[发明专利]具有局部压扁结构的空心零件成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空心零件成形方法，尤其是一种具有局部压扁结构的空心零件的成形方法，属于管材内高压成形技术领域。

背景技术

目前，具有空心结构的零件在航空、航天及车辆工程领域得以广泛使用，它对提高零部件的综合性能、减少零件数量和加工工序、降低制造成本具有重要的意义。具有空心结构的零件通常采用内高压成形技术制造，其主要的成形过程是通过向管坯内部加压与轴向加力补料，把管坯挤压到模具型腔成为所需的零件，内部压力可通过液体、高弹性塑料或软金属等介质进行传递。

在各种结构的空心件中有一种特殊结构的空心零件，即具有局部压扁结构的内高压成形空心零件，它的主要几何特征是沿轴线所取的最大截面周长与最小截面周长相差较大。而对于截面周长相差较大的空心零件，往往在内高压成形过程中零件最大截面周长部分产生开裂。

传统内高压成形技术仅适合于空心零件最大截面周长和最小截面周长相差较小的场合，其选取管坯的原则是管坯截面周长应小于或等于空心零件最小截面周长。而对于最大截面周长与最小截面周长相差较大的空心零件，如具有局部压扁结构的空心零件，若选择最小变形截面尺寸作为管坯尺寸，截面尺寸较大部分的变形程度由于远远大于材料本身的极限膨胀率易发生胀形开裂，无法成形最大截面周长和最小截面周长相差较大的空心零件。

本发明采用空心零件最大截面尺寸和最小截面尺寸的之间的尺寸作为管坯尺寸，避免了其在成形过程中产生开裂。但由于管坯的截面周长大于零件的最小截面周长，若采用中间尺寸管坯直接进行成形，必然产生起皱。为了确保压扁时不起皱，需对管坯首先进行缩径成形，使管坯缩径处的截面周长小于或等于最终成形零件最小截面周长的80％。

2013年2月13日，中国发明专利CN102228932公开了一种提高阶梯变径管壁厚均匀性的成形方法，其采用电磁方法对空心管材实现缩径，利用缩径后金属材料的聚集提高内高压成形后零件壁厚的均匀性。该方法可以在一定程度降低管材成形过程中局部变形量大引起的开裂现象，但是其由于管坯自身壁厚相对较薄，无法从根本上杜绝开裂现象；同时，该方法也无法用于具有局部压扁结构的空心零件成形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种能有效防止空心零件较大截面周长部分在成形过程中开裂并实现其局部压扁的空心零件成形方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有局部压扁结构的空心零件成形方法，包括如下步骤：

1)、以η作为选坯原则的判据，选择η大于或者等于材料延伸率且截面周长介于成形后空心零件最大截面周长和最小截面周长之间的管坯作为空心管坯，η为空心零件成形后最大截面与最小截面的相对变形量；

2)、对空心管坯进行缩径成形，缩径部分截面周长小于或等于成形后空心零件最小截面周长的80％；

3)、将缩径后的空心管坯对中放到成形模具型腔内，使缩径部分位于模具型腔中两个凸起型面之间；

4)、合模对管坯缩径部分压扁成形后对空心管坯两端实施密封，逐渐充液加压进行内高压成形并对压扁处进行校正，成形压力50-120MPa，成形时间为20s-40s；

5)、成形完毕后，卸去内压，移除左冲头和右冲头，抬起模具，取出具有局部压扁结构的空心零件。

本发明中，所述步骤1)中，其中C₁为最大截面周长，C₂为最小截面周长。

本发明中，所述步骤2)中缩径成形方法为电磁缩径、旋压缩径或挤压缩径。

本发明中，所述管材为不锈钢材质。

本发明的有益效果在于：本发明采用的中间尺寸管坯有效的避免了零件较大截面周长部分在成形过程中出现开裂现象；同时，对管坯采用缩径成形，即管坯缩径部分截面周长小于最终压扁成形部分的截面周长，有效地防止了压扁成形时起皱；此外，本方法实现了一模两件，提高了空心零件成形效率。

附图说明

图1为本发明具有局部压扁结构的空心零件成形方法流程图；

图2为本发明中模具装配示意图；

图3为实施例1中电磁缩径装置示意图；

图4为实施例1成形的空心零件；

图5为实施例2中旋压缩径装置示意图；

图6为实施例2成形的空心零件；

图7为实施例3中挤压缩径装置示意图；

图8为实施例3成形的空心零件；

图中，1-左冲头，2-模具，3-空心管坯，4-右冲头。

具体实施方式