专利名称：一种用于空心结构件内高压成形的预成形装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种专用于空心结构件内高压成形的预成形装置。
背景技术：
在飞机、航天器和汽车等领域，减轻零、部件重量是技术发展的趋势之一。内高压成形正是在这样的背景下开发出来的一种制造空心轻体结构件的先进制造技术，该技术既提高了成形件的强度和刚度，又节约了材料、降低了成本。该技术的基本工艺过程为首先将管坯放在下模内，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，这样在内压和轴力的联合作用下使管坯贴靠模具内部型腔而成形为所需的工件。对于轴线为二维或三维曲线的空心构件，需要先将管材弯曲到零件轴线的形状，然后再放到终成形模具内加压成形出所要求的零件。由于内高压成形最终加工出的空心结构件的截面形状既可以是圆形，也可以是矩形、梯形或其它异型截面，轴线可以是一维的，也可以是二维的，还可以是三维的空间曲线，因此适合于整体成形制造复杂空心构件。但是对于一个复杂截面的空心构件，如果想从管材的圆形截面一步成形出矩形或其他形状截面，当把弯曲到最终零件轴线形状的管材放入模具当中时，在合模过程中管材的某些部位常常会被挤出模具型腔外而形成飞边缺陷，造成废品。同时还可能出现局部区域截面变形量过大或变形不均匀。因此需要设置一个能够制造合理中间形状的工序作为预成形工序，在圆截面和所要成形的矩形或其他形状截面中间设置一个合理的截面来控制变形和壁厚分布。预成形的形状直接关系到空心截面形状尺寸精度、壁厚分布、成形压力和生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种专门用于空心结构件内高压成形的预成形装置，它能够预先合理分配材料，获得合理的预成形管坯截面形状，避免管材飞边缺陷，降低内高压成形过程中的成形压力和缩短内高压成形工作时间，提高工作效率。本发明的技术方案如下一种用于空心结构件内高压成形的预成形装置，它由上模1、下模2和压力机3组成，上模1的上顶面固定连接在压力机3的施压头3-1下端，下模2设置在上模1的下方，上模1由上模底板1-1、左臂上模块1-2、右臂上模块1-3、前臂上模块1-4、左臂上侧内模块1-5、右臂上侧内模块1-6和导向柱1-7组成，呈长条状的左臂上侧内模块1-5和右臂上侧内模块1-6沿前后方向分别分布在上模底板1-1的下表面的左半边和右半边上，左臂上模块1-2固定在左臂上侧内模块1-5左侧的上模底板1-1下表面上，右臂上模块1-3固定在右臂上侧内模块1-6右侧的上模底板1-1下表面上，前臂上模块1-4固定在左臂上侧内模块1-5的前端外和右臂上侧内模块1-6的前端外之间的上模底板1-1下表面上，下模2由下模底板2-1、左臂外侧活动模块2-2、右臂外侧活动模块2-3、前臂下模块2-5、前臂固定模块2-6、前臂活动模块2-7、左臂下模块2-4、右臂下模块2-12、一号油缸2-8、二号油缸2-9、三号油缸2-10和导向孔2-11组成，左臂下模块2-4、右臂下模块2-12和前臂下模块2-5固定在下模底板2-1上表面上，左臂外侧活动模块2-2设置在左臂下模块2-4的左侧，左臂外侧活动模块2-2连接在固定于下模底板2-1上表面上的三号油缸2-10的活塞杆上，右臂外侧活动模块2-3设置在右臂下模块2-12的右侧，右臂外侧活动模块2-3连接在固定于下模底板2-1上表面上的二号油缸2-9的活塞杆上，前臂固定模块2-6固定在前臂下模块2-5前侧，前臂活动模块2-7设置在前臂下模块2-5的后侧并连接在固定于下模底板2-1上表面上的一号油缸2-8的活塞杆上，左臂上模块1-2的下表面、左臂上侧内模块1-5的左表面、左臂下模块2-4的上表面和左臂外侧活动模块2-2的右表面构成第一型腔6，右臂上模块1-3的下表面、右臂上侧内模块1-6的右表面、右臂下模块2-12的上表面和右臂外侧活动模块2-3的左表面构成第二型腔7，前臂上模块1-4的下表面、前臂下模块2-5的上表面、前臂固定模块2-6的后表面和前臂活动模块2-7的前表面构成第三型腔8。本装置使用时，把已经弯曲成所需要的轴线形状的管坯5安装在下模2的左臂外侧活动模块2-2与右臂外侧活动模块2-3和前臂固定模块2-6与前臂活动模块2-7之间，压力机3的施压头3-1向下运动，导向柱1-7插入导向孔2-11，上模1向下扣合在下模2上，管坯5就合模在第一型腔6、第二型腔7和第三型腔8内。