CN110394393A - 一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属板材成形技术领域，提供了一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置及方法，该装置包括冲压装置和板材成形装置，冲压装置包括上模板、上模具、套管、导柱、弹簧、下模具和下模板，导柱外部设有弹簧套，导柱插在套管内，同轴上下运动；板材成形装置包括L型管、左控制阀、上模腔、下模腔、右控制阀、压力表和液体容器，上模腔和下模腔采用螺栓连接，连接处设有密封圈，两个铝锂合金板材分别位于上模腔和下模腔，由柔性密封圈支撑。其成形方法主要步骤为注液、密封、闭模、成形。本发明装置结构简单，方法简单易行，有效的缩短了铝锂合金板材成形的多种工序，提高了材料利用率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及金属板材成形技术领域，具体涉及一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置及方法。
背景技术
铝锂合金具有低密度、较高的比刚度和比强度、耐腐蚀性等优良的综合性能，被广泛应用于航空航天领域。航空用高强铝锂合金板材塑性差，成形过程中容易起皱和开裂。我国一直沿袭前苏联的落锤成形技术，落锤成形需通过模具压制与人工结合，通过锤击、垫橡胶等方式进行多道次压制和人工辅助加工成形，以消除起皱并通过人工手动工序控制材料流动以防止破裂发生，要求操作者具有丰富的加工经验和技术技巧。落锤成形由于是刚性模成形，成形零件会有划痕等缺陷，成品率不高，零件精度及一致性差，材料利用率低，模具寿命较低，劳动条件和安全性差。
最近，中国科学院金属研究所塑性加工先进技术课题组在铝合金板材高应变率冲击液压成形技术与装备方面取得系列进展，通过将充液拉伸成形技术与高速冲击成形技术相结合，提出了一种新型冲击液压成形技术。此技术以液体为传压介质，利用高速合模获得高压液体使板材胀形获得期望胀形件的塑性成形新技术。但其开发的设备庞大且费用较高，不适用于小型少量铝锂合金板材的成形。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提出了本发明涉及金属板材成形技术领域，具体涉及一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置及方法。本发明装置只需外部压力机提供冲击力，不需要专门的液压成形设备，结构简单，成本低，装置内模腔上下都可以放铝锂合金板材，一次冲击液压成形可以生产两个板材，生产效率高，不受外界环境条件影响，生产方便。
本发明采用以下的技术方案：
一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，包括冲压装置和板材成形装置，所述冲压装置包括上模板、上模具、套管、导柱、弹簧、下模具和下模板；上模具、下模具分别固定在上模板和下模板的内表面上；套管和导柱成对设置于冲压装置的两边，套管固定于上模板上，导柱的一端固定于下模板上，弹簧套设在导柱外，导柱的另一端插在套管内，与其同轴上下运动；
所述板材成形装置包括模腔、L型管、左控制阀、右控制阀和液体容器；所述模腔包括上模腔和与上模腔可拆卸连接的下模腔，上模腔与下模腔之间设有密封圈，上模腔和下模腔的内周分别设有用于支撑铝锂合金板材的柔性密封圈，在使用状态时上下两片铝锂合金板材分别与上模腔和下模腔形成密封连接；L型管通过左控制阀与模腔的左侧相通，液体容器通过右控制阀与模腔的右侧相通。
上述技术方案中，模具可以更换，用于生产不同形状的铝锂合金板材，模具和模板采用螺钉连接，便于拆卸模具。
进一步地，密封圈为聚氨酯环。柔性密封圈能够被压缩，且密封性好，不会有液体渗入。
进一步地，L型管的上端高度高于模腔的顶端高度。以确保当L型管中液体溢出时，整个模腔已经充满液体。
