一種簡便的內(nèi)高壓成形方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種簡便的內(nèi)高壓成形方法，它是將薄壁金屬管坯或杯狀薄壁金屬毛坯置于成形設(shè)備的液壓脹形模腔中，通過設(shè)置在液壓脹形模腔外部的活塞的運(yùn)動(dòng)擠壓缸體中的液體來獲得高壓液體，高壓液體經(jīng)過有通孔的壓頭自動(dòng)注入到全封閉的管坯內(nèi)，使管坯獲得脹形所需的液壓力；活塞接觸到設(shè)置在缸體內(nèi)的壓頭時(shí)，壓頭開始對管坯的端部施加軸向力；通過控制活塞的行程控制軸向力，通過調(diào)節(jié)安裝在溢流口的溢流閥的溢流值控制管坯成形液壓力的大小；在液壓力和軸向力的共同作用下，管坯逐漸成形、充滿模腔。本發(fā)明專利技術(shù)具有成形方法簡便、成形過程可靠、對使用環(huán)境要求不高、應(yīng)用成本低等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種內(nèi)高壓成形方法，特別是一種用于薄壁金屬管坯和杯狀薄壁金屬管坯的內(nèi) 高壓成形方法。技術(shù)背景在汽車和航天工業(yè)中，如何使用重量輕、強(qiáng)度好的中空零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)梁類、支架類零件， 以滿足該領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保的要求,已成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。內(nèi)高壓成形正是在此背景下產(chǎn)生 的新技術(shù)。內(nèi)高壓成形是一種以液體為傳壓介質(zhì)，利用內(nèi)高壓使管材變形成具有三維中空形狀的現(xiàn)代 塑性加工技術(shù)。目前行業(yè)內(nèi)主要采用專門的液壓供給系統(tǒng)為成形管坯提供脹形所需的液壓力， 采用獨(dú)立的壓力機(jī)為成形管坯提供脹形所需的軸向力，二者同時(shí)作用使管坯脹形到成形模腔 的形狀。由于液壓供給系統(tǒng)昂貴，且成形過程中液壓力和軸向力分別由單獨(dú)的系統(tǒng)控制，成 形方法復(fù)雜，生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)成本很高，這在一定程度上限制了該技術(shù)的發(fā)展。中國專利ZL02104881.9公開了一種低壓源內(nèi)高壓成形方法，通過推進(jìn)活塞桿擠壓成形腔 的方法來增加成形液壓力。該方法要求壓力設(shè)備能提供兩種力及兩種運(yùn)動(dòng) 一個(gè)用于對管端 進(jìn)行密封，另一個(gè)用于推動(dòng)活塞桿，對應(yīng)用環(huán)境條件要求高;該方法未設(shè)置增壓腔或直接將 增壓腔與成形腔設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，而活塞桿直徑受成形管材直徑的限制，大變形時(shí)會(huì)造成液 壓力增加不足的現(xiàn)象。 -
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種成形方法簡便、成形過程可靠、對使 用環(huán)境要求不高和應(yīng)用成本低的內(nèi)高壓成形方法。本專利技術(shù)提供的用于薄壁金屬管坯和薄壁杯狀金屬管坯的內(nèi)高壓成形方法，包括如下步驟1、 在薄壁金屬管坯或薄壁杯狀金屬管坯的成形設(shè)備的液壓脹形模具外部設(shè)置缸體，在缸 體中注滿液體，缸體下部設(shè)置安裝壓頭的通孔和安裝溢流閥的接口；2、 缸體上設(shè)置的活塞配合單動(dòng)壓力機(jī)使用；3、 將管坯兩端外部密封，安裝在成形模腔中；4、 在管坯的上端部設(shè)置帶通孔的壓頭，壓頭置于缸體內(nèi)；5、 啟動(dòng)壓力機(jī)，推動(dòng)活塞下移，擠壓缸體中的液體獲得高壓液體，高壓液體通過壓頭的 通孔注入到管坯內(nèi)，使管坯獲得脹形所需液壓力，活塞移動(dòng)使缸體內(nèi)液體體積的變化應(yīng)大于 管坯塑性變形后內(nèi)腔容積的變化；6、 活塞推動(dòng)到壓頭時(shí)，開始給管坯端部施加成形所需的軸向力，在液壓力和軸向力的共 同作用下，管坯逐步成形、充滿成形模腔。