专利名称：一种变合模力的管材内高压成形装置和方法
技术领域：
本发明属于管材内高压成形技术领域，特别涉及一种用于管材内高压成形的成形方法。
背景技术：
管材内高压成形是通过上、下模合模后，往模具型腔内充入一定压力的成形介质，同时，左、右两侧推头把管坯材料从左、右两侧送往模具型腔，在成形介质的压力和推头补料的共同作用下，通过内部加压和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔，从而实现零件成形的一种先进的成形方法。该成形方法相对于传统成形方法具有重量轻，节约材料，减少后续机械加工和组装焊接量、减少零件和模具数量，降低模具费用、零件表面质量和机械性能高，疲劳强度高，刚度好等一系列的优点。例如CN2427399Y，CN101618415A中就公开了这种管材的成型方法和装置。传统的管材内高压成形方法在模具合模时合模力就为大于零件克服最大工作压力时所需的合模抗力，且这一合模力为一恒定值，造成对机器保压要求高，特别是大体积的内高压成形件因充液时间长，往往造成因机器保压性能不好，造成成形时抬模现象，严重影响加工零件的产品质量和机器的安全，同时，恒定的合模力且这合模力为最大值时往往造成管坯与模具表面摩擦力大，零件补料、走料困难，容易在变形较大处产生破裂，零件成形介质的压力要求高，造成所需机器的合模力相对较大，对润滑的要求也相对较高，对管坯材料性能要求都比较高，因压力高对模具材料和性能、模具的加工精度均要求高，对密封要求也高，使增压器的结构和性能要求高，使薄壁、变形大、形状复杂零件的成形相对比较困难，也增大了合模抗力和左右推头的推力，机器合模力增大，也增大了机器的加工难度和制造成本，同时，成形介质压力高使充液时间和泄压时间加长，降低了生产效率。总而言之，寻找一种切实可行的用于管材内高压成形的合模方法迫在眉睫。本发明目的正是为了克服传统恒定合模力管材内高压成形所需压力高、对机器性能、模具性能、密封性能、模具润滑性能要求高，机器成本高、易产生抬模、成形零件压力高、不能成形大变形复杂零件、工作效率低等缺点，提供一种合模力小、成形介质压力要求低、对机器、模具性能要求不高、生产效率高的新的变合模力的管材内高压成形方法。
发明内容
本发明是采用如下方式来解决上述问题的:
初始阶段:上模在上部原始位置，下模在下部原始位置，左右推头均处于左、右原始位置，管坯处于下模型腔；
基本成形阶段:液压机活动横梁合模加压，当合模达到所设置的初始发讯压力时，侧推缸带动左、右推头前进；当所述左、右推头到达管口设定位置时，充液装置通过内置于推头内的通道向管坯型腔充液，同时排出管坯型腔内的空气；达到预定的充液时间时，系统发讯，左、右推头继续前进，在管口形成密闭型腔；当所述密闭型腔内压力达到预定的压力时，系统发讯，充液停止；
增压器往管坯型腔内注入 一定压力的中低压成形介质，此时合模力依时间由比例溢流阀控制，初始阶段，合模力处于较小值；在保证左、右推头补料，内压、合模力合理范围内不产生死皱、不产生抬模的前提的加载路径下，管坯料充分走料，基本填满模具型腔，只有局部少数大变形区没填满，此时，因合模力较小，管坯充分补料，使管坯厚度几乎没有减薄，并在变形区形成对后续成形有利的有益皱，使变形压力降低，管坯厚度减薄少；
后续增加合模力，以防止抬模现象的发生，同时，管坯逐步填满大变形区，零件基本成形；为保证管坯完全贴合模具型腔，继续逐步提高合模力，以适应增压器增压压力的提高，当达到最大增压压力时，合模力也达到最高值，此时，管坯已经完全贴合模具型腔；
整形阶段:为防止零件贴合模具表面时产生反弹现象，要求系统在最高压力、最大合模力状态下保压一段时间，使管坯完全稳定贴合模具表面；
复位阶段:增压器退回，模具型腔压力迅速下降，左、右推头退回，上模抬起，取出零件，从而整个成形过程完成。本发明变合模力的管材内高压成形方法与已有定合模力的管材内高压成形方法技术相比，具有以下优点:
1、由于在成形过程中采用变合模力，使保压时间明显缩短，对机器的保压性能要求明显降低，同时，管坯与模具表面摩擦力减小，零件补料容易，需要零件成形介质的压力比恒定合模力时显著减小，所需的合模力相对较低，机器吨位减小，左右推头的推力减小，降低了机器的制造成本和加工难度，同时不容易产生抬模现象。2、由于开始阶段补料充分，使成形压力和整形压力显著降低，加工出的零件不易产生破裂等缺陷，使薄壁、变形大、形状复杂零件的成形相对比较容易。对润滑的要求也相对较低，对管坯材料性能要求也降低，对模具材料和性能、模具的加工精度要求、密封要求也相对降低，对增压器的结构和压力等性能要求降低。3、管材零件成形介 质的压力降低，使充液时间和泄压时间、增压时间显著缩短，明显提闻了生广效率。4、采用变合模力的成形方法，可显著降低机器合模时处于高压的时间，降低电机功率消耗，做到节能增效。5、可以显著提高成形零件的质量。由于低压状态下补料充分，材料流动性增强，胀形时的减薄量显著降低，疲劳强度高，刚性好。
图1、为本发明变合模力的管材内高压成形方法的结构示意图。图2a_d为本发明变合模力的管材内高压成形方法的工作过程示意图。
