一種內(nèi)高壓成形設(shè)備及成形的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)高壓成形技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種內(nèi)高壓成形設(shè)備以及采用該設(shè)備對(duì)汽車管件、管梁等進(jìn)行成形的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)高壓成形也叫液壓成形或液力成形，是一種利用液體作為成形介質(zhì)，通過控制內(nèi)壓力和材料流動(dòng)來達(dá)到成形零件目的的材料成形工藝。
[0003]這種工藝目前在汽車管件類的生產(chǎn)過程中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，比如在專利號(hào)為201010522779.5的中國發(fā)明中，就公開了吉林省元隆達(dá)工裝設(shè)備有限公司制造的一套內(nèi)高壓成形設(shè)備，包括上座、滑塊和設(shè)置在所述上座上的液壓缸，該液壓缸的伸出桿與所述滑塊相連，所述液壓缸至少包括一個(gè)活塞缸和一個(gè)柱塞缸。
[0004]這種現(xiàn)在比較通用的內(nèi)高壓成形設(shè)備以及工藝的原理如下圖所示，一般是先通過壓力機(jī)使得上模和下模完全合模，并通過該合模力將工件鎖緊在模具內(nèi)，隨后通過向工件內(nèi)部注水加壓使得工件膨脹，同時(shí)由位于模具側(cè)方的液壓缸提供軸向加力補(bǔ)料把管坯壓入到模具型腔使其成形為所需要的工件(對(duì)于軸線為曲線的零件，需要把管坯預(yù)彎成接近零件形狀，然后加壓成形)。
[0005]采用這種工藝方法成形復(fù)雜管件時(shí)，由于在成形過程中管坯內(nèi)部的壓力很大，通常能達(dá)到400MPa左右，這就需要壓力機(jī)具有足夠的鎖模力以及堵頭與管端之間具有極高的密封性才能確保成形工藝的進(jìn)行，這就增加了配套設(shè)施的成本以及降低了整套內(nèi)高壓成形設(shè)備的安全性。另外，采用現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)高壓成形設(shè)備還需要兩端的補(bǔ)料油缸具有足夠的推力及推料行程，從而才能滿足在成形過程中對(duì)材料的補(bǔ)料與成形的要求。
[0006]針對(duì)于此，在專利號(hào)為201310750506.X的中國發(fā)明專利中，對(duì)此作出了改進(jìn)，該發(fā)明公開了一種管材內(nèi)高壓成形方法，包括以下步驟:先將管材放入到下模的待成形管件的型腔內(nèi)，由側(cè)推缸帶動(dòng)密封沖頭進(jìn)入管材的兩端，完成管材端部密封；上模由合模壓力機(jī)的滑塊帶動(dòng)，下行到距離下模一定的高度，給管材內(nèi)部通入高壓液體，并使管材內(nèi)部壓力與上模行程相匹配，直到完成合模；保壓或適當(dāng)提高壓力對(duì)管件進(jìn)行整形。本發(fā)明利用合模力來促進(jìn)直邊段材料向成形模具圓角部位移動(dòng)，從而顯著降低圓角部位成形所需的壓力，在滿足厚壁和高強(qiáng)度鋼管件成形要求的同時(shí)，降低對(duì)合模壓力機(jī)最大噸位、模具所需承壓能力、密封結(jié)構(gòu)的可靠性以及增壓器的壓力的要求，從而降低生產(chǎn)成本，并有助于管材壁厚均勻，避免成形過程中的壁厚過度減薄和開裂。
[0007]但是，該專利中公開的工藝也存在很大缺陷，即管件在上下模分離狀態(tài)時(shí)，只通過堵頭進(jìn)行鎖定，一旦內(nèi)壓增大到一定程度，管端受到垂直方向的作用力發(fā)生膨脹，則有可能導(dǎo)致堵頭無法將管端密封住，引起泄壓。具體的，根據(jù)特雷斯卡屈服準(zhǔn)則，圓角塑性屈服時(shí)所需內(nèi)壓，即圓角成形內(nèi)壓Pc為Pc=T/(r+t) OS，以上述專利的說明書中舉出的數(shù)據(jù)為例，在管壁厚T=2MM，管徑R=28麗，材料屈服ο s在310MPa (304不銹鋼)的情況下，根據(jù)計(jì)算內(nèi)壓力的公式，計(jì)算出來Pc=20.066MPa即內(nèi)壓在20.066MPa以上就可以讓管端脹形，而通常內(nèi)高壓成形的內(nèi)壓數(shù)值都要遠(yuǎn)高于20.066MPa。所以，上述專利中公開的工藝根本不適用薄壁管件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種能確保在低壓環(huán)境下管端具有足夠密封性、減少了對(duì)材料的補(bǔ)料與成形延伸率的要求的內(nèi)高壓成形設(shè)備以及相關(guān)工藝。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
