[发明专利]一种异形构件超低压充液成形系统及方法

权利要求书

1.一种异形构件超低压充液成形系统，其特征在于：包括控制系统、增压器、驱动装置、预成形单元和终成形单元，所述预成形单元包括预成形模具和自密封液囊，所述终成形单元包括充液压形模具和两个管端自密封装置，所述管端自密封装置包括管端自密封冲头和用于驱动所述管端自密封冲头的油缸，所述驱动装置能够驱动所述预成形模具和所述充液压形模具进行合模和分模，所述驱动装置和所述增压器分别与所述控制系统电连接，其中一个所述管端自密封冲头设置有通液管，所述通液管和所述自密封液囊分别能够与所述增压器的出液口连通；所述预成形模具的型腔的形状和大小与变直径筒形预制卷坯的形状和大小相匹配，所述充液压形模具的型腔的形状和大小与异形构件的形状和大小相匹配；通过所述增压器向所述自密封液囊中充入高压液体能够将设置在预成形模具中的型腔中的卷坯胀形为变直径筒形预制卷坯，通过所述增压器和所述通液管能够向设置在所述充液压形模具的型腔中的所述变直径筒形预制卷坯充入高压液体；还包括回收单元，所述回收单元包括沉淀池、液体回收泵、过滤器和水箱和安全阀，所述沉淀池设置在所述充液压形模具的下方，所述充液压形模具中溢出的液体能够流入所述沉淀池，所述沉淀池通过连接管与所述水箱连通，所述液体回收泵和所述过滤器分别设置在所述连接管上，且所述过滤器较所述液体回收泵更靠近所述水箱；还包括恒压单元，所述恒压单元包括分别与所述控制系统电连接的蓄能器、三向阀、进液液压泵、单向阀和设置在所述增压器中的压力传感器，所述进液液压泵的进液口与所述水箱连通，所述进液液压泵的出液口与所述增压器连通，所述单向阀设置在所述进液液压泵与所述增压器之间的管路上，所述三向阀一端与所述蓄能器连通、另一端与所述单向阀与所述增压器之间的管路连通、再一端与所述水箱连通。

2.一种异形构件超低压充液成形方法，基于权利要求1所述的异形构件超低压充液成形系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采用板坯制成沿纵向带有搭接部的等直径筒形卷坯，所述板坯的两端在所述搭接部重叠；

S2：将所述等直径筒形卷坯设置在预成形模具的型腔中，通过自密封液囊对所述等直径筒形卷坯进行低压液力胀形，将所述等直径筒形卷坯变形成为变直径筒形预制卷坯，所述变直径筒形预制卷坯的周长与异形构件的截面周长相等；

S3：对所述变直径筒形预制卷坯上残留的所述搭接部沿轴线方向进行切割和焊接，得到周长与异形构件的截面周长相等的变直径预制管坯；

S4：将所述变直径预制管坯设置在充液压形模具的型腔中，通过增压器向所述变直径预制管坯的管腔内充入高压液体，以对管腔施加支撑力，然后通过充液压形模具对所述变直径预制管坯施加压缩变形，从而成形出异形构件。

3.一种根据权利要求2所述的异形构件超低压充液成形方法，其特征在于：在步骤S1中，需要采用数值模拟软件展开需要成形的异形构件，根据展开后的异形构件的形状和尺寸确定所需要的所述板坯的形状和尺寸，然后将所述板坯通过弯曲成形工艺制成所述等直径筒形卷坯。

4.一种根据权利要求2所述的异形构件超低压充液成形方法，其特征在于：在步骤S2中，首先将所述等直径筒形卷坯放置在所述预成形模具的下模中，并将所述自密封液囊设置在所述等直径筒形卷坯内，通过所述预成形模具的下模两端的挡板实现对所述等直径筒形卷坯的两端进行轴向限位，然后通过驱动装置驱动所述预成形模具的上模向下运动，使得所述预成形模具闭合，并通过控制系统控制所述驱动装置对所述预成形模具施加适宜的合模力；通过增加器向所述自密封液囊内通入液体介质，通过控制所述增压器使得所述自密封液囊内部压力逐渐增加，并确保所施加的压力低于所述等直径筒形卷坯的屈服压力，但足以克服所述等直径筒形卷坯的搭接部处相邻板坯之间摩擦力；然后所述等直径筒形卷坯的搭接部随着所述自密封液囊的膨胀变形而展开，最终获得所述变直径筒形预制卷坯。

5.一种根据权利要求2所述的异形构件超低压充液成形方法，其特征在于：在步骤S3中，上下两层一次性切割所述变直径筒形预制卷坯上残留的所述搭接部，去掉所述搭接部的边角料，然后沿切割线进行焊接。

6.一种根据权利要求2所述的异形构件超低压充液成形方法，其特征在于：在步骤S4中，首先将所述变直径预制管坯放置在所述充液压形模具的下模中，通过控制系统控制两个油缸驱动对应的自密封冲头沿所述变直径预制管坯向内运动，实现对所述变直径预制管坯两端的密封，通过增加器和通液管向所述变直径预制管坯内通入高压液体，并确保所施加的压力低于所述变直径预制管坯的屈服压力；然后通过所述控制系统控制所述驱动装置驱动所述充液压形模具的上模向下运动，实现所述充液压形模具的闭合，在此过程中，保证所述变直径预制管坯内的液体压力保持不变，所述变直径预制管坯在所述充液压形模具的上模的压合作用和所述变直径预制管坯内的高压液体的支撑作用下，压入所述充液压形模具的型腔，在所述变直径预制管坯完全充满所述充液压形模具的型腔后，继续压合，使所述变直径预制管坯沿周向发生压缩变形，在这个过程中，所述变直径预制管坯的周长变小、壁厚增加，最终得到异形构件。