CN105127281A - 一种消除液压成形冲孔塌陷的方法 - Google Patents
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Abstract
一种消除液压成形冲孔塌陷的方法，属于管材液压成形技术领域。将管材放在模具型腔，准确定位，在两端锥形密封冲头的密封作用下，向管内注入高压液体，管料在内压的作用下，胀形贴模。胀形完毕后，冲孔冲头进给，内压逐渐升高，管壁材料在冲头和管内高压液体的共同作用下发生变形，在管材孔周材料分离之前，提高内压并保压，利用较大内压，使孔周塌陷部分沿着冲头外壁向外胀出直至与冲头断裂分离，从而消除塌陷缺陷。优点在于：有效消除了孔周塌陷缺陷。
Description
技术领域
本发明属于管材液压成形技术领域，特别涉及一种消除液压成形冲孔塌陷的方法。
背景技术
目前，具有空心结构的零件在汽车制造及航空航天等领域占有较大的比例，它对提高零部件的综合性能，减少零件数量、减少工序、降低成本具有重要的意义。具有空心结构的零件通常采用液压成形技术制造，其主要的成形过程是通过向管坯内部加压与轴向加力补料，把管坯挤压到模具型腔成为所需的零件，内部压力可通过液体、高弹性塑料或软金属等介质进行传递。
随着液压成形零件的大量使用，逐渐应用到零件上孔的加工。由于液压成形零件多使用管材，而管件上孔的加工工艺通常采用专用的金属冲孔模具在独立设备上进行，生产效率低，孔的周围存在较为严重的塌陷，产品质量差。目前，普遍采用激光切割方法进行加工，虽然能够保证良好的加工质量，但设备投资昂贵，不利于降低成本。液压冲孔即在液压胀形完成后，在管内液体压力的支撑作用下，利用冲头或管内液体压力将管壁材料分离的一种加工方法，整个过程中不使用凹模装置。液压冲孔与普通冲裁具有许多相似之处，管壁均经历弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。利用液压冲孔技术可以减少零件加工工序，减少工装夹具，降低生产成本，同时液压冲孔时，冲孔的尺寸精度比传统的胀形取出后重新定位、切割要大大提高。
传统的管材冲孔加工工艺通常采用专用的金属冲孔模具在独立设备上进行，生产效率低。目前，普遍采用激光切割方法进行加工，虽然能够保证良好的加工质量，但设备投资昂贵，不利于降低成本。传统的液压冲孔工艺一般是在冲孔时提高内压，冲孔后直接泄压，由于模具型腔失去压力支撑，在向内冲载力的作用下，往往会形成向内的塌陷，特别是成形时内压不足时，塌陷尤为严重。
液压冲孔时由于采用高压液体替代了刚性凹模，易发生孔周的塌陷，塌陷不仅影响零件外观，严重时还会影响零件截面的形状尺寸精度，从而导致产品不合格。传统的液压冲孔方法一般是在冲孔时提高内压，冲孔后直接泄压，由于模具型腔失去压力支撑，在向内冲载力的作用下，往往会形成向内的塌陷，特别是成形时内压不足时，塌陷尤为严重，影响冲孔的质量。本发明提出了一种有效的消除液压冲孔孔周塌陷的方法。从而提高冲孔质量及冲孔精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除液压成形冲孔塌陷的方法，解决了液压成形冲孔周围存在严重塌陷，产品质量差的问题。尤其是提供一种高效率、高精度、高质量、低成本的液压冲孔方法。
一种消除液压成形冲孔塌陷的方法，具体步骤及参数如下：
1)根据管坯2的材质、直径和壁厚，确定管坯2成形工序及冲孔直径，管坯2为强度小于等于600MPa的金属管材，冲孔直径为3mm-20mm；
2)将管坯2对中放到模具型腔中，通过模具上定位装置定位，液压机上下模合模，左冲头1和右冲头4进给对管坯2实施密封，管坯2两端要求平整，然后根据设定的加载路径进行内高压胀形；
3)管坯2胀形之后，左冲头1和右冲头4紧贴管壁，保持管坯2内的高压液体，冲孔冲头3开始进给，管坯2内压升高，管坯2的管壁在冲孔冲头3和管坯2内高压液体的共同作用下发生变形；
4)冲孔冲头3进行冲孔切断管坯2后，停止进给，此时将内压提高30-120MPa，升高内压速度为50-100MPa/S，根据不同材料，内压力不同，并保压2-5s，利用此时的内压，使孔周塌陷部分沿着冲孔冲头3外壁向外胀出，直至与冲孔冲头3断裂分离；
