本發(fā)明涉及一種模具以及用其制造復(fù)雜板材零件的方法，特別是一種液壓成形模具及用其制造復(fù)雜板材零件的方法。

背景技術(shù)：

制造業(yè)中常常遇到有批量小、尺寸多變的復(fù)雜形狀板材零部件，制造此類零部件傳統(tǒng)的方法或采用沖壓方法成形，或采取手工鈑金成形方法；采用手工鈑金成形方法，成本低，但周期太長，質(zhì)量也不易滿足要求；采用沖壓方法成形也存在如下問題：

1．工序復(fù)雜、難度大、造價(jià)高：模具的設(shè)計(jì)制造與調(diào)試需要大量時(shí)間與人力物力，壓成一個(gè)零件，需要多道工序組合，多套模具組合、多個(gè)步驟才能沖壓成合格零件，沖壓每個(gè)過程都需要專門的模具進(jìn)行生產(chǎn)，有些零件還需要后續(xù)焊接，裁剪等才能加工完成，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)周期長、成本高；

2．在沖壓成形的過程中，零件與模具之間的擠壓與塑性變形，使得零件剛性和強(qiáng)度減低，容易起皺，破裂；為了改進(jìn)以上缺陷，在生產(chǎn)實(shí)踐中，主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，通過反復(fù)的試模和修模、調(diào)整工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，質(zhì)量難以保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種液壓成形模具及用其制造復(fù)雜板材零件的方法，以克服上述已有技術(shù)存在的不足。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種液壓成形模具，包括上模和下模，所述下模為型模，上模為空模，所述下模包括下模體和開在下模體中部的下模腔，所述下模腔為與待制作的板形零件形狀對應(yīng)的凹模，下模腔底部設(shè)排氣孔，圍繞下模腔四周的下模體上開有下鎖緊螺孔和下定位銷孔；所述上模包括上模體和開在上模體中部的上模腔，所述上模腔為與下模腔口對口的空模腔，圍繞上模腔模腔口周邊設(shè)有用于裝密封圈的安裝槽，上模腔內(nèi)設(shè)有通向上模體頂部的進(jìn)油孔和出油孔，圍繞上模腔四周的上模體上開有上鎖緊螺孔和上定位銷孔，所述上鎖緊螺孔和上定位銷孔的位置分別與下模體的下鎖緊螺孔和下定位銷孔對應(yīng)。

其進(jìn)一步的的技術(shù)方案是：所述上模和下模采用模具鋼材料制成，所述上模板兩側(cè)安裝有上模手柄，所述下模板兩側(cè)安裝有下模手柄。

更進(jìn)一步：所述進(jìn)油孔和出油孔與外部油管的連接部位為圓錐形。

其另一技術(shù)方案是：一種用液壓成形模具制造復(fù)雜板材零件的方法，包括下述步驟：

S1：仿真分析，分析板材零件能夠達(dá)到的最大變形量以及下述各個(gè)生產(chǎn)參數(shù)：成形時(shí)壓縮液體的壓力、板材與上模及板材與下模之間潤滑系數(shù)、板材貼合成形時(shí)間、回彈率以與回彈率對應(yīng)的保壓時(shí)間、液體加載路徑；

所述加載路徑包括：

（1）直線加載，即液壓值等斜率加載；

（2）恒定加載，即加載參數(shù)額定；

（3）階梯加載，即液壓值以一定數(shù)值突變加載；

S2：打開上下模，在安裝槽內(nèi)裝入密封圈，將尺寸稍小于模具上下模截面的板材放置在下模與上模之間，合模并用鎖緊螺栓通過上下模的鎖緊螺孔將上下模預(yù)緊；

S3：采用專用壓力機(jī)對上下模進(jìn)行合模，將上下模合模進(jìn)一步鎖緊，檢查排氣孔確保通暢；

S4：通過手動(dòng)增壓設(shè)備從上模進(jìn)油口注入壓縮液體，并逐漸增壓使注入上模腔內(nèi)的壓縮液體壓力逐漸增大，迫使板材向下模腔即凹模貼合：

