專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板材充液熱成形裝置，特別涉及一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著環(huán)境污染，以及能源和原材料短缺的問(wèn)題日趨嚴(yán)重，航空航天、汽車(chē)等制造領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)輕量化、整體化、精品化的需求日益增多，使得許多板材如鋁合金、鎂合金、鈦合金、超高強(qiáng)度鋼、高溫合金或復(fù)合材料等受到日漸廣泛的關(guān)注。這些材料盡管有著許多優(yōu)勢(shì)，但相比傳統(tǒng)材料如低碳鋼等來(lái)說(shuō)，本身存在比較嚴(yán)重的各向異性、應(yīng)力集中明顯、回彈嚴(yán)重且室溫塑性差等缺點(diǎn)，成形零件精度低和成形周期長(zhǎng)，大大增加了零件的制造難度和成本，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的工業(yè)應(yīng)用。因此，常溫下成形困難的問(wèn)題，已經(jīng)成為這些新型材料進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的瓶頸，嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用。最近研發(fā)的新成形技術(shù)一板材充液熱成形技術(shù)，同時(shí)發(fā)揮了板材溫?zé)岢尚魏桶宀某湟撼尚蔚碾p重優(yōu)點(diǎn)，可顯著提高常溫下塑性差的板材的成形性能。然而隨著能源、環(huán)保問(wèn)題日益嚴(yán)峻，以及低碳生活意識(shí)的提出，結(jié)構(gòu)輕量化、整體化要求不斷提高，復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，一些更為復(fù)雜，拉深比更大的整體結(jié)構(gòu)零件即使現(xiàn)有的板材充液熱成形技術(shù)也難以實(shí)現(xiàn)一次整體成形，一些零件只好采用多道次成形，或局部成形再焊接的方法進(jìn)行制造，而這樣勢(shì)必會(huì)造成工藝冗余，成形零件精度低，成本高，周期長(zhǎng)。這就需要工藝方法或結(jié)構(gòu)形式的創(chuàng)新和改進(jìn)，來(lái)充分挖掘材料的成形能力。在公開(kāi)號(hào)為CN 101274343A中的發(fā)明專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種提高板材成形極限的裝置。該裝置有上模裝置、下凹模、流體壓力產(chǎn)生裝置A、流體壓力產(chǎn)生裝置B、溢流閥A和溢流閥B組成，上模裝置中的壓邊圈和凸模之間形成背壓型腔。該發(fā)明屬于另一種形式的提高板材成形極限的裝置，該裝置并沒(méi)有考慮板料成形過(guò)程中變形程度最大的法蘭部位材料成形能力的提高，另外該發(fā)明的加熱單元直接放置在凹模內(nèi)，這需要把模具內(nèi)部加熱到很高溫度，再通過(guò)熱傳導(dǎo)加熱流體介質(zhì)和板料，加熱效率低，耗能大，且難以實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的差溫充液成形裝置，以提高板材的成形性能，實(shí)現(xiàn)形狀更復(fù)雜、拉深比更高、尺寸精度要求更高的零件成形。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，包括凸模、壓邊圈、凹模、第一增壓裝置、第二增壓裝置、第一電磁比例溢流閥、第二電磁比例溢流閥、第一流體加熱裝置、第二流體加熱裝置；
板料位于所述凹模和所述壓邊圈之間；所述凹模內(nèi)部設(shè)有凹模腔體，凹模底部設(shè)置有注液孔，所述注液孔與所述凹模腔體連通、注液孔外端口與所述第一增壓裝置的高壓端連接，第一增壓裝置高壓端同時(shí)通過(guò)單向閥、高溫泵與所述第一流體加熱裝置連接，第一增壓裝置低壓端與所述第一電磁比例溢流閥連接；所述壓邊圈通過(guò)密封圈設(shè)置在所述凹模上，壓邊圈底部設(shè)有壓邊圈腔體，壓邊圈側(cè)面設(shè)置有注液孔，所述注液孔與所述壓邊圈腔體連通，注液孔外端口與所述第二增壓裝置的高壓端連接，第二增壓裝置高壓端同時(shí)通過(guò)單向閥、高溫泵與所述第二流體加熱裝置連接；第二增壓裝置的低壓端與所述第二電磁比例溢流閥連接；所述凸模的一端位于所述壓邊圈中間。
進(jìn)一步地，所述壓邊圈腔體在所述凹模及板料上形成一個(gè)封閉腔體。
