複雜曲面空腔零件液壓成形裝置及方法

2023-08-02 08:15:21

專利名稱：複雜曲面空腔零件液壓成形裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬板材成形裝置和方法，具體涉及一種複雜曲面空腔零件液壓成形裝置和方法。
背景技術：
薄壁複雜曲面空腔零件是一類較為典型的殼體結構件，成形的主要難點是由於構成空腔的殼體為薄壁複雜曲面，且該空腔的截面尺寸變化較大。對於截面尺寸變化較小的零件，通常採用管材擴徑或縮徑(如管材液壓成形、電磁成形)等成形方法。而對於截面變化較大的零件，依靠管材擴徑成形的方法受到管材最大膨脹率的限制，容易導致管材局部極度減薄，甚至破裂；同樣，依靠管材縮徑成形的方法容易導致局部材料失穩起皺和材料堆積、摺疊等缺陷。對於薄壁複雜曲面空腔零件的成形製造，現有技術是採用板材衝壓、拉深等方法分別成形出局部曲面，然後通過焊接組合在一起構成空腔零件，這種方法不足之處 在於成形工序多、需要多套成形模具，成形後的複雜曲面件焊接難度大、焊接變形大、殘餘應力高、焊縫多。因而，傳統成形方法難以保證該類零件的成形性和可靠性。板材液壓成形是採用液體代替剛性模具作為傳力介質，使板材成形的一種柔性成形新技術，包括液體代替凹模或液體代替凸模兩類。其中，液體代替凸模成形又分為單板液壓成形和雙板液壓成形。雙板液壓成形是將兩張板材周邊焊接後，通過合模壓力機壓在上下模具裡，然後由兩張板材中間預留的充液口充入高壓液體，最後兩張板材在內部高壓液體作用下分別貼靠到上下模腔內，從而可以成形出腔體零件。雙板液壓成形的工藝優勢在於使用一套模具裝置一步成形出零件，取代了傳統衝壓或拉深工藝的單件成形或多步成形；此外，板材可以根據零件需要配對組合，可以是不同材料、不同厚度的板材，因此可以顯著提高材料利用率，實現材料、結構輕量化，縮短了成形工藝步驟，同時也節省了模具、設備和手工的費用，因而提高了生產效率。然而，現有雙板液壓成形技術的不足之處在於充液口的液體密封壓力由合模力提供，因而需要施加足夠的合模力以保證兩張板材之間的液體密封，液體密封無法控制，從而導致法蘭處的板材很難流入模具型腔，板材是在液壓作用下產生大的脹形變形，而對於複雜曲面空腔零件的成形，較大的脹形變形使壁厚減薄嚴重而導致破裂，最終無法成形零件。

發明內容
本發明的目的是為解決現有用於複雜曲面零件的衝壓和拉深成形技術存在焊接變形大，焊接殘餘應力較高的問題，以及雙板液壓成形技術存在在成形初期，需要較大的合模力壓制雙板坯以保證充液口的液體密封，在成形複雜曲面空腔零件時，導致型腔兩端的板坯很難流入模具型腔，較大的脹形變形使壁厚減薄，零件難以成形的問題，進而提供一種複雜曲面空腔零件液壓成形裝置及方法。本發明為解決上述問題採取的技術方案是本發明的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置，所述裝置包括上模和下模，所述裝置還包括下充液鑲塊、上充液鑲塊、彈性部件、第一密封圈和第二密封圈，上模的下端面上具有上型腔，下模的上端面上具有下型腔，上模和下模完全閉合後上型腔和下型腔構成待成形零件的空腔，與上型腔相鄰的上模的下端面上加工有一個上凹槽，下模的上端面上與上凹槽正對的位置處加工有一個下凹槽，上凹槽內由上至下依次設置有彈性部件和上充液鑲塊，彈性部件分別與上模和上充液鑲塊固定連接，上充液鑲塊與上凹槽的側壁滑動接觸，上充液鑲塊的下端面上具有凹坑，凹坑的表面為半球面，位於上型腔和上凹槽之間的上模的下端面設置有第一凹槽，位於第一凹槽和凹坑之間的上充液鑲塊的下端面上設置有第二凹槽，上模和下模完全閉合後第一凹槽和第二凹槽連通，且第一凹槽和第二凹槽高度相同，所述第一凹槽和第二凹槽用於上板坯形成凸埂，下凹槽內設置