施压头3-1继续向下施压，同时一号油缸2-8、二号油缸2-9、三号油缸2-10从管坯5的侧面进行推挤从而使管坯5的截面形状与第一型腔6、第二型腔7和第三型腔8的截面形状相同，即完成了管坯5的预成型。由于在合模之前能把活动模块向后退来扩大型腔的空间，合模后再使活动模块压紧管坯5，管坯5的变形是逐渐完成的，因此不会出现管飞边的缺陷，也不会出现局部区域截面变形量过大或变形不均匀。另外本发明的装置采用了液压驱动的结构，滑动模块通过液压驱动来控制运动，可以准确控制行程尺寸，很方便地动态准确控制型腔水平方向的尺寸，能够实现很高的控制精度，垂直方向的型腔尺寸通过合模的高度来控制。本装置具有工作效率高，适用性强的优点，在各种结构的轻量化制造中具有广阔的应用前景。
图1是本发明的结构示意图，图2是图1中上模1的仰视结构示意图，图3是图1中下模2的俯视图，图4是第一型腔6的组成结构示意图，图5是第二型腔7的组成结构示意图，图6是第三型腔8的组成结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1至图6具体说明本实施方式。它由上模1、下模2和压力机3组成，上模1的上顶面固定连接在压力机3的施压头3-1下端，下模2设置在上模1的下方，上模1由上模底板1-1、左臂上模块1-2、右臂上模块1-3、前臂上模块1-4、左臂上侧内模块1-5、右臂上侧内模块1-6和导向柱1-7组成，呈长条状的左臂上侧内模块1-5和右臂上侧内模块1-6分别前后方向分布在上模底板1-1的下表面的左半边和右半边上，左臂上模块1-2固定在左臂上侧内模块1-5左侧的上模底板1-1下表面上，右臂上模块1-3固定在右臂上侧内模块1-6右侧的上模底板1-1下表面上，前臂上模块1-4固定在左臂上侧内模块1-5的前端外和右臂上侧内模块1-6的前端外之间的上模底板1-1下表面上，下模2由下模底板2-1、左臂外侧活动模块2-2、右臂外侧活动模块2-3、前臂下模块2-5、前臂固定模块2-6、前臂活动模块2-7、左臂下模块2-4、右臂下模块2-12、一号油缸2-8、二号油缸2-9、三号油缸2-10和导向孔2-11组成，左臂下模块2-4、右臂下模块2-12和前臂下模块2-5固定在下模底板2-1上表面上，左臂外侧活动模块2-2设置在左臂下模块2-4的左侧，左臂外侧活动模块2-2连接在固定于下模底板2-1上表面上的三号油缸2-10的活塞杆上，右臂外侧活动模块2-3设置在右臂下模块2-12的右侧，右臂外侧活动模块2-3连接在固定于下模底板2-1上表面上的二号油缸2-9的活塞杆上，前臂固定模块2-6固定在前臂下模块2-5前侧，前臂活动模块2-7设置在前臂下模块2-5的后侧并连接在固定于下模底板2-1上表面上的一号油缸2-8的活塞杆上，左臂上模块1-2的下表面、左臂上侧内模块1-5的左表面、左臂下模块2-4的上表面和左臂外侧活动模块2-2的右表面构成第一型腔6，右臂上模块1-3的下表面、右臂上侧内模块1-6的右表面、右臂下模块2-12的上表面和右臂外侧活动模块2-3的左表面构成第二型腔7，前臂上模块1-4的下表面、前臂下模块2-5的上表面、前臂固定模块2-6的后表面和前臂活动模块2-7的前表面构成第三型腔8。
具体实施方式
二下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是它还包括左角滑动模块1-8、右角滑动模块1-9、四号油缸1-10和五号油缸1-11，左角滑动模块1-8设置在左臂上模块1-2与前臂上模块1-4连接处的左前侧，左角滑动模块1-8连接在固定于上模底板1-1下表面上的四号油缸1-10的活塞杆上，右角滑动模块1-9设置在右臂上模块1-3与前臂上模块1-4连接处的右前侧，右角滑动模块1-9连接在固定于上模底板1-1下表面上的五号油缸1-11的活塞杆上。如此设置，有利于管坯5在边角处的成形。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。左角滑动模块1-8、右角滑动模块1-9、四号油缸1-10和五号油缸1-11也可以设置在下模2上，另外下模2上还可以设置多组油缸和滑动模块以便轴线形状复杂的空心结构件的成形。
具体实施方式
三下面结合图4至图6具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是第一型腔6、第二型腔7和第三型腔8的截面形状为矩形、正方形、梯形、椭圆形、多边形、或曲面形。本实施方式通过改变参与成型的上下左右四个表面的形状来组成各种截面形状的型腔，从而完成各种截面形状管材的预成形。
