CN112496138A - 一种内高压成型模具以及工件的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内高压成型模具以及工件的成型方法，其中，所述内高压成型模具，包括：第一模具腔；第二模具腔，与所述第一模具腔对称设置；空心管坯，位于所述第一模具腔和所述第二模具腔之间；空心油腔，连接所述第一模具腔或者所述第二模具腔；注油口，位于所述空心油腔上；连接塞，连接所述第一模具腔与所述空心油腔，或者连接所述第二模具腔与所述空心油腔。本发明有效改善了偏心类产品局部成型困难，所造成的容易开裂，需要多次成型和多次退火的问题。

Description

一种内高压成型模具以及工件的成型方法

技术领域

本发明涉及冲压模具技术领域，特别涉及一种内高压成型模具以及工件的成型方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，越来越多的汽车零部件要求轻量化，各种形状的空心变截面零件大量运用于汽车底盘、车身结构、热端管、排气尾管。成型这类产品一般是液压成型的方式，液压成型是把一定长度的管坏放入模具内，在内部液体(水或油)压力的作用下，通过控制内压力，使管坏向沿径向向外扩张，产生塑型变形来成型空心结构件的制造技术，一般的如果产品截面中心比较对称，则现有技术比较容易成型，然而很多产品为了满足空间等要求，会设计成偏心的变截面结构，这类产品成型难度较大，产品进出口截面管径变化幅度大，如果是截面不对称的结构成型，难度系数大大增加。

具体的，在产品成型的过程中，由于受力不均匀，有的部位先贴合模具型腔，有的部位后贴合模具型腔。在成型过程中，需要胀形的部分开始都是不和模具面接触的，开始没有摩擦阻力，管坯材料流动性很好，但是管坯中部会先成型，中部局部贴合模具，局部的管坯材料与模具接触产生摩擦阻力，阻碍材料流动影响未成型区域的成型，阻碍了周边材料的流动，造成后续与模具贴合的管坯材料，局部成型困难容易造成开裂缺陷。如何减小已贴合区域材料与模具之间的摩擦阻力，成为了解决后贴合区域开裂的关键，而且液压成型模具工况恶劣，很难通过提高模具表面光洁度长期维持较好的润滑效果。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种内高压成型模具以及工件的成型方法，本发明有效改善了偏心类产品局部成型困难，所造成的容易开裂，需要多次成型和多次退火的问题。

