CN1693066A - 一种多层板材成形方法 - Google Patents

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CN1693066A CN 200510011974 CN200510011974A CN1693066A CN 1693066 A CN1693066 A CN 1693066A CN 200510011974 CN200510011974 CN 200510011974 CN 200510011974 A CN200510011974 A CN 200510011974A CN 1693066 A CN1693066 A CN 1693066A
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郎利辉
周贤宾
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Beihang University
Beijing University of Aeronautics and Astronautics
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Beihang University
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Abstract

一种多层板材成形方法，主要用来解决利用液体均匀加载的压力来成形两层板或两层板以上的零件的技术问题，其特征在于：首先把两层或两层以上的板材放在一个模具表面上，通常是凹模，凹模中充有液体，压边圈将多层板压住，有泵向凹模中充液体以增压，另一个模具，通常是凸模可以固定不动，也可以向下运动，各层板材之间由于液压或其他柔性介质压力的作用紧紧地相互接触，从而成形后的层与层也紧密结合。本发明形成的多层结构的板与板之间材料和厚度等几何形状可以不同，成形的零件具有重量轻、刚度和强度好、具有复合性能等优点，可以广泛用来成形飞机、航天器和汽车等领域的各种多层板复合结构件。

Description

一种多层板材成形方法
技术领域
本发明涉及一种多层板成形方法，属于板材成形技术领域。
背景技术
在飞机、航天器和汽车等领域，减轻重量以节约材料和运行中的能量是人们长期追求的目标，也是现代先进制造技术发展的趋势之一。采用复合结构如多层板结构零件可以实现多种功能，如零件既具有强度，也具有一定的功能如防腐性能等，比如零件的内层可以采用钢板或不锈钢等强度较高的零件，外层可以采用铝合金等防腐蚀性能好的板材等。
现今也有许多复合板材在成形前必须进行坯料制备，以便使得多层板在成形前就结合紧密，然后再利用刚性凸凹模进行成形；但此种成形方法成形质量难以保证，层与层之间往往在成形过程中分离，造成废品。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种多层板材成形方法，其利用液体或其他柔性介质均匀传递压力的特点来成形多层板材，层与层之间的材料特性和壁厚等几何特征可以不同，成形零件具有重量轻、刚度和强度好、具有复合性能等优点。
本发明的技术解决方案：一种多层板材成形方法，其特点在于：首先把两层或两层以上的板材叠放在一个模具表面上(通常是凹模)，层与层之间不用预先处理，凹模中有液室，液室中充有液体或其他柔性介质，压边圈将两层或两层以上板材的两边压住，有泵向凹模中的液室充液体或其他柔性介质以增压，另一个模具(通常是凸模)向下运动通过压边圈中间将两层或两层以上的板材压向凹模中，各层板材之间由于液压或其他柔性介质压力的作用紧紧地相互接触，从而成形后的层与层也紧密结合。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明利用液压或其他柔性介质将此两层或多层板成形为一个零件，这个零件具有多层结构，板与板之间的材料和厚度等几何形状可以不同，成形的零件具有重量轻、刚度和强度好、具有复合性能等优点，可以广泛用来成形飞机、航天器和汽车等领域的各种多层板复合结构件。
附图说明
图1为根据本发明的方法提出的一种板材成形方法的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，用来成形的模具有凸模1、凹模3和压边圈2，凹模3中有液室4，液室4中充有液体或其他柔性介质，这里的液体主要是指各种矿物油、植物油、食用油、水和乳化液等具有良好的流动特性的液体，其他柔性介质主要指橡胶、熔融金属、粘性介质，如硅橡胶等非牛顿流体，虽然流动性不如液体好，但也可以传递压力。泵6用于向液室4中增压，溢流阀8控制液室4中的最高的压力，根据工艺需要和模具结构，最高压力可以达到20MPa、50MPa或100MPa；溢流阀7用于限制泵6的最高压力，可以根据工艺需要设定，针对不同的材料和模具结构，最高压力一般为100MPa、150MPa或200MPa，单向阀9用于隔离液室4中的高压液体，油箱10用于收集成形介质。
当加工零件时，首先把两层或两层以上的板材5a和5b(多层板在成形前可以不用预先结合处理，各层板之间的材料和厚度等几何参数可以不同)放在凹模3上，压边圈2的压边力为fp根据零件法兰大小和材料特性确定，一般单位压力需要0.5-5.0MPa之间，然后压边圈2压住多层板5a和5b以防止法兰的起皱和利于液室4建立成形所需要的压力P、一般可以达到50MPa或乃至根高，根据工艺需要而定；成形方法有两种，一种为凸模1固定不动，即整个成形过程中凸模固定，凸模表面为所要成形零件的形状，然后仅靠泵6打压产生压力，使板材紧紧贴靠在凸模表面；另一种为泵6仅为产生初始反胀(工艺术语，为了让板材尽早尽多地贴靠在凸模上，以提高成形极限)，然后凸模向下运动，压迫液室中液体产生更高的压力，使得板材紧紧贴靠在凸模上。第一种方法简捷，但板材成形极限提高不多，所以用的多的还是第二种。此例中采用第二种方法，凸模向下运动把多层板5a和5b压向凹模3中，凸模力fp根据板材和液室压力的反作用力大小而定，一般单位压力需要0.5-5.0MPa之间，泵6向液室4加压主要为了产生初始反胀，一般为20MPa、30MPa、50MPa或100MPa，液室4中液体柔性介质的压力可以用溢流阀8来控制。由于液体或其他柔性介质压力的作用，因为液体压力可以产生作用力，把板材紧紧地压靠在凸模上，同时板与板之间的也被压在一起，成形的零件中层与层之间可以紧密地结合在一起，并且各层的成形性得到了提高。泵6可以实现向液室4加压或产生初始反胀的功能。

Claims (5)

1、一种多层板材成形方法，其特征在于：首先把两层或两层以上的板材放在一个模具表面上，通常是凹模，凹模中有液室，液室中充有液体或柔性介质，压边圈将两层或两层以上板材的两边压住，有泵向凹模中的液室充液体或其他柔性介质以增压，另一个模具，通常是凸模向下运动通过压边圈中间将两层或两层以上的板材压向凹模中，各层板材之间由于液压或其他柔性介质压力的作用紧紧地相互接触，从而成形后的层与层也紧密结合。
2、根据权利要求1所述的多层板材成形方法，其特征在于：所述的液体为各种矿物油、植物油、食用油、水和乳化液等具有良好的流动特性的液体，柔性介质主要指橡胶、熔融金属、粘性介质，如硅橡胶等非牛顿流体，虽然流动性不如液体好，但也可以传递压力。
3、根据权利要求1所述的多层板材成形方法，其特征在于：所述两层或两层以上的各层板之间的材料和厚度等几何参数可以不同。
4、根据权利要求1所述的多层板材成形方法，其特征在于：所述液室中的液体或其他柔性介质的压力可以控制。
5、根据权利要求1所述的多层板材成形方法，其特征在于：所述两层板或两层以上的板材在成形前可以不用预先结合处理。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101318205B (zh) * 2008-06-24 2010-06-02 南京航空航天大学 周向自然增压板料充液拉深成形方法及设备
CN101767188A (zh) * 2010-01-22 2010-07-07 中兴通讯股份有限公司 一种制备移动终端屏蔽罩的装置及方法
CN102756033A (zh) * 2011-04-27 2012-10-31 上海汇众汽车制造有限公司 多层管快速充液成形方法和***

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