回转体件充液成形装置及成形方法与流程

本发明涉及一种软模成形技术，具体地，涉及一种回转体件的成形装置及工艺，特别是一种回转体件充液成形装置及成形方法。

背景技术：

变曲率回转体件(截面由不同半径圆弧构成的旋转体回转体件)是航天型号产品动力系统中重要的核心部，其结构特征为由不同曲率半径构成的回转体零件，对于发射火箭及卫星起到重要作用。因规格种类较多，所需要的成形模具规格繁多，目前航天领域对于变曲率回转体件采用钢模拉深成形技术，该技术由于存在悬空区，往往导致板料受到局部失稳而产生壁厚减薄或起皱等缺陷，从而影响产品壁厚均匀性及后续的装配制造。

充液成形是一种软模成形技术，可实现柔性塑性加工。适合生产形状复杂、批量小、尺寸及形状多变的板材零件。由于航空航天及汽车制造业发展的需求，又得益于液压密封技术的进步，近年来获得了重要突破，得到快速发展。板材液力成形技术随着汽车业与航天、航空业大量采用形状复杂的结构件而迅速发展，一些新的成形工艺不断出现，技术发展日新月异，大大扩展了充液成形工艺的范围，这些新工艺的出现，提高了生产效率，改善了板料的成形性能。

专利文献cn102641954b公开了一种拉深模，包括凹模结构，压边圈结构和凸模结构。本拉深模工作时，凸模轴通过一对锥齿轮和键带动转动起来，凹模下降，压边圈结构处在未工作状态，当凹模靠近压边圈结构时，压边圈的液压力使板料与下转盘结构和凹模贴紧，然后一起下降，当板件接触到凸模轴时，凸模轴带动板件转动，凹模、上转盘结构、下转盘结构被板件带动一起转动，同时凹模和下转盘结构继续下降直至拉深成型。据该专利文献自述，可降低板料的极限拉深系数，充分发挥材料的潜能，降低对材料成形性能的要求，极大的节约昂贵的板材，特别是先进高强度板材。但是该专利文献提供的结构在钢模拉深过程中，侧壁处易产生起皱波纹，导致后续车削加工性能较差，而且钢模容易存在壁厚不均匀的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种回转体件充液成形装置及成形方法。

根据本发明提供的回转体件充液成形装置，包含阳模、阴模以及压边圈；

阴模上设置有腔体与第一输液管路，所述腔体贯穿阴模上端面；

腔体内部形成盛液空间，第一输液管路与盛液空间相互连通；

压边圈与阴模之间形成压板间隙；压板间隙的高度能够调节；

压边圈上设置有中心通孔，阳模贯穿所述中心通孔到达盛液空间内。

优选地，所述腔体为回转体；腔体壁面形成导向部与贴合成形部；

沿腔体回转轮廓延伸方向，阴模上端面、导向部、贴合成形部依次光滑过渡连接；

阴模轴向横截面上，阴模上端面与导向部之间存在导向角α，所述导向角α为钝角。

优选地，贴合成形部沿回转轮廓延伸方向曲率存在变化；

阳模型面与阴模型面相匹配。

优选地，压边圈包含压边内圈与压边外圈；

压边内圈与压边外圈可拆卸连接。

优选地，还包含阴模模架；

阴模模架与阴模可拆卸连接。

优选地，阴模模架上设置有第二输液管路；

第一输液管路与第二输液管路这两个输液管路之间通过密封圈连接。

优选地，还包含液压机；所述液压机包含主滑块、上压边滑块以及下台面；

阳模、压边圈、阴模分别与主滑块、上压边滑块、下台面相连。

优选地，第一输液管路与盛液空间的连通口位于腔体的底端。

本发明还提供了一种使用上述的回转体件充液成形装置的成形方法，包含以下步骤：

步骤s1：根据需要进行加工成形的回转体件的直径选用相匹配的压边内圈与阴模；

步骤s2：将选用的压边内圈、阴模分别与压边外圈、阴模模架固定连接，第一输液管路与第二输液管路连接处安装密封圈并使孔口位置对齐；

步骤s3：在阴模上端面上放置板料，将阳模、阴模模架、压边圈分别与主滑块、下台面、上压边滑块固定连接，以阳模为基准，调整压边圈与阴模之间的压板间隙；

步骤s4：通过输液管路向盛液空间中充液至与板料齐平，启动液压机，压边圈合模；

步骤s5：阳模下行至与板料贴合后，液压机实施液压加载，随着拉深高度增加，盛液空间压力同步变化；

步骤s6：板料拉深至最终高度后保持液压加载，并由阳模施加拉深力，使得板料同时与阳模、阴模贴合，对板料进行整形以获得回转体件；

步骤s7：输液管路卸压，液压机回程后取出成形的回转体件。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中阳模型面与阴模型面相匹配，对拉深零件最终型面进行整形，可替代一部分充液压力的整形效果，有效降低充液压力，提高产品尺寸精度。