進(jìn)一步地，所述壓邊圈中間為中空結(jié)構(gòu)，與所述凹模腔體同軸。進(jìn)一步地，所述第一流體加熱裝置、第二流體加熱裝置向所述凹模腔體、所述壓邊圈腔體內(nèi)提供耐熱流體介質(zhì)，所述耐熱流體介質(zhì)為耐熱油、氣體、低熔點(diǎn)金屬或耐高溫粉體。進(jìn)一步地，所述第一流體加熱裝置、第二流體加熱裝置內(nèi)設(shè)置有電熱單元對(duì)所述耐熱流體介質(zhì)加熱，所述加熱單元為加熱管、加熱絲或其他加熱元件。進(jìn)一步地，所述的第一流體加熱裝置、第二流體加熱裝置是各自單獨(dú)控制加熱。進(jìn)一步地，所述凸模內(nèi)部設(shè)有冷卻水道。進(jìn)一步地，所述密封圈為耐高溫高壓密封圈、并設(shè)置在所述凹模上。進(jìn)一步地，所述的第一增壓裝置、第二增壓裝置均是一種活塞式增壓器。本發(fā)明提供的一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的差溫充液成形裝置，通過(guò)液壓壓邊減少了板料與模具間的摩擦力，通過(guò)板厚方向施加徑向推力，顯著促進(jìn)了材料流動(dòng)、以及耐熱流體介質(zhì)壓力施加和上述可實(shí)現(xiàn)的差溫成形，有效的實(shí)現(xiàn)了可極大提高板材成形極限的板材差溫充液的復(fù)合成形，充分發(fā)揮了板材的成形能力，可實(shí)現(xiàn)難成形材料復(fù)雜零件的一次整體成形，從而能夠促進(jìn)新型難成形材料的擴(kuò)大應(yīng)用。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置的成形初始階段示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖I中A處的放大示意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，包括凸模18、壓邊圈15、凹模7、第一增壓裝置2、第二增壓裝置11、第一電磁比例溢流閥I、第二電磁比例溢流10、第一流體加熱裝置5和第二流體加熱14裝置。板料20位于凹模7和壓邊圈15之間；凹模7內(nèi)部設(shè)有凹模腔體8，凹模7底部設(shè)置有注液孔6，注液孔6與凹模腔體8連通、注液孔6外端口與第一增壓裝置2的高壓端連接，第一增壓裝置2的高壓端同時(shí)通過(guò)單向閥3、高溫泵4與第一流體加熱裝置5連接，第一增壓裝置2的低壓端與第一電磁比例溢流閥I連接；壓邊圈15通過(guò)密封圈9設(shè)置在凹模7上，其中，密封圈9安裝在凹模7上；壓邊圈15底部設(shè)有壓邊圈腔體17，壓邊圈15側(cè)面設(shè)置有注液孔16，注液孔16與壓邊圈腔體17連通，注液孔16外端口與第二增壓裝置11的高壓端連接，第二增壓裝置11的高壓端同時(shí)通過(guò)單向閥12、高溫泵13與第二流體加熱裝置14連接，第二增壓裝置11的低壓端與第二電磁比例溢流10連接；凸模18的一端位于壓邊圈15中間。其中，壓邊圈腔體17在凹模7及板料20上形成一個(gè)封閉腔體。其中，壓邊圈15中間為中空結(jié)構(gòu)，與凹模腔體8同軸。其中，第一流體加熱裝置5、第二流體加熱裝置14向所述凹模腔體8、所述壓邊圈腔體17內(nèi)提供耐熱流體介質(zhì)，耐熱流體介質(zhì)為耐熱油、氣體、低熔點(diǎn)金屬或耐高溫粉體。其中，第一流體加熱裝置5、第二流體加熱裝置14內(nèi)設(shè)置有電熱單元對(duì)所述耐熱流體介質(zhì)加熱，加熱單元為加熱管、加熱絲或其他加熱元件。
其中，第一流體加熱裝置5、第二流體加熱裝置14是各自單獨(dú)控制加熱。其中，凸模18內(nèi)部設(shè)有冷卻水道19。其中，密封圈9為耐高溫高壓密封圈、并設(shè)置在所述凹模7上。其中，第一增壓裝置2、第二增壓裝置11均是一種活塞式增壓器。壓邊圈腔體17內(nèi)耐熱流體介質(zhì)是先在第二流體加熱裝置14內(nèi)通過(guò)加熱單元加熱，達(dá)到設(shè)定溫度后通過(guò)高溫泵13、單向閥12注入第二增壓裝置11的高壓端，再經(jīng)過(guò)第二增壓裝置11及第一電磁比例溢流閥10的進(jìn)行增壓控制，通過(guò)注液孔16填充到壓邊圈腔體17內(nèi)。凹模腔體8內(nèi)耐熱流體介質(zhì)是先在第一流體加熱裝置5內(nèi)通過(guò)加熱單元加熱，達(dá)到設(shè)定溫度后通過(guò)高溫泵4、單向閥3注入第一增壓裝置2的高壓端，再經(jīng)過(guò)第一增壓裝置2及第一電磁比例溢流閥I的進(jìn)行增壓控制，通過(guò)注液孔6填充到凹模腔體8內(nèi)。本發(fā)明提供的一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的差溫充液成形裝置在板料成形時(shí)具體的工藝步驟如下
(1)、開(kāi)啟第一流體加熱裝置5和第二流體加熱裝置14，分別將這兩部分耐熱流體介質(zhì)通過(guò)各自的加熱單元加熱到各自設(shè)定的溫度，且保溫一定的時(shí)間；
(2)、將已到設(shè)定溫度的第一流體加熱裝置5內(nèi)的流體介質(zhì)通過(guò)高溫泵4和單向閥3注入第一增壓裝置2的高壓端，注入完畢，同時(shí)關(guān)閉高溫泵4和單向閥3 ；
