一种波浪式液压加载方法与流程

本发明属于机械工程领域，涉及一种脉动液压成形方法，特别是一种用于金属板坯和开口空心零件的脉动液压成形方法，材料包括镁合金、铝合金、钛合金等有色金属以及其它黑色金属。

背景技术：

在汽车、飞机、航天等领域，零件“轻量化”技术研究是当前的研究热点。如何在保证低成本条件下，并采用简便的方法制造重量轻、强度高、质量好的零件，以满足节能环保的要求，是该领域迫切解决的关键技术。金属板材或管材的塑性成形技术能获得重量轻、强度高的零件，但许多优质的金属材料室温下塑性较差，塑性成形极限很低。因此需要配备加热设备，使金属板材或管材在高温下完成塑性成形。然而，高温成形方法又具有装置复杂、操作危险、成本高，金属高温易被氧化等缺点。在此背景下，业内提出了液压成形技术。

液压成形技术是以液体代替凸模或凹模，在高压液体或压力机的作用下使金属板材发生塑性变形，进而成形为所需零件的一种先进技术。该技术具有成形极限高、成形零件质量好、精度高，能成形复杂开口零件等优点，在工业领域和试验研究领域均得到了广泛的应用。目前，液压成形方法主要有机械-液压拉深、压力润滑拉深、径向推力充液拉深等成形方法，液压力的加载方式均以恒定液压加载、线性液压加载等简单加载方式为主。研究表明，简单液压力的加载方式下获得的零件壁厚分布不够均匀，容易破裂，成形性能差。为此，2001年，日本的Rikimaru教授提出脉动液压加载方式的新成形技术—脉动液压成形技术。基于该技术，国内学者杨连发等研究了管材的成形性能，得出了脉动液压加载方式下，金属零件的冷成形性能可以大幅度提高的结论。目前，关于金属板材脉动液压成形方面的研究还不多，相关报道也还鲜见。日本学者Yogo基于计算机技术，开发了一种脉动液压成形系统，但是该系统具有设备昂贵、方法复杂、操作不便、实用环境要求高等缺点，很难推广。国内杨连发教授提出了一种用于产生脉动液压力的方法，该方法能实现简单脉动液压加载，但成形过程中液压加载不规律，脉动参数(振幅、周期)难保证。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种方法简便、成本低廉、过程可靠、成形质量高、对使用环境要求低、易于推广的金属板材脉动液压成形方法。

本发明的波浪式液压加载方法，其特征在于：包括如下步骤：

1、将增压活塞装入缸体口部，当密封圈完全进入缸体时保持该高度；

2、利用增压活塞上部的进液口通过手动液压泵将液体注入型腔中，直至液面与增压活塞上端的沉孔底面(工作表面)相平，停止加液；

3、将板坯定位好放置在工作表面上，盖上压边圈；

4、安装好齿轮齿条以及波浪轮，成形装置与单动压力机配合使用；

5、启动压力机，压力机作用压边圈对板坯进行压边，同时压边圈将压力传递给增压活塞，推动增压活塞下移，挤压缸体内的液体，以获得所需的成形液压力；

6、一定压力的液体通过细长通液孔流向板坯周围，对板坯产生径向推力，以提高金属材料的径向流动性；

7、随着增压活塞的下移，齿条与齿轮啮合作用，带动波浪轮旋转，使活塞杆产生直线往复运动，获得所需要的脉动液压；

8、随着型腔内液体压力的增大，压边圈有上浮的趋势，此时液体流经板坯与工作表面之间，对两者进行液体润滑；

9、在成形液压力和脉动液压的共同作用下，板坯逐步成形，最终实现板材脉动液压成形过程。

本发明与现有技术相比其有益效果是：：方法简单实用、成本低廉、过程可靠、成形极限高、零件质量好、对使用环境要求低、不需要特殊的设备，易于推广。

为了更好实施本发明方法，本发明提供了以液体代替凸模和以液体代替凹模时的两种板材脉动液压成形装置，装置的发明内容在具体实施方式中再进行阐述。

附图说明

图1为本发明板材脉动液压成形方法的原理示意图；

图2为实施例中所用的圆形金属板坯示意图；

图3为实施例中所用的矩形金属板坯示意图；

图4(a)为本实施例1中以液体代替凸模时的板材脉动液压成形装置主视图；

图4(b)为本实施例1中以液体代替凸模时的板材脉动液压成形装置主视图；

图5为本实施例2中以液体代替凹模时的板材脉动液压成形装置示意图；

图6为实施例中增压活塞的示意图。

图中：压边圈1，增压活塞2，板坯3，液体4，型腔5，缸体6，密封圈7，活塞杆8，连接螺钉9，连杆10，滚动轴承11，齿轮12，波浪轮13，齿条14，底板15，凸模16，沉孔17，工作表面18，.细长通液孔19，进液口20，外压力F。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述。

实施例1：

如图4(a)，图4(b)和图6所示，将缸体6、波浪轮13、齿条14、带滚动轴承11的活塞杆8等零件装配好；将增压活塞2装入缸体6口部，当密封圈7完全进入缸体6时，保持该高度；通过增压活2上的进液口20，利用手动液压泵将液体4注入装置型腔5中，直至液面与工作表面18相平，停止加液；将图2或图3所示的金属板坯3放置在增压活塞2上端的工作表面18上并定位好，然后盖上压边圈1；压边圈1在外力F的作用下对板坯3进行压边，同时压边圈1将压力传递给增压活塞2，推动增压活塞2下移挤压缸体6内的液体，以获得成形所需的高压液体4；高压液体4直接作用在金属板坯3上，板坯3开始逐渐成形；同时高压液体4通过细长通液孔19流向板坯3周围，对板坯3产生径向推力，板坯3的径向流动性增强；增压活塞2下移的同时，齿条14与齿轮12啮合作用，带动波浪轮13旋转，使活塞杆8产生直线往复运动，获得所需要的脉动液压；随着型腔5内液体压力的增大，压边圈1有上浮的趋势，此时液体流经板坯3与工作表面18之间，对两者进行液体润滑，以减小两者间的摩擦力；金属板坯3在高压液体、径向推力、液体润滑、脉动液压的共同作用下最终成形；成形过程中，可以通过设置在进液口20上的压力表获知型腔5中的实时压力值。

实施例2：

如图5和图6所示，将缸体6、波浪轮13、齿条14、带滚动轴承11的活塞杆8等零件装配好；将增压活塞2装入缸体6并压入底部后，采用相应措施将增压活塞2和缸体6紧固，此时两者不能相对移动；采用与实施例1中相同的方法，将型腔5中的气体全部排出后，安放好图2或图3所示的板坯3并盖上压边圈1；用螺钉9将压边圈1和增压活塞2连接起来，并利用数显扭力扳手拧紧螺钉9，获得需要的压边力；将凸模16放入压边圈1的中心孔内，借助外力F，使凸模16下行对板坯3进行拉深；同时，利用手动液压泵，通过进液口20不断向型腔5内注入液体4，直到型腔4内获得所需的液压力值；一定压力的液体直接作用在板坯3下表面，使板坯3上表面与凸模16紧紧的贴紧，两者形成良好的摩擦保持效应，避免成形过程中板坯相对凸模发生偏移；外力F使凸模16下移的同时，也推动齿条14下移(图5中未画出)，最终使活塞杆8做直线往复运动，形成脉动液压；与实施例1类似，金属板坯3在高压液体、径向推力、液体润滑、有益摩擦、脉动液压的共同作用下最终成形；进液口20 处设置有压力表和溢流阀，用于获知型腔5中液体的实时压力值和释放过多的液体。