[发明专利]局部小特征、金属薄壁件、金属薄壁管件成形装置及方法

说明书

本发明公开了局部小特征成形装置及方法、金属薄壁件成形装置及方法和金属薄壁管件成形装置及方法，涉及金属薄壁零件成形技术领域，冲击成形模具设有与局部小特征相对应的冲击成形部；冲击加载单元包括导轨、爆炸弹和引爆块，引爆块和爆炸弹均设置于导轨内，通过引爆块能够击发爆炸弹以对冲击成形模具施加瞬时冲击载荷，在冲击加载单元的冲击加载下，冲击成形部在辅助成形部的辅助作用下能够对金属薄壁坯件冲击以成形局部小特征。本发明提供的局部小特征成形装置及方法、金属薄壁件成形装置及方法和金属薄壁管件成形装置及方法，生产效率高，生产成本低，并且成形效果好，并能够在极端环境下成形使用。

技术领域

本发明涉及金属薄壁零件成形技术领域，特别是涉及局部小特征、金属薄壁件、金属薄壁管件成形装置及方法。

背景技术

在航空、航天、汽车和船舶等领域，对结构轻量化、功能性和整体性要求越来越高，因此复杂结构功能零件得到了广泛应用。如飞机的排气管和导流管，为了形成合理的气场流动，满足精密的连接关系，要求金属薄壁零件具有内凹或者通孔等局部小特征结构。

目前，成形金属薄壁零件内凹局部小特征常用的方法有内高压成形和电液成形。内高压成形技术以管材为加工对象，在内部超高压液体介质及管端同步施加的轴向力的共同作用下使管材发生胀形并贴靠模具从而获得所需形状尺寸的一种工艺方法，其工艺过程为：首先将管坯放在下模，然后闭合上模，将管的两端用水平冲头密封，并使管坯内充满液体，在加压胀形的过程中，两端的冲头同时向内推进补料，这样在内压和轴向力的联合作用下使管坯贴靠模具而成形为所需要的工件。电液成形是一种将存储在电容器中的电能瞬间释放在电极之间，通过液体中等离子体爆炸过程获得强烈的冲击波载荷，流体介质传递载荷并推动工件发生塑性变形的成形制造工艺。对于内高压成形来说，为了成形局部小特征，需要提高内部液体的压力，内高压成形过程中当内压太大时会导致局部小特征区域发生破裂，且模具体积大、成本高。电液成形属于高速率成形，在一定程度上可以提高管件的塑性变形能力，但设备体积大、投资成本高，当设备放电电压过大时，导致回路电流加大、载荷过高、成形过程中存在不安全风险且设备寿命低，所以放电电压受限导致能量具有上峰值，不利于管件上内凹局部小特征的成形。

目前，成形金属薄壁零件局部通孔小特征常用的方法有激光切割和液压冲孔。激光切割是利用高功率密度激光照射被切割材料，使材料被加热至气化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割；液压冲孔是将金属薄壁管材放进模具，依次闭合模具，密封左右冲头，向管内注入高压液体，管坯在内压的作用下，胀形贴模至预定形状，在此过程中，冲孔冲头紧贴管壁，胀形完成后，保持管内的流体高压状态，冲孔冲头开始向前运动，管壁材料在冲孔冲头和管内液体的联合作用下发生变形，直至最后发生断裂分离，完成冲孔过程。激光切割虽然能够保证良好的加工质量，但设备昂贵，不利于降低零件制造成本；液压冲孔是将静载荷作用在管壁上，冲孔时冲头的移动速度较慢，使得管材在发生变形直至断裂的时间较长，影响断口的质量。

概括而言，在成形金属薄壁零件上的局部小特征时，现有的内高压成形、电液成形、激光切割、液压冲孔因其需要专用的设备和复杂的模具工装，导致生产效率降低、生产成本明显提高，而且还常出现零件的外形形状发生复杂变化、局部小特征不符合质量要求的问题，需要开发一种新的用于局部小特征的的成形方法。

发明内容

本发明的目的是提供局部小特征、金属薄壁件、金属薄壁管件成形装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，生产效率高，生产成本低，并且成形效果好，并能够在极端环境下成形使用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种金属薄壁件的局部小特征冲击成形装置，包括冲击成形模具、冲击加载单元和成形支撑模具；

所述冲击成形模具设有与局部小特征相对应的冲击成形部；

所述成形支撑模具能够对未成形局部小特征的金属薄壁件进行支撑固定，且所述成形支撑模具设有与所述冲击成形部相配合的辅助成形部；