有下充液鑲塊，下充液鑲塊與下模的側壁滑動接觸，下充液鑲塊的上端面上與凹坑正對的位置處設置有一個與凹坑相配合的凸稜，凸稜的表面為半球面，下模的側壁面加工有指向下充液鑲塊的第一通道，下充液鑲塊的下端面上加工有穿過凸稜並與第一通道連通的第二通道，位於第二通道外側的下充液鑲塊的下端面上設置有第一密封槽，第一密封槽內安裝有第一密封圈，下充液鑲塊的上端面上沿凸稜的周向設置有齒，上充液鑲塊的下端面上與齒相對應的位置處設置有與齒相咬合的齒槽，位於齒外側的下充液鑲塊的上端面上設置有第二密封槽，第二密封槽內安裝有第二密封圈，上充液鑲塊與下充液鑲塊通過齒和齒槽相咬合的結構方式以及第二密封圈 密封的方式實現密封。本發明的複雜曲面空腔零件液壓成形方法的具體步驟為步驟一、根據複雜曲面空腔零件的結構設計板坯形狀，採用衝孔或鑽孔的方法，在下板坯的一端上加工一個和凸稜的形狀大小相同的凸孔，採用壓制的方法在上板坯的與第一凹槽和第二凹槽對應位置處壓製出凸梗，以保證成形過程中高壓液體的充入；步驟二、將下板坯和上板坯沿周邊對焊形成封閉的焊縫，構成雙板坯件；步驟三、將焊接後的下板坯和上板坯形成的雙板坯件放在下模上，使下板坯上的凸孔穿過下充液鑲塊上的凸稜，上板坯的凸梗的部分進入第一凹槽和第二凹槽內；步驟四、上模向下運動與下模合模，在合模的過程中，在彈性部件的作用下，上充液鑲塊首先與雙板還件接觸，上充液鑲塊和下充液鑲塊之間的雙板還件被逐漸壓緊，在壓緊過程中，上板坯的凸梗的端部被凸稜和凹坑壓製出一個與凸稜或凹坑相配合的凸起，直至下模和上模完全閉合，此時，上模上施加合模力F ；步驟五、經第一通道和第二通道注入液體壓力為P的液體，液體通過下板坯與凸梗之間的間隙充入下板坯與上板坯之間，位於上型腔和下型腔之間的上板坯和下板坯分別發生拉深和脹形的複合變形，上板坯逐漸貼靠在上型腔的型腔面上，上板坯逐漸貼靠在下模型腔的型腔面上；步驟六、增加合模力F和液體壓力P，上板坯完全緊密貼合在上型腔的型腔面上，下板坯完全緊密貼合在下型腔的型腔面上，成形得到複雜曲面空腔零件；步驟七、成形結束後，通過第一通道和第二通道導出液體，打開上模和下模取出成形後的複雜曲面空腔零件。本發明的有益效果是一、本發明的裝置在下模上設置了下充液鑲塊，上模上設置了上充液鑲塊，上模和上充液鑲塊之間內置彈性部件，彈性部件分別與上模和上充液鑲塊固定連接，上模和下模閉合後，彈性部件可以單獨給下充液鑲塊和上充液鑲塊之間提供壓合力，而不受合模力的影響，同時，上充液鑲塊與下充液鑲塊通過齒和齒槽相咬合的結構方式以及第二密封圈密封的方式實現液體密封，上充液鑲塊與下充液鑲塊通過齒和齒槽相咬合的結構方式，可以約束充液鑲塊之間的板坯移動和變形，上充液鑲塊與下充液鑲塊通過齒和齒槽相咬合的結構，根據需要可以設I道至3道齒或齒槽，第二密封圈密封的方式可以根據需要設I至3圈，上述結構中，上充液鑲塊受彈性部件的單獨控制，上充液鑲塊在彈性部件的作用下對下充液鑲塊提供合適的壓力，能有效克服現有雙板液壓工藝中充液口處，在板坯成形初期，需要較大的合模力壓制雙板坯以保證充液口的液體密封，本發明在成形初期，在較小的合模力作用下，能實現板材拉深和脹形複合成形，有效的解決了現有現有雙板液壓技術在成形初期，需要較大的合模力壓制雙板坯以保證充液口的液體密封，在成形複雜曲面空腔零件時，型腔兩端的板坯很難流入模具型腔，較大的脹形變形使壁厚減薄，零件難以成形的問題。二、本發明的下充液鑲塊和上充液鑲塊均為獨立可更換的鑲塊式結構，當成形板材厚度發生變化時，可以根據板材厚度修改下充液鑲塊和上充液鑲塊之間的配合尺寸，而無需修改下模和上模；