2、采用与阳模型面相匹配的阴模型面，可有效减小充液内腔容积，减少充液过程设备能耗。

3、阴模入口设置导向角α，且α>90°，对材料流入阴模进行导向，可提高成形过程板料贴模效果，有效降低悬空区材料失稳趋势，提高成形后产品壁厚均匀性。

4、压边圈与阴模设计成分体结构，实现互换性，可在一次安装后满足不同尺寸、规格回转体件的成形需求，提高装置的适用范围及生产效率。

5、本发明能在一套装置上完成变曲率回转体件的充液成形，减少了传统钢模成形中所需不同道次退火工序，成形零件壁厚减薄量较小且厚度分布均匀，提高了回转体件的加工效率和尺寸精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的回转体件充液成形装置半剖图；

图2为本发明提供的回转体件充液成形装置立体图；

图3为板料成形加工前示意图；

图4为板料成形加工中示意图；

图5为板料加工成目标回转体件示意图。

图中示出：

阳模1阴模模架4

压边圈2输液管路5

压边内圈21第一输液管路51

压边外圈22第二输液管路52

阴模3密封圈6

腔体300板料7

导向部31主滑块81

贴合成形部32上压边滑块82

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2所示，实施例中，本发明提供的回转体件充液成形装置包含阳模1、阴模3、阴模模架4以及压边圈2，其中压边圈2又包含压边内圈21与压边外圈22。阴模3与阴模模架4之间、压边内圈21与压边外圈22之间均通过紧固件连接。阴模3上设置有腔体300与第一输液管路51，腔体300贯穿阴模3上端面，腔体300的内部形成盛液空间，第一输液管路51与盛液空间相互连通，且连通口位于腔体300的底端。另外，阴模模架4上设置有第二输液管路52，在对阴模3与阴模模架4进行装配时，第一输液管路51与第二输液管路52这两个输液管路5之间孔口相互对齐，并通过密封圈6连接。压边圈2与阴模3之间形成压板间隙，实际使用过程中，板料7放置在所述压板间隙内，为方便装入板料7以及适应不同壁厚板料7的加工，压板间隙是能够调节的。压边圈2上设置有中心通孔，阳模1能够贯穿所述中心通孔到达盛液空间内。此外，如图3所示，本发明还包含液压机，所述液压机包含主滑块81、上压边滑块82以及下台面，对板料7进行加工时，液压机的主滑块81、上压边滑块82分别与阳模1、压边圈2固定，而阴模模架4则放置在液压机的下台面上。

阴模3与阴模模架4之间、压边内圈21与压边外圈22之间通过紧固件以可拆卸的方式连接在一起，有利于更换不同型号规格的阴模3与压边内圈21，以适应不同型号规格的回转体件的加工，从而实现回转体件的一次成型，消除传统中间退货处理，提高零件成形精度和效率，同时，还大大节省了本发明的制造成本。实际使用过程中，压边圈2将板料7压在阴模3上，板料7覆盖腔体300的上端开口，通过输液管路5向盛液空间内充入高压液体，形成内高压成形，降低悬空区材料失稳趋势，阳模1在液压机主滑块81的推动下向下运动加工板料7，实现单道次成形。为适应需要加工的回转体件的形状，阴模3的腔体300也为回转体，腔体300壁面形成导向部31与贴合成形部32，沿腔体300回转轮廓延伸方向，阴模3上端面、导向部31、贴合成形部32依次光滑过渡连接。为提高成形过程板料7贴模效果，降低悬空区材料失稳趋势，阴模3轴向横截面上，阴模3上端面与导向部31之间存在导向角α，所述导向角α为钝角。优选地，贴合成形部32的曲率存在变化，以适应变曲率回转体件的加工；此外，阳模1型面与阴模3型面相匹配，也就是说，阴模3型面的圆角与阳模1型面上的圆角相匹配，该结构可以对拉深后的板料7最终型面进行整形，可替代一部分充液压力的整形效果，有效降低盛液空间中的充液压力，减少充液过程设备能耗，提高产品尺寸精度。优选例中，压边圈2还可以是一体成型的，阴模3与阴模模架4之间也可以一体成型，但是这种结构会导致不同规格型号的回转体件需要对应专用的模具，大大增加了模具的制造成本。优选地，第一输液管路51与盛液空间的连通口也可以位于除腔体300底端的其它位置，但可能导致液体作用于板料7上的压力不平衡导致加工质量降低。

本发明还提供了一种使用上述回转体件充液成形装置的成形方法，包含以下步骤：步骤s1：根据需要进行加工成形的回转体件的直径选用相匹配的压边内圈21与阴模3；步骤s2：如图3所示，将选用的压边内圈21、阴模3分别与压边外圈22、阴模模架4固定连接，第一输液管路51与第二输液管路52连接处安装密封圈6并使孔口位置对齐；步骤s3：在阴模3上端面上放置板料7，将阳模1、阴模模架4、压边圈2分别与主滑块81、下台面、上压边滑块82固定连接，以阳模1为基准，调整压边圈2与阴模3之间的压板间隙；步骤s4：通过输液管路5向盛液空间中充液至与板料7齐平，启动液压机，压边圈2合模；步骤s5：如图4所示，阳模1下行至与板料7贴合后，液压机实施液压加载，随着拉深高度增加，盛液空间压力同步变化；步骤s6：如图5所示，板料7拉深至最终高度后保持液压加载，并由阳模1施加拉深力，使得板料7同时与阳模1、阴模3贴合，对板料7进行整形以获得回转体件；步骤s7：输液管路5卸压，液压机回程后取出成形的回转体件。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。