5)成形完毕后，卸去内压，移除左冲头1和右冲头4，压力机上行，取出成形后的零件。
本发明的优点在于：采用液压冲孔工艺，在冲孔冲头停止进给之后，通过升高内压，有效消除了孔周塌陷缺陷。
附图说明
图1为加压前管坯示意图。其中，左冲头1、管坯2、冲孔冲头3、右冲头4。
图2为加压后管坯示意图。其中，左冲头1、管坯2、冲孔冲头3、右冲头4。
具体实施方式
实施例1
1)管坯材料采用304不锈钢，直径D＝38mm，壁厚t＝0.8mm，冲孔直径D1＝3mm；
2)将空心管坯对中放到模具型腔，准确定位，液压机上下模合模，左右冲头进给对管坯实施密封，逐渐充液加压进行内高压胀形。
3)胀形之后，冲头紧贴管壁，保持管内的高压液体，冲孔冲头开始进给，内压逐渐升高，管壁材料在冲头和管内高压液体的共同作用下发生变形；
4)冲头到达指定位置后，冲头停止进给，在管材孔周材料分离之前，提高内压至55MPa并保压4s，利用较大内压，使孔周塌陷部分沿着冲头外壁向外胀出直至与冲头断裂分离；
5)成形完毕后，卸去内压，移除左右密封冲头，压力机上行，取出成形后的空心零件。
实施例2
1)管坯材料采用321不锈钢，直径D＝30mm，壁厚t＝1mm，冲孔直径D1＝6mm；
2)将空心管坯对中放到模具型腔，准确定位，液压机上下模合模，左右冲头进给对管坯实施密封，逐渐充液加压进行内高压胀形。
3)胀形之后，冲头紧贴管壁，保持管内的高压液体，冲孔冲头开始进给，内压逐渐升高，管壁材料在冲头和管内高压液体的共同作用下发生变形；
4)冲头到达指定位置后，冲头停止进给，在管材孔周材料分离之前，提高内压至75MPa并保压5s，利用较大内压，使孔周塌陷部分沿着冲头外壁向外胀出直至与冲头断裂分离；
5)成形完毕后，卸去内压，移除左右密封冲头，压力机上行，取出成形后的空心零件。
实施例3
1)管坯材料采用1Cr18Ni9Ti，直径D＝60mm，壁厚t＝1.6mm，冲孔直径D1＝8mm；
2)将空心管坯对中放到模具型腔，准确定位，液压机上下模合模，左右冲头进给对管坯实施密封，逐渐充液加压进行内高压胀形。
3)胀形之后，冲头紧贴管壁，保持管内的高压液体，冲孔冲头开始进给，内压逐渐升高，管壁材料在冲头和管内高压液体的共同作用下发生变形；
4)冲头到达指定位置后，冲头停止进给，在管材孔周材料分离之前，提高内压至90MPa并保压4s，利用较大内压，使孔周塌陷部分沿着冲头外壁向外胀出直至与冲头断裂分离；
5)成形完毕后，卸去内压，移除左右密封冲头，压力机上行，取出成形后的空心零件。
Claims (1)
1.一种消除液压成形冲孔塌陷的方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)根据管坯(2)的材质、直径和壁厚，确定管坯(2)成形工序及冲孔直径，管坯(2)为强度小于等于600MPa的金属管材，冲孔直径为3mm-20mm；
2)将管坯(2)对中放到模具型腔中，通过模具上定位装置定位，液压机上下模合模，左冲头(1)和右冲头(4)进给对管坯(2)实施密封，管坯(2)两端要求平整，然后根据设定的加载路径进行内高压胀形；
3)管坯(2)胀形之后，左冲头(1)和右冲头(4)紧贴管壁，保持管坯(2)内的高压液体，冲孔冲头(3)开始进给，管坯(2)内压升高，管坯(2)的管壁在冲孔冲头(3)和管坯(2)内高压液体的共同作用下发生变形；
4)冲孔冲头(3)进行冲孔切断管坯(2)后，停止进给，此时将内压提高30-120MPa，升高内压速度为50-100MPa/S，并保压2-5s，利用此时的内压，使孔周塌陷部分沿着冲孔冲头(3)外壁向外胀出，直至与冲孔冲头(3)断裂分离；
5)成形完毕后，卸去内压，移除左冲头(1)和右冲头(4)，压力机上行，取出成形后的零件。
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2015
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