一種變徑零件近等壁厚軟模成形方法技術

一種變徑零件近等壁厚軟模成形方法，它涉及一種變徑零件軟模成形方法。以解決現有的變徑零件成形中存在的一次性成形使壁厚減薄，壁厚分布不均勻的問題，本發明專利技術的主要步驟是：將筒坯放置在模具的型腔內，將芯軸放置在筒坯內；填充粘彈塑性材料；密封；合模；筒坯在內部粘彈塑性材料的壓力作用以及模具壓力下與模具的型腔緊密貼合成形；開模取出成形的變徑零件；移除芯軸并清除變徑零件內部殘留的粘彈塑性材料。由本發明專利技術的方法制成的變徑零件壁厚均勻，提高了變徑零件成形極限，改善了變徑零件壁厚分布，提高了變徑零件表面質量，同時降低了變徑零件的制造成本。本發明專利技術的方法用于成形變徑零件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種變徑零件軟模成形方法，屬于板材成形

技術介紹
變徑比較大的殼體零件廣泛應用于航空、航天、汽車等領域，對于這類零件當前的 主要成形方法是“分體成形，組合焊接”。尺寸精度受每一分體成形工序的影響，質量控制困 難，增加了制造成本，無法滿足對變徑殼體零件尺寸精度、表面質量、制造效率等方面越來 越高的要求。其他一次性成形技術如旋壓成形、液壓成形，很難獲得良好的壁厚分布，限制 了零件變徑比的進一步提高。在保證較大變徑比的前提下，降低減薄率，使壁厚分布均勻， 是這類零件成形過程中存在的難題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有的變徑零件成形中存在的一次性成形使壁厚減薄， 壁厚分布不均勻的問題，進而提供。本專利技術的由以下步驟完成步驟一模具由上模具和下模具構成，模具的型腔由上模具型腔和下模具型腔構成，將 筒坯安裝在上模具型腔和下模具型腔內，上模具與下模具之間設有間距，下柱塞的上端設 有上凸臺，將下柱塞的上端設置在下模具型腔內，將下柱塞的上凸臺肩與筒坯的下端面密 封接觸，將下柱塞的上凸臺壓入筒坯內；步驟二在筒坯的內部放置一根芯軸，且筒坯與芯軸同軸設置，芯軸的下端設置在下柱 塞上端面設有的盲孔內，筒坯的下端通過下柱塞密封；步驟三在筒坯與芯軸之間形成的環腔內充滿粘彈塑性材料； 步驟四上柱塞的下端設有下凸臺，將上柱塞的下端設置在上模具型腔內，且芯軸的上 端設置在上柱塞的軸向中心通孔內，將上柱塞的下凸臺肩與筒坯的上端面接觸，筒坯的上 端通過上柱塞密封，同時將上柱塞和芯軸之間密封，首先使上模具和下模具閉合，上模具與 下模具之間的空腔為變徑型腔，下壓上柱塞，將上柱塞的下凸臺壓入筒坯內，在壓實粘彈塑 性材料的同時形成IlMPa的預壓力；步驟五將上模具安裝定位在壓力機上；步驟六上模具固定不動，將上柱塞以0. 005m/s^0.015m/s的速度向下運動，使筒坯 和內部的粘彈塑性材料整體充滿模具的型腔成形；或者將上柱塞和上模具同時以0. 005m/ S、. 015m/s的速度向下運動，筒坯和其內的粘彈塑性材料整體加載，筒坯在其內部粘彈塑 性材料及上模具和下模具的壓力作用下與模具的型腔貼合制成變徑零件； 步驟七將上柱塞和上模具同時向上運動，取出芯軸和變徑零件； 步驟八移除芯軸并清除變徑零件內部的粘彈塑性材料。本專利技術具有以下有益效果本專利技術采用了軟模成形方法，在室溫下成形。通過調節 芯軸的直徑來改變筒坯軸向進給，使筒坯保持近等表面積成形，降低減薄率、實現近等壁厚成形。芯軸的設置使得成形所需壓力減小，進一步降低了對設備噸位的要求。