进一步地，所述上模具、下模具均为通过螺钉固定在上模板和下模板的内表面上。
进一步地，所述套管为通过焊接固定于上模板上。
进一步地，所述导柱的一端为通过焊接固定于下模板上。
进一步地，所述上模腔与下模腔之间为通过螺栓与螺母相连。
进一步地，还包括连接管道Ⅱ和两段连接管道Ⅰ，所述连接管道Ⅱ位于液体容器与右控制阀之间；两段所述连接管道Ⅰ分别位于左控制阀、右控制阀与模腔之间。
进一步地，所述右控制阀与模腔之间的连接管道Ⅰ上设有压力表。
一种铝锂合金板材高速冲击液压成形方法，包括以下步骤：
(1)注液：将两片铝锂合金板材分别放置在上模腔和下模腔内周的柔性密封圈上，柔性密封圈支撑铝锂合金板材使其与上模腔和下模腔分别形成密封连接；打开左控制阀和右控制阀，使液体容器中的液体通过管道流入模腔；
(2)密封：当液体从L型管溢出时，关闭左控制阀和右控制阀；
(3)闭模：启动冲压装置的压力机，使其对冲压装置的上模板、下模板施加冲击力，上模板、下模板分别带动上模具和下模具相向运动，模腔内液体压力迅速升高；
(4)成形：模腔内部的液体抵抗压缩，使铝锂合金板材分别向外朝向上模具和下模具的内表面，形成模具中的形状，关闭压力机，取出铝锂合金板材，完成铝锂合金板材高速冲击液压成形。
进一步地，所述液体为液压油。
进一步地，右控制阀与模腔间设有压力表，步骤(4)的成形过程中，完成铝锂合金板材高速冲击液压成形的时间通过压力表判定，当压力表达到预期压强时，关闭压力机。
进一步地，压力表中达到的压强为铝锂合金板材最佳成形时的压强，设有电信号，达到预期压强后能够通过电信号反馈到压力机，使压力机自动关闭。
本发明具有的有益效果是：
本发明提出了一种铝锂合金高速冲击液压成形装置，其结构简单，成本低，适合小型铝锂合金板材的成形，上、下模腔内都有铝锂合金板材,一次冲击可以成形两个，大大提高了生产效率。
本发明提出了一种铝锂合金板材高速冲击液压成形新工艺，有效的缩短了铝锂合金板材成形的多种工序，提高了材料利用率和安全性，模具通过压力机高速冲击，无需热处理即可提高材料在室温条件下的塑性。
附图说明
图1为铝锂合金板材高速冲击液压成形装置的结构示意图；
图2为冲压装置的结构示意图；
图3为模腔左侧视图；
图4为成形工艺流程图。
图中：1、L型管；2、左控制阀；3、螺栓；4、上模腔；5、柔性密封圈；6、螺母；7、下模腔；8、上模板；9、上模具；10、套管；11、板材；12、下模板；13、下模具；14、导柱；15、弹簧；16、连接管道Ⅰ；17、压力表；18、右控制阀；19、液体容器；20、连接管道Ⅱ；21、密封圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明：
参阅图1至图3，一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，包括冲压装置和板材成形装置，所述冲压装置包括上模板8、上模具9、套管10、导柱14、弹簧15、下模具13和下模板12；上模具9、下模具13分别固定在上模板8和下模板12的内表面上；套管10和导柱14成对设置于冲压装置的两边，套管10固定于上模板8上，导柱14的一端固定于下模板12上，弹簧15套设在导柱14外，导柱14的另一端插在套管10内，与其同轴上下运动；
所述板材成形装置包括模腔、L型管1、左控制阀2、右控制阀18和液体容器19；所述模腔包括上模腔4和与上模腔4可拆卸连接的下模腔7，上模腔4与下模腔7之间设有密封圈21，上模腔4和下模腔7的内周分别设有用于支撑铝锂合金板材11的柔性密封圈5，在使用状态时上下两片铝锂合金板材11分别与上模腔4和下模腔7形成密封连接；L型管1通过左控制阀2与模腔的左侧相通，液体容器19通过右控制阀18与模腔的右侧相通。
作为其中的一个实施例，本实施例中，密封圈21为聚氨酯环；柔性密封圈5能够被压缩，且密封性好，不会有液体渗入。
作为其中的一个实施例，本实施例中，L型管1的上端高于整个模腔。以确保当L型管1中液体溢出时，整个模腔已经充满液体。