用于實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)高壓成形方法的設(shè)備只要具備如下特征即可成形的薄壁金屬管坯裝入液 壓脹形模具中后，在液壓成形模腔外部設(shè)置缸體和活塞，在缸體中注滿液體，通過外力(如壓力機(jī))推動(dòng)活塞，使活塞擠壓缸體中的液體產(chǎn)生高壓液體，高壓液體經(jīng)設(shè)置在管端的壓頭 的中心通孔被導(dǎo)向管坯內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)為脹形管材提供成形所需的液壓力；空心的壓頭外部為階 梯軸狀，階梯臺(tái)階頂在管端，小直徑一端插入在管坯端部，另一端伸長在缸體中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的活 塞被推到壓頭上時(shí)，壓頭開始給成形管材提供軸向力；在缸體底部設(shè)置一個(gè)溢流口，用于接 溢流閥和壓力表組件，可以實(shí)現(xiàn)對管材成形過程中液壓力大小的控制。為了更好實(shí)施本專利技術(shù)方法，本專利技術(shù)還提供了兩種內(nèi)補(bǔ)液增壓式管材液壓脹形裝置，該裝置 的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
下面在具體實(shí)施方式中進(jìn)行闡述。本專利技術(shù)是通過推動(dòng)活塞擠壓缸體中的液體，使缸體中液體的壓力逐漸升高，形成內(nèi)高壓；高壓液體通過壓頭上的通孔注入室y全封閉的管坯內(nèi)，使成形管坯獲得脹形所需的液壓力；本專利技術(shù)中，活塞的運(yùn)動(dòng)使缸體中液體的體積變化大于成形管坯塑性變形的內(nèi)腔體積變化，多余 液體從溢流口處溢出(即通過設(shè)置溢流壓力值，可以調(diào)節(jié)與控制成形過程中的液壓力)，從而 保證管坯成形過程中所需的內(nèi)高壓穩(wěn)定。安裝在管坯端部的壓頭被活塞推動(dòng)時(shí)，管坯端部獲 得成形時(shí)所需的軸向力。在液壓力和軸向力共同作用下，管坯逐步成形、充滿成形模腔。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于方法簡單實(shí)用，可操作性強(qiáng)，應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)的成形裝置，結(jié)構(gòu)簡單， 提供的液壓力和軸向力穩(wěn)定可靠，制造成本低，對使用環(huán)境條件要求低。附圖說明圖1為本專利技術(shù)內(nèi)高壓成形方法原理示意圖；圖2為本實(shí)施例1中的薄壁金屬管坯示意圖；圖3為本實(shí)施例2中的杯狀薄壁金屬管坯示意圖；圖4為實(shí)施本專利技術(shù)方法的一種內(nèi)補(bǔ)液增壓式管材液壓脹形裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為實(shí)施本專利技術(shù)方法的另一種內(nèi)補(bǔ)液增壓式管材液壓脹形裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi).活塞 2.液體 3.缸體 4.壓頭 5.成形模腔 6.管坯 7.溢流口 8.Y 型密封圈 9.0型密封圈 IO.上壓板 ll.定距圈 2.下壓板 13.螺釘 14.底座 15.型芯6:活塞位移F.軸向力 '具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本專利技術(shù)的內(nèi)容作進(jìn)一步的闡述。 