通過粘彈塑 性材料作為傳力介質，粘彈塑性材料對筒坯存在切向摩擦力，有效地促進了材料向變形較 大區域流動，提高了變徑零件壁厚分布均勻性，可以充分利用其高壓下流動性好的特點，且 半固態介質(粘彈塑性材料)容易密封，容易在模具的型腔內建立成形所需要的壓力。粘彈 塑性材料具有較高的應變速率敏感性，可以在筒坯表面建立非均勻的壓力分布，自適應于 筒坯變形過程應力的變化，抑制成形過程中有可能出現的起皺。成形過程簡單，需要控制的 參數較少，降低了成形變徑零件的制造成本。在單位長度變徑比以內成形變徑零件可接近 無減薄(單位長度變徑比是指單位成形長度L上變化的半徑比值(R_r)/L，其中r為筒坯原 始半徑，R為變徑之后的筒坯半徑，L為變形長度，如圖6所示)。附圖說明 圖1是利用本專利技術的對變徑零件成形的初 始狀態及模具結構的剖視圖，圖2是上模具和上柱塞下壓加載時的結構剖視圖，圖3是筒坯 完全貼合模具型腔的結構剖視圖，圖4是開啟模具取出變徑零件后的主剖視圖，圖5是移除 芯軸并卸載粘彈塑性材料后的變徑零件的主剖視圖，圖6是變徑零件單位長度的變徑比尺 寸標示圖，圖7是上模具和下模具閉合的主剖視圖。具體實施例方式具體實施方式一結合圖1-圖5和圖7說明，本實施方式的一種變徑零件近等壁 厚軟模成形方法由以下步驟完成步驟一模具由上模具3和下模具1構成，模具的型腔由上模具3的型腔和下模具1的 型腔構成，將筒坯2安裝在上模具3的型腔和下模具1的型腔內，上模具3與下模具1之間 設有間距，下柱塞7的上端設有上凸臺7-1，將下柱塞7的上端設置在下模具1的型腔內，將 下柱塞7的上凸臺肩與筒坯2的下端面密封接觸，將下柱塞7的上凸臺7-1壓入筒坯2內； 步驟二 在筒坯2的內部放置一根芯軸6 (芯軸的直徑根據變徑零件的表面積直徑確 定)，且筒坯2與芯軸6同軸設置，芯軸6的下端設置在下柱塞7上端面設有的盲孔內，筒坯 2的下端通過下柱塞7密封；步驟三在筒坯2與芯軸6之間形成的環腔內充滿粘彈塑性材料5 ； 步驟四上柱塞4的下端設有下凸臺4-1，將上柱塞4的下端設置在上模具3的型腔內， 且芯軸6的上端設置在上柱塞4的軸向中心通孔內，將上柱塞4的下凸臺肩與筒坯2的上 端面接觸，筒坯2的上端通過上柱塞4密封，同時將上柱塞4和芯軸6之間密封，首先使上 模具3和下模具1閉合，上模具3與下模具1之間的空腔為變徑型腔，下壓上柱塞4，將上柱 塞4的下凸臺4-1壓入筒坯2內，在壓實粘彈塑性材料5的同時形成廣3MPa的預壓力；步驟五將上模具3安裝定位在壓力機上(壓力機可提供的最大壓力根據變徑零件材 料和尺寸確定，根據行程需要確定上模具3與下模具1之間的間隙)；步驟六上模具3固定不動，將上柱塞4以0. 005m/s^0. 015m/s的速度向下運動，使筒 坯2和內部的粘彈塑性材料5整體充滿模具的型腔成形(可以避免筒坯加載過程中出現失 穩，適合變徑區長度與筒坯直徑相近的變徑零件成形(見圖7)；或者將上柱塞4和上模具3 同時以0. 005m/s^0. 015m/s的速度向下運動，筒坯2和其內的粘彈塑性材料5整體加載，筒坯2在其內部粘彈塑性材料5及上模具3和下模具1的壓力作用下與模具的型腔貼合制成 變徑零件；步驟七將上柱塞4和上模具3同時向上運動，取出芯軸6和變徑零件； 步驟八移除芯軸6并清除變徑零件內部的粘彈塑性材料5。具體實施方式二 本實施方式的步驟三中的粘彈塑性材料5為分子量為400000g/ mo廣600000g/mol和粘度為IOOOOPa · s 16000Pa · s的高分子聚合物材料，粘彈塑性材 料5的物態為半固態。