一種內(nèi)高壓成形設(shè)備，包括有機(jī)架，機(jī)架中設(shè)置有合模壓力機(jī)、與外部水箱連接的增壓泵、內(nèi)高壓模具和多個(gè)用于補(bǔ)料的補(bǔ)料油缸，每個(gè)補(bǔ)料油缸上均連接有堵頭，堵頭能將工件的端部密封。所述的內(nèi)高壓模具包括上模和下模，下模固定在機(jī)架上，上模連接在壓力機(jī)上并且能隨壓力機(jī)下壓合模，上模和下模中分別開設(shè)有型腔，在合模時(shí)，上模與下模的型腔能形成與最終產(chǎn)品輪廓相一致的模腔。其特點(diǎn)在于:還包括了用于鎖緊工件的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)高壓模具的兩端側(cè)壁上，位于所述管端的上方。此外，位于內(nèi)高壓模具兩側(cè)的堵頭上均開設(shè)有液體流道，并且分別與增壓泵相連，從而可以實(shí)現(xiàn)雙頭注水，加快注水速度，使內(nèi)壓可以迅速增大，提高工作效率。
[0010]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述用于鎖緊工件的機(jī)構(gòu)為液壓缸，所述液壓缸的活塞桿能頂壓住所述管坯的管端。
[0011]作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述用于鎖緊工件的機(jī)構(gòu)為氣缸。
[0012]一種采用上述設(shè)備進(jìn)行內(nèi)高壓成形的工藝方法，包括了如下步驟:
1)、由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)上模下壓，在上模離下模一定距離時(shí)，用二端鎖緊工件機(jī)構(gòu)把管端壓緊讓堵頭對(duì)管端進(jìn)行密封補(bǔ)料并提高管內(nèi)液體壓力，此時(shí)模內(nèi)的管件開始脹形，同時(shí)啟動(dòng)上模往下合模，利用該下壓力將模腔中的管坯壓成接近模腔的管形；
相比于傳統(tǒng)的高壓成形，這一步驟是通過采用合模壓力來取代管件內(nèi)部的液壓作為成形出小R管形時(shí)所需的成形力，降低了對(duì)管件內(nèi)部壓力的需求，同時(shí)也減少了對(duì)材料的補(bǔ)料與延伸率的要求。
[0013]2)、然后通過壓力機(jī)提高上模到一定距離(不完全合模)，此時(shí)位于內(nèi)高壓模具兩側(cè)的鎖緊工件機(jī)構(gòu)始終壓緊管端，隨后繼續(xù)用補(bǔ)料油缸驅(qū)動(dòng)堵頭向內(nèi)補(bǔ)料，同時(shí)通過增壓泵向管坯內(nèi)部加高壓水，使得管坯進(jìn)一步成形成更貼近模腔的管形；
3)、根據(jù)管形成形的情況進(jìn)行選擇，如果還沒成形完全，則重復(fù)上述步驟，繼續(xù)在未完全合模情況下對(duì)管坯進(jìn)行內(nèi)高壓成形，同時(shí)由補(bǔ)料油缸驅(qū)動(dòng)堵頭向內(nèi)繼續(xù)補(bǔ)料，直至成形出小R的管形，此時(shí)，隨著管件的脹形幅度增大，所需鎖緊力也逐漸增大，而上下模的合模力恰好能有效合并鎖緊工件機(jī)構(gòu)的鎖緊力；
4)、在上下模完全合模后，繼續(xù)增壓，使管件完全成形出貼合模具的管形；
5)、卸壓，隨后分模，取出管件。
[0014]采用本發(fā)明的內(nèi)高壓成形工藝，相比于傳統(tǒng)的高壓成形，通過采用外部的合模力取代內(nèi)部液壓力來制造出小R管形，再通過持續(xù)增壓使得管形由小R變大R至貼模，降低了整個(gè)成形工藝中對(duì)管件內(nèi)部壓力的需求，同時(shí)也減少了對(duì)材料的補(bǔ)料與成形延伸率的要求。另外，通過設(shè)置了鎖緊工件的機(jī)構(gòu)，可以防止在成形過程中管端密封失效，確保成形過程的順利完成。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明中內(nèi)高壓成形設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2-圖6為本發(fā)明中的內(nèi)高壓成形工藝各步驟的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)