S41：加注壓縮液體時(shí)采取多次連續(xù)、緩慢加載；

S42：增壓時(shí)每次增壓2～4MPa，最后使腔室壓力達(dá)到S1所述成形時(shí)壓縮液體的壓力值；

S43：貼合過程中板材與凹模之間的空氣，從凹模底部的排氣孔中排除；

S5：保壓：達(dá)到S1所述貼合成形時(shí)間后，繼續(xù)按S1所述保壓時(shí)間保壓；

S6：泄壓，通過液壓回路進(jìn)行泄壓，然后將上模出油口打開，從上模出油口排出上模腔室內(nèi)液壓油；

S7：松開鎖緊螺栓，去除上下模預(yù)緊，開模，取出成形后板材零件。

由于采用上述技術(shù)方案，與傳統(tǒng)沖壓方法相比，本發(fā)明之一種液壓成形模具及用其制造復(fù)雜板材零件的方法具有如下有益效果：

1．本發(fā)明采用液壓成形技術(shù)制造復(fù)雜板材零件，采用多次緩慢、連續(xù)加載液體的工藝，利用專門的壓力機(jī)進(jìn)行加壓，通過液壓控制系統(tǒng)對液體介質(zhì)進(jìn)行控制，壓力可調(diào)節(jié)，材料成形極限高，成形零件減薄率低、壁厚均勻，成形質(zhì)量好，解決了復(fù)雜板材結(jié)構(gòu)零件拉深易開裂易變形以及壓邊位置褶皺等問題；

2．用此法可擯棄傳統(tǒng)的多組合板材折彎、沖壓、落料、回彈保持等多工藝生產(chǎn)流程，減少中間工序，節(jié)約人力物力成本，尤其適用于一次成形的復(fù)雜形狀和復(fù)雜拉深結(jié)構(gòu)件，甚至可以制造傳統(tǒng)沖壓工藝無法成形的零件；

3．用此法制造復(fù)雜輪廓外形的薄殼零件，僅需要制作一套模具的一半（凹模），模具具有通用性，不同材質(zhì)、不同厚度的坯料可以采用同一副模具，模具結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)周期短，制造成本低；

4．由于用高壓液體代替凸模來傳遞載荷實(shí)現(xiàn)板料成形，可顯著提高零件成形質(zhì)量和成形性能，零件具有質(zhì)量輕、剛性好、尺寸精度高、承載能力強(qiáng)、殘余應(yīng)力低和表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)；

5．此外還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于上模上開有進(jìn)油孔和出油孔，進(jìn)油孔和出油孔與外部油管的連接部位為圓錐形，連接緊密，可防止液體泄漏；另可通過油孔調(diào)節(jié)上模腔內(nèi)液體的液壓；

（2）上下模留有模具連接鎖緊螺孔，進(jìn)行上下模合模時(shí)，可在沒有壓力機(jī)構(gòu)的情況下通過螺栓連接鎖緊；

（3）下模預(yù)留排氣孔，該排氣孔能夠在生產(chǎn)過程中排出板料和凹腔內(nèi)的氣體，避免該氣體在壓強(qiáng)增大的情況下，影響零件結(jié)構(gòu)形狀；

（4）上下模設(shè)有用于安裝導(dǎo)位銷的導(dǎo)位銷孔，便于在合模時(shí)進(jìn)行導(dǎo)向，準(zhǔn)確合模對位。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明之一種液壓成形模具及用其制造復(fù)雜板材零件的方法的技術(shù)特征做進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1～圖4為本發(fā)明之一種液壓成形模具上模結(jié)構(gòu)示意圖：