三、本發明的成形方法是將焊接工藝安排在成形工藝前，且沿平板的周邊進行焊接，避免了傳統製造工藝先成形後焊接導致的複雜曲面零件焊接變形問題，焊接效率明顯提高，提高了 50% _80%，焊接殘餘應力在成形過程中隨著變形逐漸釋放，比傳統先成形後焊接殘餘應力顯著降低，降低了 40% -70% ;兩張板坯的焊接由於是沿周邊的封閉式焊接，焊接強度比傳統的點焊強度顯著提高，提高了 30% -50% ；四、板材在高壓液體作用下發生拉深和脹形的複合變形，與傳統衝壓成形相比具有壁厚均勻性好提高了 10% -30%、尺寸精度高，提高了 5% -20%、表面質量高和剛性強的優點，成形性和可靠性好；五、本發明可以根據零件形狀靈活設計板坯尺寸，截面形狀不受變形率制約，板坯件軸線可以是直線或者曲線，板坯件形狀可以是空間不對稱結構，以實現不同板材零件或上下腔深度差別較大的複雜曲面零件成形，適應性好。


圖I是本發明的整體結構示意圖，圖2是本發明的彈性部件為由聚氨酯或橡膠製成的彈性部件的局部連接結構示意圖，圖3是上模和下模閉合後雙板坯件置於上模和下模之間的狀態圖，圖4是雙板坯件在液體壓力P的作用下成形過程圖，圖5是圖4中的雙板坯件成形結束後得到的複雜曲面空腔零件狀態圖，圖6是雙板坯件在液體壓力P和下板坯在液體壓力Pl的作用下的成形過程圖，圖7是雙板坯件在液體壓力P和上板坯在液體壓力P2的作用下的成形過程圖，圖8是雙板坯件在液體壓力P、下板坯在液體壓力P4，上板坯在液體壓力P3的共同作用下的成形過程圖，圖9是一種焊接後的雙板坯件的整體結構示意圖，圖10是圖9的A-A向視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I-圖10說明本實施方式，本實施方式的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置包括上模2和下模I，所述裝置還包括下充液鑲塊3、上充液鑲塊4、彈性部件5、第一密封圈6和第二密封圈7，上模2的下端面上具有上型腔2-1，下模I的上端面上具有下型腔1-1，上模2和下模I完全閉合後上型腔2-1和下型腔1-1構成待成形零件的空腔13，與上型腔2-1相鄰的上模2的下端面上加工有一個上凹槽2-2，下模I的上端面上與上凹槽2-2正對的位置處加工有一個下凹槽1-3，上凹槽2-2內由上至下依次設置有彈性部件5和上充液鑲塊4，彈性部件5分別與上模2和上充液鑲塊4固定連接，上充液鑲塊4與上凹槽2-2的側壁滑動接觸，上充液鑲塊4的下端面上具有凹坑4-1，凹坑4-1的表面為半球面，位於上型腔2-1和上凹槽2-2之間的上模2的下端面設置有第一凹槽2-4，位於第一凹槽2-4和凹坑4-1之間的上充液鑲塊4的下端面上設置有第二凹槽4-3，上模2和下模I完全閉合後第一凹槽2-4和第二凹槽4-3連通，且第一凹槽2-4和第二凹槽4-3高度相同，所述第一凹槽2-4和第二凹槽4-3用於上板坯10形成凸埂10-1，下凹槽1-3內設置有下充液鑲塊3，下充液鑲塊3與下模I的側壁滑動接觸，下充液鑲塊3的上端面上與凹坑4-1正對的位置處設置有一個與凹坑4-1相配合的凸稜3-1,凸稜3-1的表面為半球面,下模I的側壁面加工有指向下充液鑲塊3的第一通道1-2，下充液鑲塊3的下端面上加工有穿過凸稜3-1並與第一通道1-2連通的第二通道3-5，位於第二通道3-5外側的下充液鑲塊3的下端面上設置有第一密封槽3-4，第一密封槽3-4內安裝有第一密封圈6，下充液鑲塊3的上端 面上沿凸稜3-1的周向設置有齒3-2，上充液鑲塊4的下端面上與齒3-2相對應的位置處設置有與齒3-2相咬合的齒槽4-2,位於齒3-2外側的下充液鑲塊3的上端面上設置有第二密封槽3-3，第二密封槽3-3內安裝有第二密封圈7，上充液鑲塊4與下充液鑲塊3通過齒3-2和齒槽4-2相咬合的結構方式以及第二密封圈7密封的方式實現密封。
具體實施方式