作为其中的一个实施例，本实施例中，所述上模具9、下模具13均为通过螺钉固定在上模板8和下模板12的内表面上。
作为其中的一个实施例，本实施例中，所述套管10为通过焊接固定于上模板8上。
作为其中的一个实施例，本实施例中，所述导柱14的一端为通过焊接固定于下模板12上。
作为其中的一个实施例，本实施例中，所述上模腔4与下模腔7之间为通过螺栓3与螺母6相连。
作为其中的一个实施例，本实施例中，还包括连接管道Ⅱ20和两段连接管道Ⅰ16，所述连接管道Ⅱ20位于液体容器19与右控制阀18之间；两段所述连接管道Ⅰ16分别位于左控制阀2、右控制阀18与模腔之间。
作为其中的一个实施例，本实施例中，所述右控制阀18与模腔之间的连接管道Ⅰ16上设有压力表17。
参阅图4，一种铝锂合金板材高速冲击液压成形的方法，包括以下步骤：
(1)注液：将两片铝锂合金板材11分别放置在上模腔4和下模腔7内周的柔性密封圈5上，柔性密封圈5支撑铝锂合金板材11使其与上模腔4和下模腔7分别形成密封连接；打开左控制阀2和右控制阀18，使液体容器19中的液体通过管道流入模腔，此时模腔内的压强为大气压；
(2)密封：当液体从L型管1溢出时，意味着整个模腔内部充满了液体，此时关闭左控制阀2和右控制阀18；
(3)闭模：启动冲压装置的压力机，使其对冲压装置的上模板8、下模板12施加冲击力，上模板8、下模板12分别带动上模具9、下模具13通过套管10和导柱14上下行，使上模具9和下模具13逐渐闭合，模腔内液体压力迅速升高；
(4)成形：模腔内部的液体抵抗压缩，使铝锂合金板材11分别向外朝向上模具9和下模具13的内表面，直到铝锂合金板材11分别完全贴近上模具9和下模具13，形成模具中的形状，此时压力表17达到预期压强，压力机关闭，取出铝锂合金板材11，完成铝锂合金板材11高速冲击液压成形。
需要说明的是，在闭模过程中，不仅可以同时进行两张铝锂合金板材11的高速冲击液压成形，也可以设定冲压装置的下模板12或上模板8固定不动，每次成形只对一张铝锂合金板材11进行成形。
当只对一张铝锂合金板材11进行高速冲击液压成形，下模板12固定时：启动压力机，使其对冲压装置上模板8施加冲击力，上模板8带动上模具9通过套管10和导柱14下行，使上模具9和下模具13逐渐闭合，模腔内液体压力迅速升高。
由于模腔内部的液体抵抗压缩，使铝锂合金板材11向外朝向上模具9的内表面，直到板材11完全贴近上模具9，形成模具中的形状，此时压力表17达到预期压强，压力机关闭，取出铝锂合金板材11。
作为其中的一个实施例，本实施例中，所述液体为液压油。
作为其中的一个实施例，本实施例中，压力表中达到的压强为铝锂合金板材最佳成形时的压强，同时设有电信号，达到预期压强后能够通过电信号反馈到压力机，使压力机自动关闭。
本发明为铝锂合金板材成形提供了一种新工艺，此工艺简单易行，有效的缩短了铝锂合金板材成形的多种工序，提高了材料利用率和安全性，成形装置结构简单，成本低，大大提高了生产效率，适合小型铝锂合金板材的成形。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，其特征在于，包括冲压装置和板材成形装置，所述冲压装置包括上模板(8)、上模具(9)、套管(10)、导柱(14)、弹簧(15)、下模具(13)和下模板(12)；上模具(9)、下模具(13)分别固定在上模板(8)和下模板(12)的内表面上；套管(10)和导柱(14)成对设置于冲压装置的两边，套管(10)固定于上模板(8)上，导柱(14)的一端固定于下模板(12)上，弹簧(15)套设在导柱(14)外，导柱(14)的另一端插在套管(10)内，与其同轴上下运动；
