CN105215192A - 一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置，属于单模成形技术领域，它包括:上模板、压头、压边圈、成形介质、凹模及下模板；所述压头包括圆柱段和圆弧头段，圆弧头段与圆柱段光滑过渡；所述压边圈为带有轴向通孔的圆柱；上模板安装在普通双动液压机主滑块上，下模板安装在双动液压机平台上；凹模固定在下模板上，坯料放置于凹模上，并将凹模的型腔封闭；压边圈安装在普通双动液压机压边滑块上，并压紧在坯料上，成形介质位于压边圈的轴向通孔与坯料形成的内筒中，压头的圆柱段固定在上模板上，压头的圆弧头段与压边圈的轴向通孔进行孔轴配合，且抵触压边圈的轴向通孔内的成形介质；该装置的成形工序少，成本低。

Description

一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置及方法

技术领域

本发明属于精密成形技术领域，具体涉及一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置及方法。

背景技术

深径比h/d大于0.6(h:零件高度，d:零件开口直径)，相对壁厚t/D＜0.5％(t:坯料厚度，D：坯料直径)的抛物线形拉伸件为薄壁深抛物线形拉伸件，多用于涡轮发动机或其他装置进气、排气口的整流装置，此类拉伸件成形过程易形成“内皱”及减薄破裂，目前主要成形方法有钢模成形与充液拉伸成形。

图1-3为钢模多次成形工艺过程示意图，其中图1为圆弧过渡法，图2为阶梯过渡法，图3为反拉伸法，钢模成形主要存在以下问题：

1、需要多套模具、多次成形，模具一次性投入较大。

2、多次成形中间需要多次热处理，成形工序多、生产效率低、成本高。

3、多次成形易在成形连接处形成接痕，产品成形质量差。

图4为充液拉伸成形示意图，成形模具主要包括压扁圈、凹模、液压室、凸模等，液压拉伸一次成形可以代替钢模几次成形，成形效率高、质量好，但液压拉伸存在以下问题：

1、需要专用设备，工业生产用设备大多国外进口，设备价格远超普通压力机，一次性投入较大。

2、成形过程液体密封困难，易因密封问题造成拉伸失败，且造成油污飞溅。

3、对成形参数要求严格，成形过程易出现因参数匹配不良出现成形失败。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置及方法，该装置只需要单套模具即可代替多套钢模成形，大幅提高生产效率、降低模具成本及生产成本，且本装置及方法与充液拉伸相比，只需要普通成形压力机即可，设备成本投入低，应用范围广泛，且没有密封问题。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置，包括:上模板、压头、压边圈、成形介质、凹模及下模板；

所述压头包括圆柱段和圆弧头段，圆弧头段与圆柱段光滑过渡；

所述压边圈为带有轴向通孔的圆柱；

所述成形介质为粉末状；

其连接关系如下：上模板安装在普通双动液压机主滑块上，下模板安装在双动液压机平台上；凹模固定在下模板上，坯料放置于凹模上，并将凹模的型腔封闭；压边圈安装在普通双动液压机压边滑块上，并压紧在坯料上，成形介质位于压边圈的轴向通孔与坯料形成的内筒中，压头的圆柱段固定在上模板上，压头的圆弧头段与压边圈的轴向通孔进行孔轴配合，且抵触压边圈的轴向通孔内的成形介质。

进一步的，所述成形介质的粉末直径小于0.5mm。

进一步的，基于成形装置的成形方法的步骤如下：

第一步，将上模板、下模板及压边圈均安装在双动液压机上，并调整压头和凹模之间的间隙到设定值，并根据坯料的厚度调整坯料与压边圈的间隙到设定值；

第二步，双动液压机的压边滑块带动压边圈下行，压紧坯料，并保持压边力不变；

第三步，往压边圈的轴向通孔中倒入成形介质，并使其均匀平整；

第四步，双动液压机的主滑块带动压头下行至与成形介质接触后并不断下压，成形介质的粉末数量与压头的形状相互配合控制坯料的受力状态，使坯料按照工艺设定流动；成形介质在成形过程中时刻紧贴坯料；

