替凹模時的板材脈動液壓成形裝置示意圖；
圖6為實施例中增壓活塞的示意圖。
圖中：壓邊圈1，增壓活塞2，板坯3，液體4，型腔5，缸體6，密封圈7，活塞杆8，連接螺釘9，連杆10，滾動軸承11，齒輪12，波浪輪13，齒條14，底板15，凸模16，沉孔17，工作表面18，.細長通液孔19，進液口20，外壓力F。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明的內容作進一步的闡述。
實施例1：
如圖4(a)，圖4(b)和圖6所示，將缸體6、波浪輪13、齒條14、帶滾動軸承11的活塞杆8等零件裝配好；將增壓活塞2裝入缸體6口部，當密封圈7完全進入缸體6時，保持該高度；通過增壓活2上的進液口20，利用手動液壓泵將液體4注入裝置型腔5中，直至液面與工作表面18相平，停止加液；將圖2或圖3所示的金屬板坯3放置在增壓活塞2上端的工作表面18上並定位好，然後蓋上壓邊圈1；壓邊圈1在外力F的作用下對板坯3進行壓邊，同時壓邊圈1將壓力傳遞給增壓活塞2，推動增壓活塞2下移擠壓缸體6內的液體，以獲得成形所需的高壓液體4；高壓液體4直接作用在金屬板坯3上，板坯3開始逐漸成形；同時高壓液體4通過細長通液孔19流向板坯3周圍，對板坯3產生徑向推力，板坯3的徑向流動性增強；增壓活塞2下移的同時，齒條14與齒輪12嚙合作用，帶動波浪輪13旋轉，使活塞杆8產生直線往復運動，獲得所需要的脈動液壓；隨著型腔5內液體壓力的增大，壓邊圈1有上浮的趨勢，此時液體流經板坯3與工作表面18之間，對兩者進行液體潤滑，以減小兩者間的摩擦力；金屬板坯3在高壓液體、徑向推力、液體潤滑、脈動液壓的共同作用下最終成形；成形過程中，可以通過設置在進液口20上的壓力表獲知型腔5中的實時壓力值。
實施例2：
如圖5和圖6所示，將缸體6、波浪輪13、齒條14、帶滾動軸承11的活塞杆8等零件裝配好；將增壓活塞2裝入缸體6並壓入底部後，採用相應措施將增壓活塞2和缸體6緊固，此時兩者不能相對移動；採用與實施例1中相同的方法，將型腔5中的氣體全部排出後，安放好圖2或圖3所示的板坯3並蓋上壓邊圈1；用螺釘9將壓邊圈1和增壓活塞2連接起來，並利用數顯扭力扳手擰緊螺釘9，獲得需要的壓邊力；將凸模16放入壓邊圈1的中心孔內，藉助外力F，使凸模16下行對板坯3進行拉深；同時，利用手動液壓泵，通過進液口20不斷向型腔5內注入液體4，直到型腔4內獲得所需的液壓力值；一定壓力的液體直接作用在板坯3下表面，使板坯3上表面與凸模16緊緊的貼緊，兩者形成良好的摩擦保持效應，避免成形過程中板坯相對凸模發生偏移；外力F使凸模16下移的同時，也推動齒條14下移(圖5中未畫出)，最終使活塞杆8做直線往復運動，形成脈動液壓；與實施例1類似，金屬板坯3在高壓液體、徑向推力、液體潤滑、有益摩擦、脈動液壓的共同作用下最終成形；進液口20 處設置有壓力表和溢流閥，用於獲知型腔5中液體的實時壓力值和釋放過多的液體。