二 結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述彈性部件5為彈簧。如此設置，上模和下模閉合後，彈簧可以給上充液鑲塊與下充液鑲塊之間提供壓合力，而不受上模和下模的合模力的影響，液體密封可單獨控制，滿足設計要求和成形需要。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述彈性部件5為由聚氨酯製成的彈性部件。如此設置，上模和下模閉合後，聚氨酯可以給上充液鑲塊與下充液鑲塊之間提供壓合力，而不受上模和下模的合模力的影響，液體密封可單獨控制，滿足設計要求和成形需要。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述彈性部件5為由橡膠製成的彈性部件。如此設置，上模和下模閉合後，橡膠可以給上充液鑲塊與下充液鑲塊之間提供壓合力，而不受上模和下模的合模力的影響，液體密封可單獨控制，滿足設計要求和成形需要。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結合圖7說明本實施方式，本實施方式所述裝置還包括第三密封圈12，位於上型腔2-1的外側的上模2的下端面上設置有一圈第三密封槽2-5，第三密封槽2-5內安裝有第三密封圈12，上模2的側壁面上加工有與上型腔2-1連通的第三通道2-6。本實施方式通過第三通道2-6給上板坯10施加一個背向液體壓力，單獨控制上板坯10的變形，從而有效改善上板坯10的壁厚分布，使上板坯10的變形更加均勻，可以實現上型腔較深的複雜曲面零件成形。如此設置，滿足設計要求和實際成形需要。其它與具體實施方式
一、二、三、或四相同。
具體實施方式
六結合圖6說明本實施方式，本實施方式所述裝置還包括第四密封圈8，位於下型腔1-1外側的下模I的上端面上設置有一圈第四密封槽1-5，第四密封槽
1-5內安裝有第四密封圈8，下模I的側壁面上加工有與下型腔1-1連通的第四通道1-4。本實施方式通過第四通道1-4給下板坯9施加一個背向液體壓力，單獨控制下板坯9的變形，從而有效改善下板坯9的壁厚分布，使下板坯9的變形更加均勻，可以實現下型腔較深的複雜曲面零件成形。如此設置，滿足設計要求和實際成形需要。其它與具體實施方式
一、二、三、或四相同。
具體實施方式
七，結合圖3-圖10說明本實施方式，本實施方式利用如具體實施方式
一至六中任意一個具體實施方式
所述的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置實現複雜曲面空腔零件成形方法，所述的複雜曲面空腔零件液壓成形方法的具體步驟為步驟一、根據複雜曲面空腔零件的結構設計板坯形狀，採用衝孔或鑽孔的方法，在下板還9的一端上加工一個和凸稜3-1的形狀大小相同的凸孔9-1,米用壓制的方法在上板坯10的與第一凹槽2-4和第二凹槽4-3對應位置處壓製出凸梗10-1，以保證成形過程中高壓液體的充入； 步驟二、將下板坯9和上板坯10沿周邊對焊形成封閉的焊縫11，構成雙板坯件；步驟三、將焊接後的下板坯9和上板坯10形成的雙板坯件放在下模I上，使下板坯9上的凸孔穿過下充液鑲塊3上的凸稜3-1，上板坯10的凸梗10-1的部分進入第一凹槽