第五步，成形结束后将成形介质倒出，并把成形零件取出，再放入坯料即可进行下一次成形。

有益效果：(1)现有的薄壁深抛物线形拉伸件钢模成形时，由于钢凸模顶端直径远小于根部直径，钢模成形时凸模下方的坯料悬空区域较大，易形成内皱；本发明把钢模更换为粉末状的成形介质时，成形介质具有流动性，在压头传递的力的作用下，时刻紧贴坯料，使成形坯料没有悬空区域，从而可以控制内皱的产生；因此粉末状的成形介质具备良好的流动性、环保无污染、能够反复使用，其主要功能包括传递成形力，成形时保证无内皱产生，增强坯料的流动性。

(2)本发明的压头的圆弧头段形状不需要与拉伸件保持一致，具备非均匀传递压力的作用，可根据成形需要设计出不同形状，改变坯料受力状态，提高成形性能。

(3)本发明的通过压头形状、成形介质用量的配合，控制坯料受力的分布，使坯料按照有利于成形的方向流动，整套装置可大幅提高坯料的成形性能，一是只需要一套模具(可只更换压头)就可完成薄壁深抛物线零件的成形，二是与普通钢模成形相比，可降低成形道次数，三是其成形道次数与充液拉伸基本相同，但不需要专用设备。

(4)本发明与充液拉伸方法一样具有提高坯料成形性能的优势，但不需要购买专用成形设备；与钢模多次成形相比只需要单套模具(只更换压头)就可以代替普通钢模成形多套模具，降低模具成本、减少拉伸次数。

附图说明

图1为现有技术的采用圆弧过渡法的钢模多次成形工艺过程示意图。

图2为现有技术的采用阶梯过渡法的钢模多次成形工艺过程示意图。

图3为现有技术的采用反拉伸法的钢模多次成形工艺过程示意图。

图4为现有技术的充液拉伸成形示意图。

图5为本发明的结构示意图。

其中，1-上模板，2-压头，3-压边圈，4-成形介质，5-凹模，6-下模板，7-坯料。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置及方法，参见附图5，包括:上模板1、压头2、压边圈3、成形介质4、凹模5及下模板6；

所述压头2包括圆柱段和圆弧头段，圆弧头段与圆柱段光滑过渡；压头2的圆弧头段的形状不需要与薄壁深抛物线形拉伸件的结构及尺寸保持一致，主要用于传递成形力，具备非均匀传递压力的作用，可根据成形需要设计出不同形状，改变坯料7的受力状态，提高成形性能；

所述压边圈3为带有轴向通孔的圆柱；压边圈3用于安装在双动液压机的压边模块上，压边圈3的接口尺寸与双动液压机一致，不仅具备普通钢模成形的压边作用，还具备容纳成形成形介质的功能；

所述凹模5的型腔与薄壁深抛物线形拉伸件的外形相同，上端平面尺寸略大于坯料7的外径尺寸；

所述成形介质4为粉末状，为金属或非金属微细颗粒，具有较好的流动性、可耐高温、可重复使用及对环保无污染，用于传递压头2的压力，充满薄壁深抛物线形拉伸件的型腔内，保证成形过程无法形成内皱；

其连接关系如下：上模板1安装在普通双动液压机主滑块上，下模板6安装在双动液压机平台上；凹模5固定在下模板6上，坯料7放置于凹模5上，并将凹模5的型腔封闭，压边圈3安装在普通双动液压机压边滑块上，并压紧在坯料7上，成形介质4位于压边圈3的轴向通孔与坯料7形成的内筒中，压头2的圆柱段固定在上模板1上，压头2的圆弧头段与压边圈3的轴向通孔进行孔轴配合，且抵触压边圈3的轴向通孔内的成形介质4。