为实现上述目的及其他目的，本发明是采用如下技术方案来实现的，一种内高压成型模具，包括：

第一模具腔；

第二模具腔，与所述第一模具腔对称设置；

空心管坯，位于所述第一模具腔和所述第二模具腔之间；

空心油腔，连接所述第一模具腔或者所述第二模具腔；

注油口，位于所述空心油腔上；

连接塞，连接所述第一模具腔与所述空心油腔，或者连接所述第二模具腔与所述空心油腔；

其中，所述第一模具腔或者所述第二模具腔上开设有第一塞孔，在与所述第一塞孔相对位置处的所述空心油腔上，开设有第二塞孔，所述第一塞孔和所述第二塞孔的尺寸相同；

所述连接塞的外径尺寸小于所述第一塞孔和所述第二塞孔的内径0.05毫米-0.1毫米。

在一实施例中，所述第一模具腔和所述第二模具腔内具有容纳所述空心管坯的区域。

在一实施例中，所述第一模具腔、所述第二模具腔以及所述空心管坯围合成待成型产品的形状。

在一实施例中，所述第一模具或所述第二模具的端部具有第一型腔区域，所述第一模具或者所述第二模具内，设有第二型腔区域。

在一实施例中，所述第一模具和所述第二模具的两端部截面尺寸，小于所述第一模具和所述第二模具的中心处截面的尺寸。

在一实施例中，所述连接塞的底部通过固定板连接在所述空心油腔上，所述固定板位于所述空心油腔的内部顶端。

在一实施例中，所述连接塞的个数至少为两个，每个所述连接塞对应一个所述固定板。

在一实施例中，所述连接塞为橡胶柱塞。

在一实施例中，所述空心油腔的形状为长方体、正方体或者圆柱体。

本发明的另一目的还在于提供一种工件的模内高压成型方法，至少包括以下步骤：

提供所述内高压成型模具；

通过所述第一模具腔和所述第二模具腔，将所述空心管坯围合成一密闭区域；

向所述空心管坯内注入液体，并对所述液体加压；

当所述空心管坯内的液体压力达到预设压力时，向所述空心油腔内注入油体；

通过调整所述油体的压力，使所述油体由所述第一塞孔和所述第二塞孔，进入到所述第一模具腔或所述第二模具腔中。

在一实施例中，所述预设压力为所述空心管坯的屈服压力值的2-2.5倍。

在本发明中，提出一种内高压成型模具以及工件的成型方法，解决了现有技术中偏心类产品局部成型困难，过度区域局部容易开裂的问题，同时，对于需要多次成型和多次退火的产品，可以有效的减少成型次数和退火次数，大幅度降低了制作成本。本发明解决了液压成型过程中，先贴合模具型腔区域的管坯材料与模具腔之间摩擦阻力大的问题，也降低了液压成型的难度，解决了现有模具结构过度区域局部开裂的问题。本发明减少了成型次数，大幅度减少了工装、模具、检具的数量。本发明因为减少了成型次数和退火次数，人力成本和周转成本也大幅下降。本发明增加了材料在模具型腔内的流动性，局部壁厚也更均匀，最大减薄率也下降，产品质量得到有效提升。本发明具有原理易懂，结构新颖，节约原料，降低成本等优点。

附图说明

图1：本发明一实施例中示意图所述内高压成型模具的立体图；

图2：本发明一实施例中所述内高压成型模具的剖视图；

图3：本发明一实施例中所述内高压成型模具的未成型时的示意图；

图4：本发明一实施例中所述偏心工件的结构示意图；

图5：本发明一实施例中所述空隙的示意图；

图6：本发明一实施例中所述连接塞的示意图；

图7：本发明一实施例中所述空心管坯内的压力与时间变化之间的关系图；

图8：本发明一实施例中所述空心油腔内的压力与时间变化之间的关系图；

图9：本发明一实施例中所述工件的模内高压成型方法的流程示意图。

符号说明

100 第一模具

200 第二模具

101 第一模具腔

102 第二模具腔

103 空心管坯

104 空心油腔

105 注油口

106 连接塞

107 固定板

A 第一型腔区域

B 第二型腔区域

C 偏心工件

D 空隙

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在本发明中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”仅用于描述和区分目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提出一种内高压成型模具以及工件的成型方法，其中，所述内高压成型模具设置有空心油腔，实现模内自动加压。具体的，在成型过程中，随时间持续增加所述空心油腔的注油量，并对油体加压，使所述空心油腔内的润滑油通过所述连接塞与所述第一塞孔和所述第二塞孔之间的空隙均匀的渗入所述第一模具腔或所述第二模具腔，形成一层游离的油模实现自动润滑，避免管坯材料与模具腔直接接触减小材料与模具腔的摩擦阻力，增加管坯材料的流动，降低成型的难度，提高产品的质量。

请参阅图1至图6所示，在一实施例中，所述内高压成型模具，包括但不限于，第一模具腔101、第二模具腔102、空心管坯103、空心油腔104、注油口105和连接塞106。本发明不仅适合所有形式的液压成型，也适合其他形式的胀形，比如气压胀形。本发明不仅适合偏心产品，更适合其他内高压成型产品。