所述板材成形装置包括模腔、L型管(1)、左控制阀(2)、右控制阀(18)和液体容器(19)；所述模腔包括上模腔(4)和与上模腔(4)可拆卸连接的下模腔(7)，上模腔(4)与下模腔(7)之间设有密封圈(21)，上模腔(4)和下模腔(7)的内周分别设有用于支撑铝锂合金板材(11)的柔性密封圈(5)，在使用状态时上下两片铝锂合金板材(11)分别与上模腔(4)和下模腔(7)形成密封连接；L型管(1)通过左控制阀(2)与模腔的左侧相通，液体容器(19)通过右控制阀(18)与模腔的右侧相通。
2.根据权利要求1所述的一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，其特征在于，所述L型管(1)的上端高度高于模腔的顶端高度。
3.根据权利要求1所述的一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，其特征在于，所述上模具(9)、下模具(13)均为通过螺钉固定在上模板(8)和下模板(12)的内表面上。
4.根据权利要求1所述的一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，其特征在于，所述套管(10)为通过焊接固定于上模板(8)上；所述导柱(14)的一端为通过焊接固定于下模板(12)上。
5.根据权利要求1所述的一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，其特征在于，所述上模腔(4)与下模腔(7)之间为通过螺栓(3)与螺母(6)相连。
6.根据权利要求1所述的一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，其特征在于，还包括连接管道Ⅱ(20)和两段连接管道Ⅰ(16)，所述连接管道Ⅱ(20)位于液体容器(19)与右控制阀(18)之间；两段所述连接管道Ⅰ(16)分别位于左控制阀(2)、右控制阀(18)与模腔之间。
7.根据权利要求6所述的一种铝锂合金板材高速冲击液压成形装置，其特征在于，所述右控制阀(18)与模腔之间的连接管道Ⅰ(16)上设有压力表(17)。
8.一种铝锂合金板材高速冲击液压成形方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一所述的铝锂合金板材高速冲击液压成形装置实施，包括以下步骤：
(1)注液：将两片铝锂合金板材(11)分别放置在上模腔(4)和下模腔(7)内周的柔性密封圈(5)上，柔性密封圈(5)支撑铝锂合金板材(11)使其与上模腔(4)和下模腔(7)分别形成密封连接；打开左控制阀(2)和右控制阀(18)，使液体容器(19)中的液体通过管道流入模腔；
(2)密封：当液体从L型管(1)溢出时，关闭左控制阀(2)和右控制阀(18)；
(3)闭模：启动冲压装置的压力机，使其对冲压装置的上模板(8)、下模板(12)施加冲击力，上模板(8)、下模板(12)分别带动上模具(9)和下模具(13)相向运动，模腔内液体压力迅速升高；
(4)成形：模腔内部的液体抵抗压缩，使铝锂合金板材(11)分别向外朝向上模具(9)和下模具(13)的内表面，形成模具中的形状，关闭压力机，取出铝锂合金板材(11)，完成铝锂合金板材(11)高速冲击液压成形。
9.根据权利要求8所述的一种铝锂合金板材高速冲击液压成形方法，其特征在于，右控制阀(18)与模腔间设有压力表(17)，步骤(4)的成形过程中，完成铝锂合金板材(11)高速冲击液压成形的时间通过压力表(17)判定，当压力表(17)达到预期压强时，关闭压力机。
10.根据权利要求8所述的一种铝锂合金板材高速冲击液压成形方法，其特征在于，所述液体为液压油。
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2019
- 2019-07-22 CN CN201910658479.0A patent/CN110394393A/zh active Pending
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