[发明专利]带有连接边的异形管件成形方法

说明书

本发明提供了带有连接边的异形管件成形方法，属于异形管件加工成形领域。首先将适配于相邻结构连接要求的带有一体化法兰边的原始管坯固定于预成形模具上，对原始管坯进行弯曲或压扁的预变形处理，使原始管坯及其法兰边变形为接近最终零件的截面形状和弯曲轴线，得到预成形管坯；然后将预成形管坯置于终成形模具中，预成形管坯在内部压力、轴向推力的外部载荷作用下发生变形，使预成形管坯贴靠模具成形为需要的弯曲轴线和截面形状，得到最终的异形管件；最后对外侧的一体化法兰和管壁的相应位置进行机械加工，获得需要的连接孔，完成加工。本方法工序简单、结构可靠性高，制造成本低，是一种新型的异形管件加工成形方法。

技术领域

本发明属于异形管件加工成形领域，具体涉及带有连接边的异形管件成形方法。

背景技术

在航空航天、高铁、汽车及自行车等领域，为了减轻结构重量，需要采用多种形式的轻量化构件。一般而言，构件的轻量化主要通过两个途径实现：一是通过优化结构，采用承载能力更为合理的结构形式并对结构中的壁厚分布等进行优化，在保证结构综合性能的前提下尽量减轻结构重量；二是采用比强度更高的轻质材料如铝合金、镁合金、钛合金等，采用此类材料可以大幅减轻结构重量。

在结构优化方面，采用整体结构代替分块拼接结构，是非常重要的实施途径。近年来出现的内高压成形技术已被广泛用来实现尺寸较长的弯曲轴线结构的整体成形。该技术一般以截面为圆形的管坯为原始坯料，采用弯曲、预成形、终成形等工序，成形出整体的复杂弯曲轴线管类结构。例如，汽车底盘上的U形副车架，就是通过圆截面管坯，通过数控弯曲、压扁预成形、内高压整形的方案制造，用以代替以前的分段拼焊的U形副车架，实现了明显的减重效果。

但是，在轴线方向上为整体的U形副车架并不是单独使用，其还需要与相邻的底盘结构件以及发动机等实现连接，因此在整体副车架上还需要设置多个连接平台、连接孔，然后将多个连接板与整体副车架相连，这些连接板再与其他结构连接。在一个U形副车架上，连接板的数量往往多达20个、重量约10公斤，这就在一定程度上削弱了采用整体副车架的减重效果。而且，为了实现与连接板的可靠连接，需要在整体副车架上预先成形出多个局部结构，这些局部结构的直径、曲率半径等往往与相邻区域相差很大，这必然加大了整体副车架的成形难度，特别是容易导致整体副车架的尺寸精度和一致性变差，这进一步导致整体副车架与连接板的装配难度大、焊接精度和可靠性差。

为了解决现有异形管件在与其他结构连接固定时需要额外增加连接单元(如多个连接板)导致结构重量增加、结构整体性和可靠性变差，而且狭窄空间中焊接和铆接困难、尺寸精度和可靠性难以保证的问题，需要开发一种新的异形管件及其成形方法。

发明内容

本发明是为解决现有的异形管件需要额外增加多个复杂形状连接板实现与其他结构的固定与连接，导致工序复杂、结构可靠性低、制造成本高等问题，提出带有连接边的异形管件成形方法。

本发明的技术方案：

带有连接边的异形管件成形方法，步骤如下：

步骤一、根据异形管件与相邻结构的连接要求，设计/选择或加工外侧带有一体化法兰边的原始管坯；

步骤二、将外侧带有一体化法兰边的原始管坯固定于预成形模具上，利用法兰边对原始管坯进行定位和约束；

步骤三、闭合预成形模具，对原始管坯进行弯曲或压扁的预变形处理，使原始管坯及其法兰边变形为接近最终零件的截面形状和弯曲轴线，得到预成形管坯；

步骤四、将预成形管坯置于终成形模具中，利用法兰边对预成形管坯进行定位和约束；

步骤五、闭合终成形模具，预成形管坯在内部压力、轴向推力的外部载荷作用下发生变形，使预成形管坯贴靠模具成形为需要的弯曲轴线和截面形状，得到最终的异形管件；