请参阅图1至图6所示，在一实施例中，所述第一模具腔101位于第一模具100内，所述第二模具腔102位于第二模具200内，所述第一模具腔101和所述第二模具腔102的形状根据待成型工件的形状来确定。所述第二模具腔102与所述第一模具腔101对称设置。所述第一模具腔101、所述第二模具腔102和所述空心管坯103围合成所述待成型工件的形状，以图4为例，图4展示了一种所述待成型工件的形状，例如为偏心工件C，对于该类工件，本发明能一次成型成功，且不需要退火。所述第一模具腔101和所述第二模具腔102内具有容纳所述空心管坯103的区域。所述第一模具101或所述第二模具102的端部具有第一型腔区域A，所述第一模具101或者所述第二模具102内设有第二型腔区域B，具体的，例如在所述第一模具101或者所述第二模具102上的竖直中心线位置处，设有第二型腔区域B。所述第二型腔区域B处的管坯材料先贴合模具腔，所述第一型腔区域A处的管坯材料后贴合模具腔，本发明解决了液压成型过程中，先贴合模具型腔区域的管坯材料与模具腔之间摩擦阻力大的问题。在本实施例中，所述第一模具101和所述第二模具102的两端部截面尺寸，小于所述第一模具101和所述第二模具102的中心处截面的尺寸。

请参阅图1至图6所示，在一实施例中，所述空心管坯103位于所述第一模具腔101和所述第二模具腔102之间，所述空心管坯103的外周贴合所述第一模具腔101和所述第二模具腔102的内周。所述空心管坯103例如用于灌注液体，通过对液体进行加压，使所述空心管坯103贴合所述第一模具腔101和所述第二模具腔102。

请参阅图1至图6所示，在一实施例中，所述空心油腔104连接所述第一模具腔101或者所述第二模具腔102，由于所述第一模具腔101和所述第二模具腔102呈对称设置，因此，所述空心油腔104连接所述第一模具腔101或者所述第二模具腔102，所起到的作用都是相同的。在本实施例中，例如所述空心油腔104位于所述第二模具200内，且所述空心油腔104位于所述第二模具腔102和所述第二模具200的底部之间。在其它实施例中，所述空心油腔104也例如位于所述第一模具100内，且所述空心油腔104位于所述第二模具腔101和所述第一模具100的底部之间。所述空心油腔104上设置有所述注油口105，通过所述注油口105向所述空心油腔104内注入油体。所述注油口105的位置例如设置在所述空心油腔104的周围。所述空心油腔104例如通过所述连接塞106连接所述第一模具腔101或者所述第二模具腔102。所述空心油腔104的形状例如为长方体、正方体或者圆柱体，又或者位其它适用于本发明的形状。

请参阅图1至图6所示，在一实施例中，所述连接塞106连接所述第一模具腔101与所述空心油腔104，或者连接所述第二模具腔102与所述空心油腔104，具体的，所述第一模具腔101或者所述第二模具腔101上开设有第一塞孔，在与所述第一塞孔相对位置处的所述空心油腔104上，开设有第二塞孔，所述第一塞孔和所述第二塞孔的尺寸相同。所述连接塞106的外径尺寸小于所述第一塞孔和所述第二塞孔的内径0.05毫米-0.1毫米，具体的，例如为0.05毫米，0.06毫米，0.07毫米，0.08毫米，0.09毫米或者0.1毫米。所述油体通过所述第一塞孔、所述第二塞孔与所述连接塞106之间的空隙D进入所述第一模具腔101或者所述第二模具腔102内，如图5所示的空隙D。值得注意的是，所述连接塞106是完全塞入所述第一塞孔和所述第二塞孔内的，图中所示仅为方便观看。

请参阅图1至图6所示，在一实施例中，所述连接塞106的底部通过固定板107连接在所述空心油腔104上，所述固定板107位于所述空心油腔104的内部顶端，所述固定板107有利于阻挡所述连接塞106从所述第二塞孔中掉落。值得注意的是，所述固定板107上具有供所述油体进入所述第二塞孔或者所述第一塞孔的孔隙，在一实施例中，所述固定板107的长度大于所述第二塞孔的孔径，所述固定板107的宽度小于所述第二塞孔的孔径。所述连接塞106的个数至少为两个，每个所述连接塞106对应一个所述固定板107，具体个数根据实际需要来设定，例如所述第二模具腔102或者所述第一模具腔101的某个位置需要润滑，则在该位置处设置所述连接塞106。所述连接塞106为橡胶柱塞。

