一種提高板材成形極限的裝置及利用該裝置提高板材成形極限的方法，它涉及一種提高板材成形極限的裝置及方法，以解決現(xiàn)有的用板材成形零件的過程中由于凹模充液室內(nèi)壓力的增大，導致懸空區(qū)成形零件局部過渡減薄而反脹破裂，板材成形受到限制的問題，它包括凸模、壓邊圈、凹模、密封環(huán)、第一密封圈和第二密封圈，凸模的下端穿過壓邊圈的通孔并置于凹模的模腔內(nèi)，壓邊圈的側(cè)壁面的下端沿徑向設(shè)置有與通孔相通的第一通道，成形方法主要步驟是：一、壓邊圈固定；二、模腔內(nèi)充液；三、板材放置并壓緊；四、板材的上表面施加正向壓力；五、板材下表面施加反向壓力，進行板材雙向液壓拉深成形；六、卸模，取出成形的零件。本發(fā)明專利技術(shù)用于板材的充液成形。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種提高板材成形極限的裝置及方法。
技術(shù)介紹
隨著航空、航天、汽車和機械行業(yè)對薄殼構(gòu)件的需求越來越高，近年來，板材液壓成形技術(shù)在我國得到了迅速發(fā)展，逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)中制造輕體構(gòu)件的一種先進成形技術(shù)。現(xiàn)有的板材充液拉深技術(shù)(Hydrodynamic Deep Drawing)作為一種先進的柔性成形技術(shù)，是采用液體作為傳力介質(zhì)代替剛性凹模在液體壓力作用下貼靠凸模實現(xiàn)金屬板材零件的成形，特別適合成形結(jié)構(gòu)形狀復雜的零件及低塑性材料，如鋁合金、鎂合金、高溫合金以及復雜結(jié)構(gòu)拼焊板等。對于使用條件有特殊性要求的零件具有較高的壁厚均勻性，以提高工作的安全系數(shù)的特點。充液拉深過程中的“摩擦保持”效應(yīng)及流體潤滑效果，使拉深工件的厚度分布相對傳統(tǒng)拉深而言更加均勻，可以成形復雜的零件，雖然利用現(xiàn)有的充液拉深技術(shù)可以將零件的拉深比從I. 8提高到2. 8，但是許多薄壁拉深件由于拉深比大，現(xiàn)有的充液拉深裝置由于凸模和凹模之間存在懸空區(qū)，如何克服起皺和破裂的成形缺陷是零件成敗的關(guān)鍵。采用充液拉深可以改善拋物線形件拉深成形的應(yīng)力狀態(tài)，在充液室壓力作用下形成軟拉深筋，使懸空區(qū)減小，但是如果充液室壓力過大就會使坯料法蘭部分變形造成懸空區(qū)內(nèi)的拉深件的底部隨成形的過程中因拉應(yīng)力過大發(fā)生減薄而破裂，成形仍然受到限制。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為解決現(xiàn)有的用板材成形零件的過程中由于凹模充液室內(nèi)壓力的增大，導致懸空區(qū)成形零件局部過渡減薄而反脹破裂，板材成形受到限制的問題，進而提供。本專利技術(shù)為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本專利技術(shù)的一種提高板材成形極限的裝置包括凸模、壓邊圈和凹模，該裝置還包括密封環(huán)、第一密封圈和第二密封圈，壓邊圈的中部設(shè)置有通孔，通孔的側(cè)壁面上沿周向設(shè)置有一圈第一凹槽，第一凹槽內(nèi)安裝有第一密封圈，遠離第一凹槽的壓邊圈的端面上沿周向設(shè)置有一圈第二凹槽，壓邊圈的側(cè)壁面的下端沿徑向設(shè)置有與通孔相通的第一通道，凹模的上端面的中部設(shè)置有模腔，位于模腔的開口端外側(cè)的凹模的上端面上設(shè)置有一圈密封環(huán)，密封環(huán)和凹模一體制成，密封環(huán)的高度與第二凹槽的高度相同，密封環(huán)的外側(cè)壁面上沿周向加工有一圈第四凹槽，第四凹槽內(nèi)安裝有第二密封圈，凹模的側(cè)壁面上沿徑向設(shè)置有與模腔相通的第二通道，壓邊圈置于凹模的上端面上，通孔與模腔同軸且孔徑相同，密封環(huán)置于壓邊圈上的第二凹槽內(nèi)，第二密封圈將壓邊圈的第二凹槽密封，凸模的下端穿過壓邊圈的通孔并置于凹模的模腔內(nèi)，凸模與第一密封圈滑動接觸。利用本專利技術(shù)的提高板材成形極限的裝置實現(xiàn)提高板材成形極限的方法，是通過以下步驟實現(xiàn)的一、壓邊圈上的第一凹槽內(nèi)安裝第一密封圈，凸模的下端穿過壓邊圈的通孔內(nèi)并與第一密封圈滑動接觸，并將壓邊圈固定；二、將液體介質(zhì)經(jīng)第二通道壓入已固定好的凹模上的模腔內(nèi)并充滿；三、將制作好的板材放置在位于密封環(huán)內(nèi)側(cè)面的凹模的上端面上，將第二密封圈安裝于密封環(huán)上的第四凹槽內(nèi)，壓邊圈在壓力作用下向板材運行，密封環(huán)置于壓邊圈的第二凹槽內(nèi)，壓邊圈壓緊板材；四、在壓力機的作用下凸模向板材運行，當凸模的下端至板材的上表面Imm 2mm時,通過壓邊圈上的第一通道向通孔內(nèi)施加正向液體壓力，板材的上表面產(chǎn)生正向壓力；五、凸模繼續(xù)向板材運行，當凸模的下端接觸板材的上表面時，通過凹模的第二通道向模腔內(nèi)施加反向液體壓力，板材的下表面產(chǎn)生反向壓力，將板材緊緊壓貼在凸模上，進行板材雙向液壓拉深成形，制作零件，在板材雙向液壓拉深成形過程中始終保持正向液體壓力小于反向液體壓力；六、當凸模運行到一定行程時，板材成形結(jié)束，成形的零件制作完成，依次停止施加的正向液體壓力和反向液體壓力，然后壓邊圈上行，凸模上行，取出成形的零件。