具体实施例方式现结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述:
如图1所示结构:1为上模，2为下模，3为模具型腔，4为左推头，5为右推头，6为增压器，7为管坯，8为充液装置，9为活动横梁，10为注水通道。F为合模力，P为模具型腔的工作压力。首先，原始位置，上模在上位置，下模在下部原始位置，左、右推头均处于左、右原始位置，管坯处于下模型腔(如图2a所示)。工作时液压机活动横梁合模加压，当达到所设置的初始发讯压力时，侧推缸带动左、右推头前进，到达管口设定位置时，充液装置通过内置于推头内的通道向管坯型腔充液，同时排出型腔内的空气，达到设定充液时间时，系统发讯，左、右推头继续前进，在管口形成密闭型腔，当型腔内压力达到一定压力时，系统发讯，充液停止，增压器往管坯型腔内注入一定压力的中低压成形介质，此时合模力依时间由比例溢流阀控制，初始阶段，合模力处于较小值，在保证左、右推头补料，内压、合模力合理范围内不产生死皱、不产生抬模的前提的加载路径下，管坯料充分走料，基本填满模具型腔，只有局部少数大变形区没填满，此时，因合模力较小，管坯充分补料，使管坯厚度几乎没有减薄，特别在某些变形区形成对后续成形有利的有益皱，使变形压力降低，管坯厚度减薄少。随着后续增压压力的提高，相应的合模力也相应提高，以防止抬模现象的发生，同时，管坯逐步填满大变形区，零件基本成形(如图2b所示)。最后阶段，为保证管坯完全贴合模具型腔，逐步提高合模力，以适应增压器增压压力的提高，当达到最大增压压力时，合模力也达到最高值，此时，管坯已经完全贴合模具型腔。零件最终成形，为防止零件贴合模具表面时产生反 弹现象，要求系统在最高压力、最大合模力状态下保压一段时间，使管坯完全稳定贴合模具表面，这段叫整形(如图2c所示)。整形完成后，增压器退回，模具型腔压力迅速下降，左、右推头退回，上模抬起，取出零件，从而整个成形过程完成(如图2d所示)。在整个成形过程中，在初期补料阶段，中期成形阶段，后期整形阶段，系统的合模力从小到大逐步递增，到整形阶段合模力达到最大，依据零件整个成形过程实现变合模力内高压成形工艺过程。
权利要求
1.一种管材内高压成形方法:其特征在于:上下模合模后，往模具型腔内充入一定压力的成形介质，同时，左右两侧推头把管坯材料从左右两侧送往模具型腔，在成形介质的压力和推头补料的共同作用下，通过内部加压和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔，实现零件成形。
2.一种变合模力的管材内高压成形方法:其包括如下步骤: 初始阶段:上模在上部原始位置，下模在下部原始位置，左右推头均处于左右原始位置，管坯处于下模型腔； 基本成形阶段:液压机活动横梁合模加压，当合模达到所设置的初始发讯压力时，侧推缸带动左、右推头前进；当所述左、右推头到达管口设定位置时，充液装置通过内置于推头内的通道向管坯型腔充液，同时排出管坯型腔内的空气；达到预定的充液时间时，系统发讯，左、右推头继续前进，在管口形成密闭型腔；当所述密闭型腔内压力达到预定的压力时，系统发讯，充液停止； 增压器往管坯型腔内注入一定压力的中低压成形介质，此时合模压力依时间由比例溢流阀控制，初始阶段，合模力处于较小值；在保证左、右推头补料，内压、合模力合理范围内不产生死皱、不产生抬模的前提的加载路径下，管坯料充分走料，基本填满模具型腔，只有局部少数大变形区没填满，此时，因合模力较小，管坯充分补料，使管坯厚度几乎没有减薄，并在变形区形成对后续成形有利的有益皱，使变形压力降低，管坯厚度减薄少； 后续增加合模力，以防止抬模现象的发生，同时，管坯逐步填满大变形区，零件基本成形；为保证管坯完全贴合模具型腔，继续逐步提高合模力，以适应增压器增压压力的提高，当达到最大增压压力时，合模力也达到最高值，此时，管坯已经完全贴合模具型腔； 整形阶段:为防止零件贴合模具表面时产生反弹现象，要求系统在最高压力、最大合模力状态下保压一段时间，使管坯完全稳定贴合模具表面； 复位阶段:增压器退回，模具型腔压力迅速下降，左右推头退回，上模抬起，取出零件，从而整个成形过程完成。
全文摘要
本发明涉及一种变合模力的管材内高压成形方法上、下模合模后，往模具型腔内充入一定压力的成形介质，同时，左、右两侧推头把管坯材料从左、右两侧送往模具型腔，在成形介质的压力和推头补料的共同作用下，通过内部加压和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔使其成形，从而使管坯贴合到模具型腔，实现零件成形。其中在不同阶段采用不同的合模力，从而克服了传统恒定合模力管材内高压成形所需压力高、对机器性能、模具性能、密封性能、模具润滑性能要求高，机器成本高、易产生抬模、成形零件压力高、不能成形大变形复杂零件、工作效率低等缺点。
文档编号B21D26/039GK103212619SQ201310122898
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者李百炼, 刘 文, 蒋广军, 尹修修, 张林优 申请人:宁波帕沃尔精密液压机械有限公司