请参阅图9所示，在一实施例中，所述工件的模内高压成型方法，至少包括以下步骤：

S1、提供所述内高压成型模具；

S2、通过所述第一模具腔和所述第二模具腔，将所述空心管坯围合成一密闭区域；

S3、向所述空心管坯内注入液体，并对所述液体加压；

S4、当所述空心管坯内的液体压力达到预设压力时，向所述空心油腔内注入油体；

S5、通过调整所述油体的压力，使所述油体由所述第一塞孔和所述第二塞孔，进入到所述第一模具腔或所述第二模具腔中。

具体的，在步骤S1中，所述内高压成型模具的结构如前所述，包括但不限于，所述第一模具腔101、所述第二模具腔102、所述空心管坯103、所述空心油腔104、所述注油口105和所述连接塞106。具体结构介绍，请参阅前文，在此不作赘述。

具体的，在步骤S2中，将所述空心管坯103放入例如所述第二模具200内的所述第二模具腔102，所述第一模具100向下移动，使得所述第一模具腔101与所述第二模具腔102闭合。

具体的，在步骤S3中，向所述空心管坯103内充入液体，并对所述液体持续加压，所述空心管坯103受力向外扩张，对所述液体加压的方式例如是通过增压缸来进行。

具体的，在步骤S4中，所述预设压力例如为所述空心管坯104的屈服压力值的2-2.5倍。

具体的，在步骤S4至步骤S5中，当所述空心管坯103内压力达到所述空心管坯104的屈服压力值的2-2.5倍时，向所述空心油腔104内注入油体，所述空心油腔104内充满了例如润滑油，通过所述注油口105，以外部增压的形式向所述空心油腔104内注入，初始1-2Mpa的压力，并在成型过程中随时间的推移，持续增压，使所述空心油腔104内的润滑油，通过所述连接塞106与塞孔之间的间隙均匀的渗入所述第一模具腔101或者所述第二模具腔102内，形成一层游离的油模，来实现自动润滑，避免所述空心管坯103材料与模具腔直接接触，从而减小材料与模具腔的摩擦阻力，增加管坯材料的流动，降低成型的难度，提高产品的质量。

在本发明中，请参阅图1至图6所示，在一实施例中，向所述空心管坯103内充入液体，例如水或油，当所述液体充满所述空心管坯103内密闭的空腔后，通过增压缸向所述空心管坯103内的液体加压，当所述空心管坯103内的压力达到空心管坯103材料的屈服压力P时，所述空心管坯103材料的屈服压力P与其它因素之间的关系如下式(1)所示：

P＝2δt/(D-2t) (1)

其中，P为使所述空心管坯发生形变的最小压力，D为所述空心管坯外径，t为所述空心管坯厚度，δ为所述空心管坯材料的屈服应力。所述空心管坯103材料开始环向扩张，轴向方向材料也开始向内收缩，具体的，当所述空心管坯103内的压力到1.2P时，所述第二型腔区域B材料开始贴合模具型腔，当所述空心管坯103内的压力到2P时，所述空心管坯103材料完全贴合所述第二型腔区域B，所述第一型腔区域A为产品偏心局部胀形较大的区域，所述空心管坯103材料未贴合模具腔。当当所述空心管坯103内的压力到2-2.5P时，向所述空心油腔104内注入油体，通过调整所述油体的压力，使所述油体由所述第一塞孔和所述第二塞孔，进入到所述第一模具腔101或所述第二模具腔102中，并在成型过程中随时间的延长，持续增压提高注油量，使油腔内的润滑油通过连接塞与第一塞孔、第二塞孔之间的空隙D均匀的渗入到所述第一模具腔101或所述第二模具腔102中，具体的，例如渗入到所述第一型腔区域A或者第二型腔区域B中，形成一层游离的油模，来实现自动润滑。在产品成型的过程中，因为受力不均匀，有的部位先贴合模具型腔，有的部位后贴合模具型腔。在成型过程中，需要胀形的部分开始不和模具面接触，开始没有摩擦阻力，所述空心管坯103材料流动性很好，但是，例如所述第二型腔区域B处的管坯材料会先成型，局部贴合模具，局部的管坯材料与模具接触产生摩擦阻力，阻碍材料流动影响未成型区域的成型，阻碍了周边材料的流动，造成后续与模具贴合的管坯材料，局部成型困难容易造成开裂缺陷，本发明减小了已贴合区域材料与模具之间的摩擦阻力。

