[发明专利]一种波动型内压控制加载方式的液压成形方法

说明书

技术领域：

本发明涉及型材液压成形领域，具体为一种波动型内压控制加载方式的异型截面管材及板材液压成形方法。

背景技术：

液压成形是利用液体压力使工件成形的一种塑性加工工艺。按使用坯料的不同，可以分为三种类型：管材液压成形(tube hydroforming)、壳体液压成形(shellhydroforming)和板料液压成形(sheet hydroforming)。其中管材液压成形是利用管内液体产生的高压(工作压力通常100～400MPa，最高达1000MPa)使金属管坯变形成为具有三维形状零件的现代塑性加工技术，其基本工艺过程为在闭合的上下模具型腔内放入管坯，在管坯内通入高压液体，在施加液压的同时，轴向冲头对管坯施加轴向推力，进行密封补料。在两种外力共同作用下管坯发生塑性变形，并最终与模具型腔内壁完全贴合，得到形状与精度均符合要求的中空零件。壳体液压成形是采用一定形状的封闭多面壳体作为预成形坯，在封闭多面壳体充满液体后，通过液压介质在封闭多面壳体内加压，在内压作用下壳体产生塑性变形而逐渐趋向于最终的壳体形状，最终壳体形状可以是球形、椭球形、环壳和其他形状壳体。板材液压成形是采用液体作为传力介质代替刚性凸模或凹模传递载荷，使坯料在传力介质压力作用下贴靠凸模或凹模以实现金属板材零件的成形，研究对象涉及筒形件、盒形件、复杂曲面零件及覆盖件等。

液压成形技术的主要应用领域是汽车及航天航空工业，它对于促进汽车轻量化的进程，提高零部件的强度、刚度，改善车辆运行的稳定性、安全性，减少零件和模具数量，降低生产成本，正在并已经产生了积极的推动作用。采用液压成形技术，可制造各种沿轴线变化的圆形、矩形或异型截面的空心结构零件。但是液压成形技术属于一种复杂的成形工艺，影响成形工艺过程和产品质量的因素较多，包括坯料的材料性能、摩擦、密封、轴向推力、内压等。需要内压力与轴向进给之间的良好匹配关系，得到合理的加载路径，如果配合不当，可能会导致坯料在成形过程中出现起皱、屈曲、破裂等失效现象。液压成形性好坏的关键指标是成形后型材的壁厚分布均匀性和圆角处贴模情况，而这些因素又受到材料本身特性和成形最终几何形状、尺寸的限制。在成形复杂截面形状的零件时，即使采用适当的加载路径，虽然可以有效地抑制失稳现象的出现，但仍然无法降低坯料与模具之间存在较大的摩擦力，很难保证成形后零件壁厚分布的均匀性以及圆角处的贴合情况。

发明内容：

针对液压成形属于柔性成形范畴的特点，为了解决在液压成形过程中失稳现象的出现，零件壁厚分布不均匀，模具过渡圆角处贴模不完全等缺陷，降低坯料与模具之间存在较大的摩擦力，本发明的目的在于提供一种波动型内压加载方式的型材液压成形方法。

本发明的技术方案是：

一种波动型内压控制加载方式的液压成形方法，在型材液压成形时，依靠以波动型油源控制加载方式增长的内压，成形出符合要求的产品。

所述的波动型内压控制加载方式的液压成形方法，型材液压成形包括：管材液压成形、壳体液压成形或板材液压成形。

所述的波动型内压控制加载方式的液压成形方法，波动型油源控制加载方式为正弦波、矩形波、三角波或复合波形。

所述的波动型内压控制加载方式的液压成形方法，波动型油源控制加载方式的波峰的轨迹沿着原来的单调增加的加载路径。

所述的波动型内压控制加载方式的液压成形方法，波动型油源控制加载方式波形的频率范围为0.05～1Hz，振幅范围为0.5～30MPa。

所述的波动型内压控制加载方式的液压成形方法，在管材液压成形时，首先，将初始管坯放入下模内，将上模与下模闭合，左侧冲头和右侧冲头通过水平运动将管坯两端口进行密封，形成密封的模具型腔；之后以波动型油源控制加载方式将高压液体介质导入密封的模具型腔中，依靠以波动型油源控制加载方式增长的内压与左侧冲头和右侧冲头的轴向进给相互配合，最终成形出符合要求的管件。

所述的波动型内压控制加载方式的液压成形方法，在板材液压成形筒形件时，首先，将初始板坯放入下模上，将上压板压下，与板坯接触进行密封；然后，以波动型油源控制加载方式将高压液体介质通过上压板中的管路导入到密封型腔内，依靠以波动型油源控制加载方式增长的内压，最终将板材成形为壁厚均匀的筒形件。

所述的波动型内压控制加载方式的液压成形方法，在壳体液压成形时，将板材经预先焊接成形为密闭多面壳体；然后，以波动型油源控制加载方式将高压液体介质通入密闭多面壳体中，随着内压的增长壳体最终成形为球形壳体。

本发明的有益效果是：