2-4和第二凹槽4-3內；步驟四、上模2向下運動與下模I合模，在合模的過程中，在彈性部件5的作用下，上充液鑲塊4首先與雙板坯件接觸，上充液鑲塊4和下充液鑲塊3之間的雙板坯件被逐漸壓緊，在壓緊過程中，上板坯10的凸梗10-1的端部被凸稜3-1和凹坑4-1壓製出一個與凸稜3-1或凹坑4-1相配合的凸起，直至下模2和上模I完全閉合，此時，上模2上施加合模力F;步驟五、經第一通道和第二通道7注入液體壓力為P的液體，液體通過下板坯9與凸梗10-1之間的間隙充入下板坯9與上板坯10之間，位於上型腔2-1和下型腔1-1之間的上板坯10和下板坯9分別發生拉深和脹形的複合變形，上板坯9逐漸貼靠在上型腔2-1的型腔面上，上板坯10逐漸貼靠在下模型腔1-1的型腔面上；步驟六、增加注入液體壓力P，上板坯10完全緊密貼合在上型腔2-1的型腔面上，下板坯9完全緊密貼合在下型腔1-1的型腔面上，成形得到複雜曲面空腔零件；步驟七、成形結束後，通過第一通道1-2和第二通道3-5導出液體，打開上模2和下模I取出成形後的複雜曲面空腔零件。本實施方式中將成形後的空腔零件，根據實際需要機械切除上充液鑲塊和下充液鑲塊所壓區域的板坯，並焊接封口，進而形成需要的封閉腔體。本實施方式所述的液體介質可以為礦物油或水。
具體實施方式
八，結合圖7說明本實施方式，本實施方式的步驟五中經第一通道1-2和第二通道3-5注入液體，同時，向上型腔2-1內充入液體壓力為P2的液體，且P2小於P，P_P2記為Λ P2，其中AP2的取值範圍為IMPa lOOMPa，液體壓力為P2的液體對上板坯10施加背向壓力。本實施方式在上板坯10施加一個背向壓力，單獨控制上板坯10的變形，從而有效改善上板坯10的壁厚分布，使上板坯10的變形更加均勻，可以實現上型腔較深的複雜曲面零件成形。如此設置，滿足設計要求和實際成形需要。其它與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九，結合圖6說明本實施方式，本實施方式的步驟五中經第一通道1-2和第二通道3-5注入液體，同時，向下型腔1-1內充入液體壓力為Pl的液體，且Pl小於P,P-Pl記為AP1，其中AP1的取值範圍為IMPa lOOMPa，液體壓力為Pl的液體對下板坯9施加背向壓力。本實施方式在下板坯9施加一個背向壓力，單獨控制下板坯9的變形，從而有效改善下板坯9的壁厚分布，使下板坯9的變形更加均勻，可以實現下型腔較深的複雜曲面零件成形。如此設置，滿足設計要求和實際成形需要。其它與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
十，結合圖8說明本實施方式，本實施方式的步驟五中經第一通道1-2和第二通道3-5注入液體，同時，向上型腔2-1內充入液體壓力為P3的液體，且P3小於P，P_P3記為Λ P3,其中AP3的取值範圍為IMPa lOOMPa，液體壓力為P3的液體對上板坯10施加背向壓力，向下型腔1-1內充入液體壓力為P4的液體，且P4小於P，P-P4記為ΛΡ4，其中AP4的取值範圍為IMPa lOOMPa，液體壓力為P4的液體對下板坯9施加背向壓力。本實施方式可以通過給上板還10和下板還9各施加一個背向壓力，從而分別控制上板還和 下板坯的變形，使兩張板坯變形更加均勻或協調，可以實現不同板材零件或上下腔深度差別較大的複雜曲面零件成形。如此設置，滿足設計要求和實際成形需要。其它與具體實施方式
七相同。
權利要求
1.複雜曲面空腔零件液壓成形裝置，所述裝置包括上模(2)和下模(I)，其特徵在於所述裝置還包括下充液鑲塊(3)、上充液鑲塊(4)、彈性部件(5)、第一密封圈(6)和第二密封圈(7)，上模(2)的下端面上具有上型腔(2-1)，下模(I)的上端面上具有下型腔(1-1)，上模(2)和下模(I)完全閉合後上型腔(2-1)和下型腔(1-1)構成待成形零件的空腔(13)，與上型腔(2-1)相鄰的上模(2)的下端面上加工有一個上凹槽(2-2)，下模(I)的上端面上與上凹槽(2-2)正對的位置處加工有一個下凹槽(1-3)，上凹槽(2-2)內由上至下依次設置有彈性部件(5)和上充液鑲塊(4)，彈性部件(5)分別與上模(2)和上充液鑲塊(4)固定連接，上充液鑲塊(4)與上凹槽(2-2)的側壁滑動接觸，上充液鑲塊(