权利要求
1.一种用于空心结构件内高压成形的预成形装置，它由上模(1)、下模(2)和压力机(3)组成，上模(1)的上顶面固定连接在压力机(3)的施压头(3-1)下端，下模(2)设置在上模(1)的下方，其特征在于上模(1)由上模底板(1-1)、左臂上模块(1-2)、右臂上模块(1-3)、前臂上模块(1-4)、左臂上侧内模块(1-5)、右臂上侧内模块(1-6)和导向柱(1-7)组成，呈长条状的左臂上侧内模块(1-5)和右臂上侧内模块(1-6)沿前后方向分别分布在上模底板(1-1)的下表面的左半边和右半边上，左臂上模块(1-2)固定在左臂上侧内模块(1-5)左侧的上模底板(1-1)下表面上，右臂上模块(1-3)固定在右臂上侧内模块(1-6)右侧的上模底板(1-1)下表面上，前臂上模块(1-4)固定在左臂上侧内模块(1-5)的前端外和右臂上侧内模块(1-6)的前端外之间的上模底板(1-1)下表面上，下模(2)由下模底板(2-1)、左臂外侧活动模块(2-2)、右臂外侧活动模块(2-3)、前臂下模块(2-5)、前臂固定模块(2-6)、前臂活动模块(2-7)、左臂下模块(2-4)、右臂下模块(2-12)、一号油缸(2-8)、二号油缸(2-9)、三号油缸(2-10)和导向孔(2-11)组成，左臂下模块(2-4)、右臂下模块(2-12)和前臂下模块(2-5)固定在下模底板(2-1)上表面上，左臂外侧活动模块(2-2)设置在左臂下模块(2-4)的左侧，左臂外侧活动模块(2-2)连接在固定于下模底板(2-1)上表面上的三号油缸(2-10)的活塞杆上，右臂外侧活动模块(2-3)设置在右臂下模块(2-12)的右侧，右臂外侧活动模块(2-3)连接在固定于下模底板(2-1)上表面上的二号油缸(2-9)的活塞杆上，前臂固定模块(2-6)固定在前臂下模块(2-5)前侧，前臂活动模块(2-7)设置在前臂下模块(2-5)的后侧并连接在固定于下模底板(2-1)上表面上的一号油缸(2-8)的活塞杆上，左臂上模块(1-2)的下表面、左臂上侧内模块(1-5)的左表面、左臂下模块(2-4)的上表面和左臂外侧活动模块(2-2)的右表面构成第一型腔(6)，右臂上模块(1-3)的下表面、右臂上侧内模块(1-6)的右表面、右臂下模块(2-12)的上表面和右臂外侧活动模块(2-3)的左表面构成第二型腔(7)，前臂上模块(1-4)的下表面、前臂下模块(2-5)的上表面、前臂固定模块(2-6)的后表面和前臂活动模块(2-7)的前表面构成第三型腔(8)。
2.根据权利要求1所述的一种用于空心结构件内高压成形的预成形装置，其特征在于它还包括左角滑动模块(1-8)、右角滑动模块(1-9)、四号油缸(1-10)和五号油缸(1-11)，左角滑动模块(1-8)设置在左臂上模块(1-2)与前臂上模块(1-4)连接处的左前侧，左角滑动模块(1-8)连接在固定于上模底板(1-1)下表面上的四号油缸(1-10)的活塞杆上，右角滑动模块(1-9)设置在右臂上模块(1-3)与前臂上模块(1-4)连接处的右前侧，右角滑动模块(1-9)连接在固定于上模底板(1-1)下表面上的五号油缸(1-11)的活塞杆上。
3.根据权利要求1所述的一种用于空心结构件内高压成形的预成形装置，其特征在于第一型腔(6)、第二型腔(7)和第三型腔(8)的截面形状为矩形、正方形、梯形、椭圆形、多边形、或曲面形。
全文摘要
本发明公开专用于空心结构件内高压成形的预成形装置。一种用于空心结构件内高压成形的预成形装置由上模、下模和压力机组成，上模的上顶面固定连接在压力机的施压头下端，左臂上模块的下表面、左臂上侧内模块的左表面、左臂下模块的上表面和左臂外侧活动模块的右表面构成第一型腔，右臂上模块的下表面、右臂上侧内模块的右表面、右臂下模块的上表面和右臂外侧活动模块的左表面构成第二型腔，前臂上模块的下表面、前臂下模块的上表面、前臂固定模块的后表面和前臂活动模块的前表面构成第三型腔。通过油缸驱动活动模块运动和压力机驱动上模的运动来改变型腔尺寸从而使管材成型。本装置具有预先合理分配材料，避免出现飞边缺陷的优点。
文档编号B21D26/033GK1644263SQ20051000964
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月19日 优先权日2005年1月19日
发明者苑世剑, 韩聪 申请人:哈尔滨工业大学