圖1為仰視立體效果，圖2為俯視立體效果，圖3為翻轉(zhuǎn)180°俯視（去掉上模手柄）,圖4為圖3之A-A剖視圖；

圖5～圖6為本發(fā)明之一種液壓成形模具下模結(jié)構(gòu)示意圖（立體效果）：

圖5俯視立體，圖6仰視立體；

圖7為密封圈結(jié)構(gòu)示意圖（立體效果）；

圖8為導(dǎo)位銷結(jié)構(gòu)示意圖（立體效果）；

圖9為上模、密封圈、上模和板材零件拆分圖；

1—上模，11—上模板，12—上模腔， 13—上鎖緊螺孔，14—上定位銷孔，15—密封圈安裝槽，16—進(jìn)油孔，17—出油孔，18—上模手柄；

2—下模，21—下模板，22—下模腔， 23—下鎖緊螺孔，24—下定位銷孔，25—排氣孔， 26—下模手柄；

3—導(dǎo)位銷，4—密封圈，5—板材零件。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

一種液壓成形模具，包括上模1和下模2，所述下模為型模，上模為空模，所述下模包括下模體21和開在下模體中部的下模腔22，所述下模腔為與待制作的板形零件形狀對應(yīng)的凹模（下模具內(nèi)腔設(shè)計(jì)成所需要生產(chǎn)出的零件的外形），下模腔底部設(shè)排氣孔25，圍繞下模腔四周的下模體上開有下鎖緊螺孔23和下定位銷孔24；所述上模1包括上模體11和開在上模體中部的上模腔12，所述上模腔為與下模腔口對口的空模腔，圍繞上模腔模腔口周邊設(shè)有用于裝密封圈的安裝槽15，上模腔內(nèi)設(shè)有通向上模體頂部的進(jìn)油孔16和出油孔17，圍繞上模腔四周的上模體上開有上鎖緊螺孔13和上定位銷孔14，所述上鎖緊螺孔和上定位銷孔的位置分別與下模體的下鎖緊螺孔和下定位銷孔對應(yīng)。

所述上模和下模采用模具鋼材料制成，所述上模板兩側(cè)安裝有上模手柄，所述下模板兩側(cè)安裝有下模手柄。所述進(jìn)油孔和出油孔與外部油管的連接部位為圓錐形。

實(shí)施例二

一種用液壓成形模具制造復(fù)雜板材零件的方法，包括下述步驟：

S1：仿真分析，分析板材零件能夠達(dá)到的最大變形量以及下述各個(gè)生產(chǎn)參數(shù)：成形時(shí)壓縮液體的壓力、板材與上模及板材與下模之間潤滑系數(shù)、板材貼合成形時(shí)間、回彈率以與回彈率對應(yīng)的保壓時(shí)間、液體加載路徑；

所述加載路徑包括：

（1）直線加載，即液壓值等斜率加載；

（2）恒定加載，即加載參數(shù)額定；

（3）階梯加載，即液壓值以一定數(shù)值突變加載；

S2：打開上下模，在安裝槽內(nèi)裝入密封圈，將尺寸稍小于模具上下模截面的板材放置在下模與上模之間，合模并用鎖緊螺栓通過上下模的鎖緊螺孔將上下模預(yù)緊；

S3：采用專用壓力機(jī)對上下模進(jìn)行合模，將上下模合模進(jìn)一步鎖緊，檢查排氣孔確保通暢；

S4：通過手動(dòng)增壓設(shè)備從上模進(jìn)油口注入壓縮液體，并逐漸增壓使注入上模腔內(nèi)的壓縮液體壓力逐漸增大，迫使板材向下模腔即凹模貼合：

S41：加注壓縮液體時(shí)采取多次連續(xù)、緩慢加載；

S42：增壓時(shí)每次增壓2～4MPa，最后使腔室壓力達(dá)到S1所述成形時(shí)壓縮液體的壓力值；

S43：貼合過程中板材與凹模之間的空氣，從凹模底部的排氣孔中排除；

S5：保壓：達(dá)到S1所述貼合成形時(shí)間后，繼續(xù)按S1所述保壓時(shí)間保壓；

S6：泄壓，通過液壓回路進(jìn)行泄壓，然后將上模出油口打開，從上模出油口排出上模腔室內(nèi)液壓油；

S7：松開鎖緊螺栓，去除上下模預(yù)緊，開模，取出成形后板材零件。

工作原理：

下模腔設(shè)計(jì)成所需要生產(chǎn)零件的外形，在液壓脹型的過程中，板材被上模加進(jìn)的高壓液體加壓，逐漸變形貼合下模腔，形成與下模腔形狀一致即所需要生產(chǎn)零件的產(chǎn)品。

附注說明

1.關(guān)于腔室的壓力：

板材零件設(shè)定的壓值是由板材的材料，板材的厚度決定的，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，厚1mm的普通鋼板材料，沖壓壓力為70MPa；

2.關(guān)于成形時(shí)間：

貼合過程一般在幾秒鐘到幾分鐘不等，具體因零件結(jié)構(gòu)不同，成形時(shí)間不同，實(shí)際生產(chǎn)中，貼合過程時(shí)間一般根據(jù)仿真結(jié)果最優(yōu)進(jìn)行操作，即以仿真確定的成形時(shí)間作參考和指導(dǎo)；

3.關(guān)于保壓時(shí)間：

保壓時(shí)間主要是為了減小板材在成形后的回彈，該時(shí)間視實(shí)驗(yàn)材料、板材厚度而；在實(shí)際操作中，保壓時(shí)間根據(jù)板材回彈率來定，仿真結(jié)果顯示，板材回彈大時(shí)，保壓時(shí)間應(yīng)適量增加。