4)的下端面上具有凹坑(4-1)，凹坑(4-1)的表面為半球面，位於上型腔(2-1)和上凹槽(2-2)之間的上模(2)的下端面設置有第一凹槽(2-4)，位於第一凹槽(2-4)和凹坑(4-1)之間的上充液鑲塊(4)的下端面上設置有第二凹槽(4-3)，上模(2)和下模(I)完全閉合後第一凹槽(2-4)和第二凹槽(4-3)連通，且第一凹槽(2-4)和第二凹槽(4-3)高度相同，所述第一凹槽(2-4)和第二凹槽(4-3)用於上板坯(10)形成凸埂(10-1)，下凹槽(1-3)內設置有下充液鑲塊(3)，下充液鑲塊(3)與下模(I)的側壁滑動接觸，下充液鑲塊(3)的上端面上與凹坑(4-1)正對的位置處設置有一個與凹坑(4-1)相配合的凸稜(3-1),凸稜(3-1)的表面為半球面,下模(I)的側壁面加工有指向下充液鑲塊(3)的第一通道(1-2)，下充液鑲塊(3)的下端面上加工有穿過凸稜(3-1)並與第一通道(1-2)連通的第二通道(3-5)，位於第二通道(3-5)外側的下充液鑲塊(3)的下端面上設置有第一密封槽(3-4)，第一密封槽(3-4)內安裝有第一密封圈￠)，下充液鑲塊(3)的上端面上沿凸稜(3-1)的周向設置有齒(3-2)，上充液鑲塊(4)的下端面上與齒(3-2)相對應的位置處設置有與齒(3-2)相咬合的齒槽(4-2)，位於齒(3-2)外側的下充液鑲塊(3)的上端面上設置有第二密封槽(3-3)，第二密封槽(3-3)內安裝有第二密封圈(7)，上充液鑲塊⑷與下充液鑲塊(3)通過齒(3-2)和齒槽(4-2)相咬合的結構方式以及第二密封圈(7)密封的方式實現密封。
2.根據權利要求I所述的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置，其特徵在於所述彈性部件(5)為彈黃。
3.根據權利要求I所述的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置，其特徵在於所述彈性部件(5)為由聚氨酯製成的彈性部件。
4.根據權利要求I所述的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置，其特徵在於所述彈性部件(5)為由橡膠製成的彈性部件。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置，其特徵在於所述裝置還包括第三密封圈(12)，位於上型腔(2-1)的外側的上模(2)的下端面上設置有一圈第三密封槽(2-5)，第三密封槽(2-5)內安裝有第三密封圈(12)，上模(2)的側壁面上加工有與上型腔(2-1)連通的第三通道(2-6)。
6.根據權利要求1、2、3或4所述的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置，其特徵在於所述裝置還包括第四密封圈(8)，位於下型腔(1-1)外側的下模(I)的上端面上設置有一圈第四密封槽(1-5)，第四密封槽(1-5)內安裝有第四密封圈(8)，下模(I)的側壁面上加工有與下型腔(1-1)連通的第四通道(1-4)。
7.利用如權利要求I至6的任意一個權利要求所述的複雜曲面空腔零件液壓成形裝置實現複雜曲面空腔零件成形方法，其特徵在於所述的複雜曲面空腔零件液壓成形方法的具體步驟為 步驟一、根據複雜曲面空腔零件的結構設計板坯形狀，採用衝孔或鑽孔的方法，在下板坯(9)的一端上加工一個和凸稜(3-1)的形狀大小相同的凸孔(9-1)，採用壓制的方法在上板坯(10)的與第一凹槽(2-4)和第二凹槽(4-3)對應位置處壓製出凸梗(10-1)，以保證成形過程中高壓液體的充入； 步驟二、將下板坯(9)和上板坯(10)沿周邊對焊形成封閉的焊縫(11)，構成雙板坯件； 