请参阅图1至图8所示，本发明通过控制时间节点与所述空心管坯103内的压力的关系，以及时间节点与所述空心油腔104内压力的关系，保持精准控制，得到两条有固定时间差的压力时间曲线，如图7和图8所示。图7为所述空心管坯103内的压力与时间变化之间的关系图。图8为所述空心油腔104内的压力与时间变化之间的关系图。

综上所述，在本发明中，提出一种内高压成型模具以及工件的成型方法，解决了现有技术中偏心类产品局部成型困难，过度区域局部容易开裂的问题，同时，对于需要多次成型和多次退火的产品，可以有效的减少成型次数和退火次数，大幅降低了制作成本。本发明解决了液压成型过程中，先贴合模具型腔区域的管坯材料与模具腔之间摩擦阻力大的问题，也降低了液压成型的难度，解决了现有模具结构过度区域局部开裂的问题。本发明减少了成型次数，大幅度减少了工装、模具、检具的数量。本发明因为减少了成型次数和退火次数，人力成本和周转成本也大幅下降。本发明增加了材料在模具型腔内的流动性，局部壁厚也更均匀，最大减薄率也下降，产品质量得到有效提升。本发明具有原理易懂，结构新颖，节约原料，降低成本等优点。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种内高压成型模具，其特征在于，包括：

第一模具腔；

第二模具腔，与所述第一模具腔对称设置；

空心管坯，位于所述第一模具腔和所述第二模具腔之间；

空心油腔，连接所述第一模具腔或者所述第二模具腔；

注油口，位于所述空心油腔上；

连接塞，连接所述第一模具腔与所述空心油腔，或者连接所述第二模具腔与所述空心油腔；

其中，所述第一模具腔或者所述第二模具腔上开设有第一塞孔，

在与所述第一塞孔相对位置处的所述空心油腔上，开设有第二塞孔，所述第一塞孔和所述第二塞孔的尺寸相同；

所述连接塞的外径尺寸小于所述第一塞孔和所述第二塞孔的内径0.05毫米-0.1毫米。

2.根据权利要求1所述的内高压成型模具，其特征在于，所述第一模具腔和所述第二模具腔内具有容纳所述空心管坯的区域。

3.根据权利要求2所述的内高压成型模具，其特征在于，所述第一模具或所述第二模具的端部具有第一型腔区域，所述第一模具或者所述第二模具内，设有第二型腔区域。

4.根据权利要求1所述的内高压成型模具，其特征在于，所述第一模具和所述第二模具的两端部截面尺寸，小于所述第一模具和所述第二模具的中心处截面的尺寸。

5.根据权利要求1所述的内高压成型模具，其特征在于，所述连接塞的底部通过固定板连接在所述空心油腔上，所述固定板位于所述空心油腔的内部顶端。

6.根据权利要求5所述的内高压成型模具，其特征在于，所述连接塞的个数至少为两个，每个所述连接塞对应一个所述固定板。

7.根据权利要求1所述的内高压成型模具，其特征在于，所述连接塞为橡胶柱塞。

8.根据权利要求1所述的内高压成型模具，其特征在于，所述空心油腔的形状为长方体、正方体或者圆柱体。

9.一种工件的模内高压成型方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

提供权利要求1-8任一项所述内高压成型模具；

通过所述第一模具腔和所述第二模具腔，将所述空心管坯围合成一密闭区域；

向所述空心管坯内注入液体，并对所述液体加压；

当所述空心管坯内的液体压力达到预设压力时，向所述空心油腔内注入油体；

通过调整所述油体的压力，使所述油体由所述第一塞孔和所述第二塞孔，进入到所述第一模具腔或所述第二模具腔中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预设压力为所述空心管坯的屈服压力值的2-2.5倍。

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