(3)、開(kāi)啟第一增壓裝置2，控制第一電磁比例溢流閥I使耐熱流體介質(zhì)通過(guò)注液孔6填充到凹模腔體8內(nèi)，當(dāng)耐熱流體介質(zhì)表面與凹模7?？谄烬R時(shí)，停止注入；
(4)、放置板料20在凹模7表面；
(5)、控制壓邊圈15下行至與板料20接觸，并稍加力壓住板料20，同時(shí)將已到設(shè)定溫度的第二流體加熱裝置14內(nèi)的流體介質(zhì)通過(guò)高溫泵13和單向閥12注入第二增壓裝置11的高壓端，注入完畢，同時(shí)關(guān)閉高溫泵13和單向閥12 ；
(6)、開(kāi)啟第二增壓裝置11，使耐熱流體介質(zhì)通過(guò)注液孔16填充到壓邊圈腔體17與凹模7及板料20形成的封閉腔體內(nèi)。(7)、壓邊圈腔體17內(nèi)耐熱流體介質(zhì)保壓一定時(shí)間，同時(shí)，通過(guò)壓邊圈腔體17內(nèi)耐熱流體介質(zhì)和凹模腔體8內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)對(duì)板材加熱，直至所需的溫度；
(8)、控制凸模18下行，同時(shí)將循環(huán)冷卻水注入冷卻水道19，凸模18下行至板料上表面某一特定位置時(shí)，凸模18停止下行，凹模腔體8內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)通過(guò)第一增壓裝置2和第一電磁比例溢流閥I實(shí)施增壓，增壓至某一設(shè)定值，保持壓力不變，實(shí)現(xiàn)初始反脹，如圖2所示，初始反脹可在成形初期建立起液室壓力，改變凸模18圓角處坯料的應(yīng)力狀態(tài)，形成很好的摩擦保持效果，從而避免成形初期板材破裂的發(fā)生；
(9)、當(dāng)初始反脹到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，凸模18下行，同時(shí)通過(guò)第一電磁比例溢流閥I、第二電磁比例溢流閥10，以及壓邊圈15的液壓系統(tǒng)，根據(jù)凸模18的位移，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)凹模腔體8內(nèi)耐熱流體介質(zhì)和壓邊圈腔體17內(nèi)耐熱流體介質(zhì)的壓力，以及壓邊圈15的壓力，直至成形完了，在這個(gè)成形過(guò)程中耐熱流體介質(zhì)對(duì)板料20在板厚方向上施加徑向推力、在板料20法蘭的垂直方向上施加液壓壓邊力，如圖I和圖3中P1所示，實(shí)現(xiàn)了液壓壓邊和板料徑向加壓補(bǔ)料； (10)、將壓邊圈腔體17內(nèi)和凹模腔體8內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)耐熱流體介質(zhì)泄壓，凸模18和壓邊圈15上行，取出零件，加工完成。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，在成形過(guò)程中由于板料不同部位分別與凸模18、壓邊圈腔體17內(nèi)耐熱流體介質(zhì)，以及凹模腔體8內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)接觸，因凸模18內(nèi)通有冷卻水，壓邊圈腔體17內(nèi)和凹模腔體8內(nèi)分別通有不同溫度的耐熱流體介質(zhì)，因此在板材成形的過(guò)程中板料不同的部位可實(shí)現(xiàn)不同的溫度梯度分布，即可實(shí)現(xiàn)差溫成形，提高成形極限。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、通過(guò)壓邊圈腔體內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)液壓壓邊，可顯著減少板料和模具間的摩擦力，提高板材成形性能，降低設(shè)備噸位，提高模具使用壽命。2、通過(guò)壓邊圈腔體內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)在板厚方向?qū)崿F(xiàn)徑向推力，促進(jìn)板材流動(dòng)，可極大提高板材成形性能，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜薄壁零件的一次成形，避免了多道次成形及道次間的退火，節(jié)省了模具費(fèi)用，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。3、通過(guò)凸模冷卻水道內(nèi)通有冷卻水、壓邊圈腔體內(nèi)耐熱流體介質(zhì)，以及凹模腔體內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)可以分別控制不同的溫度，在板材成形的過(guò)程中板料不同的部位可實(shí)現(xiàn)不同的溫度梯度分布，即可實(shí)現(xiàn)差溫成形，提高成形極限。