實(shí)施例l :如圖4所示，把圖2所示的薄壁金屬管坯放入內(nèi)補(bǔ)液增壓式管材液壓脹形裝置的成形模腔 5中并密封好，在管端裝入階梯軸式壓頭4，在缸體3中注滿液體，根據(jù)成形需要設(shè)定溢流壓 力尸(溢流閥安裝在7處)，活塞1在外力作用下開始移動(dòng)5"，擠壓缸體中的液體，使缸體中 的液體的壓力逐漸升高，形成高壓液體；高壓液體通過壓頭上的通孔注入到全封閉的管內(nèi)， 管坯開始脹形；壓頭4與缸體3、成形模腔5均呈小間隙配合，階梯軸式壓頭4的軸肩頂在 管坯6的端部，活塞1從開始運(yùn)動(dòng)到接觸壓頭4的過程為預(yù)加壓過程，當(dāng)增壓活塞l接觸到 壓頭4時(shí)，壓頭4開始對管坯6施加軸向力f，進(jìn)行軸向補(bǔ)料；管坯6在高的液壓力尸和軸 向力尸的共同作用下，最終成形為成形模腔的形狀。本實(shí)施例中所述的一種內(nèi)補(bǔ)液增壓式管材液壓脹形裝置主要由活塞l、缸體3、 Y型密封圈8、壓頭4、 O型密封圈9、上壓板10、定距圈11、下壓板12、型芯15、螺釘13和底 座14組成，缸體3為圓柱形，體內(nèi)垂直于軸線開設(shè)成上端部大、下端部小階梯形內(nèi)腔，并相 互貫通，在其下端部的端平面上開著一個(gè)以小內(nèi)腔圓為內(nèi)圓的環(huán)形凹槽；上壓板10和下壓板 12的中心開有與小內(nèi)腔圓對應(yīng)的通孔且與環(huán)形凹槽同軸；在底座14的上端部與下壓板12同 軸的分別開有置放O型密封圈9的凹槽和沉孔；O型密封圈9分別置入缸體3和底座14的 凹槽中，被上壓板IO、下壓板12通過螺釘13分別壓緊在兩個(gè)凹槽中；壓頭4外形為階梯軸 狀，中心有通孔，其通過O型密封圈9配置在缸體3的增壓腔和與其連接的上壓板10的通 孔中；定距圈11套裝在上壓板10、下壓板12的外圍和缸體3下部平面與底座14的上端平 面之間；型芯15通過0型密封圈置放在底座14的沉孔中，沉孔的底端開有一個(gè)與其貫通的 水平通孔。這樣當(dāng)把被加工的管材的兩端分別通過O型密封圈9置入缸體3下端通孔與壓頭 4形成的間隙中，和置入型芯15與底座14上端部開設(shè)的沉孔形成的間隙中時(shí)，比管坯內(nèi)徑 略小的壓頭4的小直徑端插入管坯一端，型芯15插入管材的另一端，用于防止加軸向力時(shí)管 端失穩(wěn)起皺；0型密封圈9壓緊在被加工的管材外壁上時(shí)為初始密封狀態(tài)，隨著增壓活塞不 斷地往下推進(jìn)，裝置內(nèi)液體壓力不斷增大，由于受到凹槽和壓板的約束，0型密封圈9先接 觸液體的方向受到高壓液體擠壓，使其變形加劇，從而實(shí)現(xiàn)性能更可靠的高壓自形密封；在 底座14上端開有與下壓板12的通空同軸的沉孔，該沉孔的底端開有一個(gè)與其貫通的水平通 孔7作為溢流口，用于接溢流閥和壓力表，以便通過改變溢流閥的溢流值控制管材脹形時(shí)的 壓力；定距圈11套裝在上壓板10、下壓板12的外圍、缸體3下部端平面和底座14上端平 面之間，其高度根據(jù)被加工的管子的脹形區(qū)長度而定；裝置工作時(shí)，直接將管子的兩端分別置入缸體本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種簡便的內(nèi)高壓成形方法，其特征是：該方法包括如下步驟：　（１）在成形設(shè)備的液壓脹形模具外部設(shè)置缸體，在缸體內(nèi)灌滿液體，缸體下部設(shè)置安裝壓頭的通孔和安裝溢流閥的接口；　（２）缸體上設(shè)置的活塞配合單動(dòng)壓力機(jī)使用；　（３）將管坯兩端外部封閉，安裝在成形模腔中；　（４）在管坯的上端部設(shè)置帶通孔的壓頭，壓頭置于缸體內(nèi)；　（５）啟動(dòng)壓力機(jī)，推動(dòng)活塞下移，擠壓缸體中的液體獲得高壓液體，高壓液體通過壓頭的通孔注入到管坯內(nèi)，使管坯獲得脹形所需液壓力，活塞移動(dòng)使缸體內(nèi)液體體積的變化應(yīng)大于管坯塑性變形后內(nèi)腔容積的變化；　（６）活塞推動(dòng)到壓頭時(shí)，給管坯端部獲得成形所需的軸向力，在液壓力和軸向力的共同作用下，管坯逐步成形、充滿模腔。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊連發(fā)，吳叢強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：桂林電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：45[中國|廣西]