CN103691794A

CN103691794A - 空心件自增压成形方法

Info

Publication number: CN103691794A
Application number: CN201310720372.7A
Authority: CN
Inventors: 范敏郁; 李金龙; 祁童百惠; 郭训忠; 陶杰
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明公开了一种空心件自增压成形方法，属于液压成形领域。本发明首先计算管坯的内腔体积，根据有限元数值模拟后的结果计算得到成形后管件的内腔体积，两者相比，若变形后体积减小，则采用自增压方式胀形；将管坯装入液槽中的模具型腔内，液槽充入液体后管坯内管将自动充满液体，将上下模合模；将两端冲头与管坯接触后，作相向运动实施补料；管坯承受轴向压缩，内腔体积缩小，自动产生高压，对管坯实施胀形；胀形完成后，从模具上取出成形管件。本发明与传统液压胀形相比设备成本明显降低，操作过程简单、对操作人员要求较低、成形效果好、生产效率高。

Description

空心件自增压成形方法

技术领域

本发明涉及一种空心件自增压成形方法，属于液压成形领域。

背景技术

空心件在航空航天、汽车、机械制造领域有着广泛的应用。传统空心件通常使用焊接冲压成形，需要多套模具，成本高昂，且空心件焊接后需要后续处理，工艺过程复杂，效率低下。内高压成形技术能够有效的减少加工环节，在保证零件强度的前提下还可有效减轻其重量，对于实现航空航天器、汽车、机械装备等的轻量化具有重要意义。

尽管相较于传统冲压+焊接成形工艺，内高压成形方法具有很多优点。但是，目前广泛使用的内高压成形装置由于需要单独的增压器，其设备成本很高，而且其操作程序繁琐，对操作人员要求较高，在使用过程需要严格控制增压器的压力输出曲线，否则成品管件容易发生起皱或者开裂等缺陷。

发明内容

本发明在于提供一种空心件自增压成形方法，以解决现有技术中内高压成形装置中设备成本大、操作程序繁琐、对操作人员要求较高，成品管件容易发生起皱或者开裂等缺陷的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的空心件自增压成形方法，包括以下步骤：

1)、计算变形前管坯的内腔体积V_1；

2)、该管坯的胀形过程进行有限元模拟，获得成形结果；

3)、根据步骤2)中的成形结果计算成形后管件内腔体积V₂，若V₂小于V₁，则采用自增压方式胀形；

4)、将管坯装入液槽中的模具型腔内，液槽充入液体后管坯内管将自动充满液体，将上下模合模；

5)、两端冲头与管坯接触后，作相向运动实施补料；

6)、管坯承受轴向压缩，内腔体积缩小，自动产生高压，对管坯实施胀形；

7)、胀形完成后，从模具上取出成形管件。

本发明中，所述步骤2)中的有限元模拟在CAE软件中进行。

本发明中，所述步骤3)中通过将步骤2)中的成形结果导入CAD软件计算得到成形后管件内腔体积V₂。

本发明中，所述液槽中液体注入后完全覆盖并自动填充管坯。

本发明中，所述管坯外表面与模具型腔之间在成形过程中始终与液槽中液体接触。

本发明中，所述液体为水、乳化液或液压油。

本发明有益效果在于：(1)与传统液压胀形相比本发明明显降低设备成本；(2)、本发明只需控制冲头的进给速度和位移，不需要同时控制压力和冲头位移，其操作过程简单，对操作人员要求较低；(3)、管坯的外表面和模具型腔之间始终保持有效润滑，提高了管材的成形效果；(4) 本发明由于采用了液槽结构，胀形介质可以自动填充管坯，所以成形速度快、制造成本低且生产效率高。

附图说明

图1本发明空心件自增压成形方法流程图；

图2三通管件自增压成形装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

实施例1，如图1、2所示：

1)、计算厚度为2mm外径为60mm的管坯5内腔体积V₁；

2)、在CAE软件中对该管坯5的胀形过程进行有限元模拟，获得成形结果；

3)、将成形结果导入CAD软件中，计算成形后的三通管件内腔体积V₂，若V₂小于V₁，说明管坯5内腔体积在成形过程中不断减小，内腔的乳化液2抵抗体积的减小时会管坯5内壁产生一定的压力，则采用自增压方式胀形；

4)、判断管坯5成形前后内腔减小后，将模具中下模4安装在注满乳化液2的液槽1中，然后将管坯5装入下模，管坯5中自动充满乳化液2；

5)、通过合模装置将模具上模3与下模4合模，由于此时液槽1中的乳化液2浸没模具和管坯5，模具型腔与管坯5的外表面之间可以始终保持有效润滑；

6)、在管坯5两端接入冲头6，并将冲头6作相向运动实施补料，管坯5承受轴向压缩，内腔体积缩小，自动产生高压，管坯5内乳化液2对管坯5内壁产生一定的压力使其胀形，严格控制冲头6运动速度和位移以间接控制内压大小；

7)、当管坯5胀形结束后，开模取出成形后的三通管件，再放入新的管坯5，进入下一工作循环。

实施例2中将厚度为3mm、外径为60mm管坯胀形成四通管件，采用水作为液体，模具根据胀形需要作改变。其步骤6)中水平方向两端冲头与管坯接触后，作相向运动实施补料；竖直方向两端冲头与管件接触后作相背运动，给予管件反向压力防止管件胀破，其余步骤与实施例1相同。

实施例3将管坯胀形成异径管件，采用液压油作为液体，模具根据胀形需要作改变，其步骤与实施例1相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种空心件自增压成形方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、计算变形前管坯的内腔体积V_1；

2)、对管坯的胀形过程进行有限元模拟，获得成形结果；

5)、两端冲头与管坯接触后，作相向运动实施补料；

7)、胀形完成后，从模具上取出成形管件。

2.根据权利要求1所述的空心件自增压成形方法，其特征在于：所述步骤2)中的有限元模拟在CAE软件中进行。

3.根据权利要求1所述的空心件自增压成形方法，其特征在于：所述步骤3)中通过将步骤2)中的成形结果导入CAD软件计算得到成形后管件内腔体积V₂。

4.根据权利要求1所述的空心件自增压成形方法，其特征在于：所述液槽中液体注入后完全覆盖并自动填充管坯。

5.根据权利要求1所述的空心件自增压成形方法，其特征在于：所述管坯外表面与模具型腔之间在成形过程中始终与液槽中液体接触。

6.根据权利要求1所述的空心件自增压成形方法，其特征在于：所述液体为水、乳化液或液压油。