步驟三、將焊接後的下板坯(9)和上板坯(10)形成的雙板坯件放在下模(I)上，使下板坯(9)上的凸孔穿過下充液鑲塊(3)上的凸稜(3-1)，上板坯(10)的凸梗(10-1)的部分進入第一凹槽(2-4)和第二凹槽(4-3)內； 步驟四、上模(2)向下運動與下模(I)合模，在合模的過程中，在彈性部件(5)的作用下，上充液鑲塊(4)首先與雙板坯件接觸，上充液鑲塊(4)和下充液鑲塊(3)之間的雙板坯件被逐漸壓緊，在壓緊過程中，上板坯(10)的凸梗(10-1)的端部被凸稜(3-1)和凹坑(4-1)壓製出一個與凸稜(3-1)或凹坑(4-1)相配合的凸起，直至下模(2)和上模(I)完全閉合，此時，上模(2)上施加合模力F ； 步驟五、經第一通道和第二通道(7)注入液體壓力為P的液體，液體通過下板坯(9)與凸梗(10-1)之間的間隙充入下板坯(9)與上板坯(10)之間，位於上型腔(2-1)和下型腔(1-1)之間的上板坯(10)和下板坯(9)發生拉深和脹形的複合變形，上板坯(10)逐漸貼靠在上型腔(2-1)的型腔面上，下板坯(9)逐漸貼靠在下模型腔(1-1)的型腔面上； 步驟六、增加合模力F和液體壓力P，上板坯(10)完全緊密貼合在上型腔(2-1)的型腔面上，下板坯(9)完全緊密貼合在下型腔(1-1)的型腔面上，成形得到複雜曲面空腔零件；步驟七、成形結束後，通過第一通道(1-2)和第二通道(3-5)導出液體，打開上模(2)和下模(I)取出成形後的複雜曲面空腔零件。
8.根據權利要求7所述的複雜曲面空腔零件液壓成形方法，其特徵在於步驟五中經第一通道(1-2)和第二通道(3-5)注入液體，同時，向上型腔(2-1)內充入液體壓力為P2的液體，且P2小於P，P-P2記為A P2，其中AP2的取值範圍為IMPa lOOMPa，液體壓力為P2的液體對上板坯(10)施加背向壓力。
9.根據權利要求7所述的複雜曲面空腔零件液壓成形方法，其特徵在於步驟五中經第一通道(1-2)和第二通道(3-5)注入液體，同時，向下型腔(1-1)內充入液體壓力為Pl的液體，且Pl小於P，P-Pl記為A P1，其中，AP1的取值範圍為IMPa lOOMPa，液體壓力為Pl的液體對下板坯(9)施加背向壓力。
10.根據權利要求7所述的複雜曲面空腔零件液壓成形方法，其特徵在於步驟五中經第一通道(1-2)和第二通道(3-5)注入液體，同時，向上型腔(2-1)內充入液體壓力為P3的液體，且P3小於P，P-P3記為A P3,其中AP3的取值範圍為IMPa lOOMPa，液體壓力為P3的液體對上板坯(10)施加背向壓力，向下型腔(1-1)內充入液體壓力為P4的液體，且P4小於P，P-P4記為A P4，其中AP4的取值範圍為IMPa lOOMPa，液體壓力為P4的液體對下板坯(9)施加背向壓力。
全文摘要
複雜曲面空腔零件液壓成形裝置及方法，它涉及一種金屬板材成形裝置和方法，以解決現有用於複雜曲面零件的衝壓和拉深成形技術存在焊接變形大，焊接殘餘應力較高的問題，以及雙板液壓成形技術存在在成形初期，需要較大的合模力壓制雙板坯以保證充液口的液體密封，在成形複雜曲面空腔零件時，導致型腔兩端的板坯很難流入模具型腔，較大的脹形變形使壁厚減薄，零件難以成形的問題。它包括上模、下模、下充液鑲塊、上充液鑲塊、彈性部件、第一密封圈和第二密封圈，上凹槽內有上至下依次設置有彈性部件和上充液鑲塊，下凹槽內設置有下充液鑲塊，第二密封槽內安裝有第二密封圈。本發明用於複雜曲面空腔零件的成形。
文檔編號B21D26/031GK102806261SQ20121029242
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者劉偉, 劉鋼, 苑世劍 申請人:哈爾濱工業大學