粘彈塑性材料的應變速率敏感性更好，更適應于筒坯變形過程應力 的變化，更好的抑制了成形過程中可能出現的起皺。其它方法步驟 與具體實施方式一相同。具體實施方式三本實施方式的步驟六中，所制成的變徑零件的壁厚為l_6mm。其 它方法步驟與具體實施方式一或二相同。權利要求，其特征在于所述方法由以下步驟完成步驟一模具由上模具(3)和下模具(1)構成，模具的型腔由上模具(3)的型腔和下模具(1)的型腔構成，將筒坯(2)安裝在上模具(3)的型腔和下模具(1)的型腔內，上模具(3)與下模具(1)之間設有間距，下柱塞(7)的上端設有上凸臺(7-1)，將下柱塞(7)的上端設置在下模具(1)的型腔內，將下柱塞(7)的上凸臺肩與筒坯(2)的下端面密封接觸，將下柱塞(7)的上凸臺(7-1)壓入筒坯(2)內；步驟二在筒坯(2)的內部放置一根芯軸(6)，且筒坯(2)與芯軸(6)同軸設置，芯軸(6)的下端設置在下柱塞(7)上端面設有的盲孔內，筒坯(2)的下端通過下柱塞(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變徑零件近等壁厚軟模成形方法，其特征在于：所述方法由以下步驟完成：步驟一：模具由上模具（３）和下模具（１）構成，模具的型腔由上模具（３）的型腔和下模具（１）的型腔構成，將筒坯（２）安裝在上模具（３）的型腔和下模具（１）的型腔內，上模具（３）與下模具（１）之間設有間距，下柱塞（７）的上端設有上凸臺（７－１），將下柱塞（７）的上端設置在下模具（１）的型腔內，將下柱塞（７）的上凸臺肩與筒坯（２）的下端面密封接觸，將下柱塞（７）的上凸臺（７－１）壓入筒坯（２）內；步驟二：在筒坯（２）的內部放置一根芯軸（６），且筒坯（２）與芯軸（６）同軸設置，芯軸（６）的下端設置在下柱塞（７）上端面設有的盲孔內，筒坯（２）的下端通過下柱塞（７）密封；步驟三：在筒坯（２）與芯軸（６）之間形成的環腔內充滿粘彈塑性材料（５）；步驟四：上柱塞（４）的下端設有下凸臺（４－１），將上柱塞（４）的下端設置在上模具（３）的型腔內，且芯軸（６）的上端設置在上柱塞（４）的軸向中心通孔內，將上柱塞（４）的下凸臺肩與筒坯（２）的上端面接觸，筒坯（２）的上端通過上柱塞（４）密封，同時將上柱塞（４）和芯軸（６）之間密封，首先使上模具（３）和下模具（１）閉合，上模具（３）與下模具（１）之間的空腔為變徑型腔，下壓上柱塞（４），將上柱塞（４）的下凸臺（４－１）壓入筒坯（２）內，在壓實粘彈塑性材料（５）的同時形成１～３ＭＰａ的預壓力；步驟五：將上模具（３）安裝定位在壓力機上；步驟六：上模具（３）固定不動，將上柱塞（４）以０．００５ｍ／ｓ～０．０１５ｍ／ｓ的速度向下運動，使筒坯（２）和內部的粘彈塑性材料（５）整體充滿模具的型腔成形；或者將上柱塞（４）和上模具（３）同時以０．００５ｍ／ｓ～０．０１５ｍ／ｓ的速度向下運動，筒坯（２）和其內的粘彈塑性材料（５）整體加載，筒坯（２）在其內部粘彈塑性材料（５）及上模具（３）和下模具（１）的壓力作用下與模具的型腔貼合制成變徑零件；步驟七：將上柱塞（４）和上模具（３）同時向上運動，取出芯軸（６）和變徑零件；步驟八：移除芯軸（６）并清除變徑零件內部的粘彈塑性材料（５）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王忠金，胡泊，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：93[中國|哈爾濱]