工作原理：将上模板1、下模板6及压边圈3均安装在双动液压机上；压边圈3双动液压机的作用下将坯料7压紧，同时，压头2在上模板1通过双动液压机的作用下，向靠近凹槽5的方向运动，压头2的压力传递给成形介质4，成形介质4将坯料7压出与凹模5型腔一致的尺寸及结构。

一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形方法的具体实施步骤如下：

第一步，将上模板1、下模板6及压边圈3均安装在双动液压机上，并调整压头2和凹模5之间的间隙到设定值，并根据坯料7的厚度调整坯料7与压边圈3的间隙到设定值；

第二步，双动液压机的压边滑块带动压边圈3下行，压紧坯料7，并保持压边力不变；

第三步，往压边圈3的轴向通孔倒入粉末状的成形介质4，并使其均匀平整，其中，成形介质4的粉末数量对成形有重要影响，可根据零件形状、介质传力特性、压头形状综合考虑设定，并可通过成形仿真验证；

第四步，双动液压机的主滑块带动压头2下行至与成形介质4接触，通过压头2的形状和成形介质4的粉末数量来调整坯料7的受力状态，成形介质4的粉末在成形过程中时刻紧贴坯料7，使坯料7时刻受到压应力，从而控制失稳内皱的产生；成形介质4的粉末在成形过程中与坯料7的内部有一定的摩擦力，可以降低与其接触的坯料7的变形程度，从而降低减薄；成形介质4的粉末数量与压头2的形状相互配合控制坯料7的受力状态，使坯料7按照工艺设定流动，提高材料成形性能及降低产品减薄；成形介质4的颗粒细小，不但具有成形功能，而且具备一定校形功，使成形零件的粗糙度低于原始坯料，且大幅降低回弹；

第五步，成形结束后将成形介质4倒出，并把成形零件取出，再放入坯料7即可进行下一次成形。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置，其特征在于，包括:上模板(1)、压头(2)、压边圈(3)、成形介质(4)、凹模(5)及下模板(6)；

所述压头(2)包括圆柱段和圆弧头段，圆弧头段与圆柱段光滑过渡；

所述压边圈(3)为带有轴向通孔的圆柱；

所述成形介质(4)为粉末状；

其连接关系如下：上模板(1)安装在普通双动液压机主滑块上，下模板(6)安装在双动液压机平台上；凹模(5)固定在下模板(6)上，坯料(7)放置于凹模(5)上，并将凹模(5)的型腔封闭；压边圈(3)安装在普通双动液压机压边滑块上，并压紧在坯料(7)上，成形介质(4)位于压边圈(3)的轴向通孔与坯料(7)形成的内筒中，压头(2)的圆柱段固定在上模板(1)上，压头(2)的圆弧头段与压边圈(3)的轴向通孔进行孔轴配合，且抵触压边圈(3)的轴向通孔内的成形介质(4)。

2.如权利要求1所述的一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置，其特征在于，所述成形介质(4)的粉末直径小于0.5mm。

3.基于权利要求1所述的一种薄壁深抛物线形拉伸件单模成形装置的成形方法，其特征在于，成形步骤如下：

第一步，将上模板(1)、下模板(6)及压边圈(3)均安装在双动液压机上，并调整压头(2)和凹模(5)之间的间隙到设定值，并根据坯料(7)的厚度调整坯料(7)与压边圈(3)的间隙到设定值；

第二步，双动液压机的压边滑块带动压边圈(3)下行，压紧坯料(7)，并保持压边力不变；

第三步，往压边圈(3)的轴向通孔中倒入成形介质(4)，并使其均匀平整；

第四步，双动液压机的主滑块带动压头(2)下行至与成形介质(4)接触后并不断下压，成形介质(4)的粉末数量与压头(2)的形状相互配合控制坯料(7)的受力状态，使坯料(7)按照工艺设定流动；成形介质(4)在成形过程中时刻紧贴坯料(7)；

第五步，成形结束后将成形介质(4)倒出，并把成形零件取出，再放入坯料(7)即可进行下一次成形。