4、可實(shí)現(xiàn)板材差溫充液的復(fù)合成形，充分發(fā)揮了板材的成形能力，促進(jìn)新型材料的擴(kuò)大應(yīng)用。5、壓邊圈腔體內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)及凹模腔體內(nèi)的耐熱流體介質(zhì)的壓力，可通過(guò)電磁比例溢流閥實(shí)時(shí)控制，可方便實(shí)現(xiàn)變壓邊力控制和液壓壓力的實(shí)時(shí)控制。6、耐熱流體介質(zhì)是通過(guò)模具外部的流體加熱裝置進(jìn)行加熱，這樣要比僅靠模具上的電熱體來(lái)加熱，效率高的多，且能量損耗少，溫度控制精確。7、耐熱流體介質(zhì)是通過(guò)模具外部的流體加熱裝置進(jìn)行加熱，成形過(guò)程和后續(xù)所需耐熱流體介質(zhì)的加熱及保溫，可分別同時(shí)進(jìn)行，提高了工作效率。8、可實(shí)現(xiàn)常溫下板材充液成形、高溫下板材充液成形等多種工藝的應(yīng)用。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于，包括凸摸、壓邊圈、凹模、第一增壓裝置、第二增壓裝置、第一電磁比例溢流閥、第二電磁比例溢流閥、第一流體加熱裝置和第二流體加熱裝置； 板料位于所述壓邊圈和所述凹模之間；所述凹模內(nèi)部設(shè)有凹模腔體，凹模底部設(shè)置有注液孔，所述注液孔與所述凹模腔體連通、注液孔外端ロ與所述第一增壓裝置的高壓端連接，第一增壓裝置高壓端同時(shí)通過(guò)單向閥、高溫泵與所述第一流體加熱裝置連接，第一增壓裝置低壓端與所述第一電磁比例溢流閥連接；所述壓邊圈通過(guò)密封圈設(shè)置在所述凹模上，壓邊圈底部設(shè)有壓邊圈腔體，壓邊圈側(cè)面設(shè)置有注液孔，所述注液孔與所述壓邊圈腔體連通、注液孔外端ロ與所述第二增壓裝置的高壓端連接，第二增壓裝置高壓端同時(shí)通過(guò)單向閥、高溫泵與所述第二流體加熱裝置連接；第二增壓裝置的低壓端與所述第二電磁比例溢流閥連接；所述凸模的一端位于所述壓邊圈中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于 所述壓邊圈腔體在所述凹模及板料上形成一個(gè)封閉腔體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于 所述壓邊圈中間為中空結(jié)構(gòu)，與所述凹模腔體同軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于 所述第一流體加熱裝置、第二流體加熱裝置向所述凹模腔體、所述壓邊圈腔體內(nèi)提供耐熱流體介質(zhì)，所述耐熱流體介質(zhì)為耐熱油、氣體、低熔點(diǎn)金屬或耐高溫粉體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于 所述第一流體加熱裝置、第二流體加熱裝置內(nèi)設(shè)置有電熱單元對(duì)所述耐熱流體介質(zhì)加熱，所述加熱單元為加熱管、加熱絲或其他加熱元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于 所述的第一流體加熱裝置、第二流體加熱裝置是各自單獨(dú)控制加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于 所述凸模內(nèi)部設(shè)有冷卻水道。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于 所述密封圈為耐高溫高壓密封圈、并設(shè)置在所述凹模上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，其特征在于 所述的第一增壓裝置、第二增壓裝置均是ー種活塞式增壓器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可實(shí)現(xiàn)徑向加壓和液壓壓邊的板材差溫充液成形裝置，包括凸模、壓邊圈、凹模、增壓裝置、電磁比例溢流閥和流體加熱裝置；凹模內(nèi)部設(shè)有的凹模腔體通過(guò)注液孔與增壓裝置高壓端連接；壓邊圈設(shè)置在凹模上，壓邊圈底部設(shè)有的壓邊圈腔體通過(guò)注液孔與增壓裝置高壓端連接，增壓裝置的高壓端和低壓端還均分別與流體加熱裝置和電磁比例溢流閥連接。本發(fā)明提供的成型裝置通過(guò)徑向加壓和液壓壓邊、差溫充液成形，可提高板材的成形性能，實(shí)現(xiàn)形狀更復(fù)雜、拉深比更高、尺寸精度要求更高的零件成形。
文檔編號(hào)B21D37/16GK102632125SQ20121009434
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者李濤, 林興明, 鄭學(xué)斌, 陳連峰 申請(qǐng)人:首鋼總公司