本專利技術(shù)的有益效果是本專利技術(shù)的提高板材成形極限的裝置是在壓邊圈的側(cè)壁上設(shè)置能充液的第一通道，液壓拉深成形時，通過第一通道向板材的上表面施加液壓力來配合板材下表面的充液拉深，這樣可以部分甚至全部抵消板材下表面由于原有拉深技術(shù)中凹模的充液室中只有單向液壓力而導致的懸空區(qū)過渡減薄而反脹破裂，由于板材上表面產(chǎn)生的正向壓力的存在，改善了板材變形區(qū)的受力狀態(tài)，增大了允許的變形程度，提高了板材成形極限。在拉深成形過程中，在板材與凸模之間產(chǎn)生很大的單位面積摩擦力，即板材與凸模之間建立起有益的“摩擦保持效果”，這個摩擦力將負擔一部分或全部成形應(yīng)力直至成形結(jié)束，從而減小了板材所受的徑向拉應(yīng)力；在成形法蘭區(qū)，由于凹模的模腔(充液室)內(nèi)的反向液體壓力的作用，流體強行從凹模面與板材之間溢出，形成流體潤滑狀態(tài)，降低了板材成形法蘭部分與凹模之間的摩擦，使法蘭區(qū)的板料容易流入到凹模中，采用本專利技術(shù)的裝置進行板材成形，板材在雙向壓力(正向壓力和反向壓力)、摩擦保持效果及流體潤滑效果聯(lián)合作用下，降低了懸空區(qū)的板材徑向拉應(yīng)力，有效地避免了零件成形初期在懸空區(qū)過渡減薄而反脹破裂，有效地提高了板材的成形極限，適應(yīng)性好，成形的零件范圍廣，適合大高徑比、曲面零件的形成。采用本專利技術(shù)的裝置提高板材成形極限的方法可成形出拉深比為3以上的薄壁零件，形成的零件表面質(zhì)量好，精度高，尤其適合成形過程中具有較大懸空區(qū)的錐形件等的成形，允許施加更大的液體反向壓力，能有效抑制減薄，避免反脹破裂。附圖說明圖I是本專利技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)主剖視圖，圖2是具體實施方式五進行板材成形狀態(tài)的整體結(jié)構(gòu)主剖視圖，圖3是具體實施方式九成形制得的一種錐底圓筒形零件的整體結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式具體實施方式一結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式所述的一種用于提高板材成形極限的裝置包括凸模I、壓邊圈2和凹模3，該裝置還包括密封環(huán)4、第一密封圈5和第二密封圈6，壓邊圈2的中部設(shè)置有通孔2-1，通孔2-1的側(cè)壁面上沿周向設(shè)置有一圈第一凹槽2-2，第一凹槽2-2內(nèi)安裝有第一密封圈5，遠離第一凹槽2-2的壓邊圈2的端面上沿周向設(shè)置有一圈第二凹槽2-3，壓邊圈2的側(cè)壁面的下端沿徑向設(shè)置有與通孔2-1相通的第一通道2-4，凹模3的上端面的中部設(shè)置有模腔3-1，位于模腔3-1的開口端外側(cè)的凹模 3的上端面上設(shè)置有一圈密封環(huán)4，密封環(huán)4和凹模3 —體制成，密封環(huán)4的高度與第二凹槽2-3的高度相同，密封環(huán)4的外側(cè)壁面上沿周向加工有一圈第四凹槽4-1，第四凹槽4-1 內(nèi)安裝有第二密封圈6，凹模3的側(cè)壁面上沿徑向設(shè)置有與模腔3-1相通的第二通道3-2， 壓邊圈2置于凹模3的上端面上，通孔2-1與模腔3-1同軸且孔徑相同，密封環(huán)4置于壓邊圈2上的第二凹槽2-3內(nèi)，第二密封圈6將壓邊圈2的第二凹槽2-3密封，凸模I的下端穿過壓邊圈2的通孔2-1并置于凹模3的模腔3-1內(nèi)，凸模I與第一密封圈5滑動接觸。本實施方式中第一密封圈5用來實現(xiàn)板材7的上表面加壓時對充入的液體介質(zhì)的密封。具體實施方式二 結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式所述的凸模I由上至下依次由同軸設(shè)置并制成一體的第一圓柱體1-1、第二圓柱體1-2和圓錐體1-3構(gòu)成，第二圓柱體1-2的外徑小于第一圓柱體1-1的外徑。如此設(shè)置，圓錐體為構(gòu)件的成形部分，配合液壓沖壓成形；第二圓柱體為與壓邊圈上的第一密封圈配合部分，此部分主要用來實現(xiàn)板材加壓時上表面液體的密封；第一圓柱體為凸模與液壓機連接過度部分，連接可靠穩(wěn)定。其它具體實施方式一相同。具體實施方式三結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式所述的第一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林俊峰，徐永超，劉鋼，苑世劍，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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