一种小圆角零件的液压成形装置及方法

1.本发明涉及小圆角零件技术领域，具体而言，涉及一种小圆角零件的液压成形装置及方法。


背景技术：

2.深腔薄壁类钣金零件在航空航天、轨道交通和能源化工等领域中用量极广。这类产品通常称为小圆角零件，其多个表面交汇处的过渡圆角的圆角区域的半径越小，则意味着这类产品的腔体可拥有更大的容纳空间，从而使这类产品形成出的腔体空间利用率更高，结构更为紧凑。但是小圆角零件的成形难度极大，尤其是前述圆角区域成形合格的难度更高，给生产带来了很大的困难。同时，近年来随着各行各业向结构轻量化、体积小型化、高功率化发展趋势越发显著，对小圆角零件的需求十分迫切，但是仍然无法有效解决小圆角零件的圆角区域在成形过程中的减薄破裂和压缩失稳的缺陷问题。


技术实现要素：

3.本发明旨在解决现有技术无法有效解决小圆角零件的圆角区域在成形过程中的减薄破裂和压缩失稳的缺陷问题。
4.为解决上述问题，本发明提供一种小圆角零件的液压成形装置，用于将板料成形为壳体件，包括：
5.凸模，与压力机的第一下压臂连接，所述凸模的底面开设有通孔，所述通孔用于向所述凸模的底面的下方输送液压油，所述凸模的底面设置有密封圈，所述密封圈围绕所述通孔设置；
6.多个侧推板，均设置在所述密封圈的下方，多个所述侧推板围成设定形状的腔体，多个所述侧推板之间呈间距设置，通过所述压力机使多个所述侧推板适于同时向所述腔体移动；
7.多个阻挡结构，与多个所述侧推板一一对应设置，所述阻挡结构用于阻止所述侧推板远离所述腔体；以及
8.底推板，设置在多个所述侧推板的下方，所述底推板与多个所述侧推板联动设置，以在多个所述侧推板同时向所述腔体移动时，所述底推板同时向上移动。
9.可选地，所述的小圆角零件的液压成形装置还包括：
10.多个上推座，分别与所述压力机的第二下压臂连接，多个所述上推座围绕所述凸模设置，所述上推座的底端为第一斜面结构，其中，随着所述上推座的底部向下延伸，所述第一斜面结构的斜面逐渐远离所述凸模；
11.多个下推座，与多个所述侧推板一一对应连接，所述下推座的侧壁设置有第二斜面结构，所述第一斜面结构与所述第二斜面结构一一对应设置，每个所述第二斜面结构的斜面与相应的所述第一斜面结构的斜面平行设置；以及
12.基座，多个所述下推座设置在所述基座上，多个所述下推座适于在所述基座上移
动。
13.可选地，所述下推座的底面开设有凹槽，所述凹槽向上凹陷。
14.可选地，所述第二斜面结构位于所述下推座一侧的侧壁处，所述下推座的另一侧侧壁设置有第三斜面结构，所述第三斜面结构靠近所述底推板设置，所述第三斜面结构与所述第二斜面结构相背设置，其中，随着所述下推座的另一侧侧壁逐渐靠近所述底推板，所述第三斜面结构的斜面高度逐渐降低，
15.所述底推板的底部设置多个第四斜面结构，所述第四斜面结构与所述第三斜面结构一一对应设置，每个所述第三斜面结构的斜面与相应的所述第四斜面结构的斜面平行设置，所述底推板搭接在多个所述第三斜面结构上。
16.可选地，所述阻挡结构包括限位槽和限位块，
17.多个所述限位槽开设在所述基座的顶面上，每个所述下推座置于一个所述限位槽中，所述下推座用于在所述限位槽的内端和外端之间往复滑动，多个所述限位槽围绕所述底推板设置，并且多个所述限位槽的内端在所述底推板的下方交汇连通，
18.所述限位块一一对应设置在所述限位槽内，所述限位块置于所述下推座与所述限位槽的外端之间。
19.可选地，多个所述侧推板彼此相邻的两侧侧壁为第五斜面结构，多个所述侧推板的第五斜面结构相互平行设置，多个所述侧推板的所述第五斜面结构适于相互贴合在一起。
20.可选地，在多个所述侧推板同时向所述腔体移动，并且所述底推板向上移动到最高处时，多个所述侧推板同时与所述底推板呈间隙设置。
21.可选地，在多个所述侧推板同时向所述腔体移动，并且多个所述侧推板相互贴靠在一起的情况下，多个所述侧推板围成的所述腔体的内表面相交处为圆弧过渡。
22.另外，本发明还提供了一种小圆角零件的液压成形方法，使用所述的小圆角零件的液压成形装置，包括：
23.根据壳体件的形状和尺寸，确定多个所述侧推板围成的腔体的形状，以及确定多个所述侧推板之间的间距；
24.根据多个所述侧推板围成的腔体的形状和多个所述侧推板之间的间距，设置相应的多个所述阻挡结构；
25.根据所述壳体件的形状和尺寸，或者根据多个所述侧推板围成的腔体的形状，调整所述密封圈的位置；
26.将板料置于多个所述侧推板的顶部；
27.驱动所述压力机的第一下压臂，使所述凸模向下移动，使所述密封圈将所述板料压紧；
28.向所述通孔注入液压油，将所述板料成形为壳体件；
29.控制压力机使多个所述侧推板和底推板同时向所述腔体移动。
30.可选地，所述控制压力机使多个所述侧推板和底推板同时向所述腔体移动的过程中，保持所述通孔注入的液压油的压力不变，或者增大所述通孔注入的液压油的压力。
31.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
32.本发明中，首先通过通孔输送的液压油使板料的顶部缓慢均匀地向下变形，从而
均匀稳定形成壳体件的主体结构，并在此过程中利用多个阻挡结构阻止侧推板远离腔体，从而保证液压成形出设定形状的壳体件。这样，通过液体介质对板料进行预拉深成形，并利用液体介质作为圆角整形时的内部支撑，尤其利用液压可控，工艺自由度高，同时摩擦小，成形极限高的特点，使板料成形为壳体件的效果好。但考虑到这样仅仅是从板料的一侧对其进行挤压成形，对于远离通孔处的棱边和棱角容易出现液压成形不足，并导致减薄破裂和压缩失稳的情况；为此，通过压力机使多个所述侧推板适于同时向所述腔体移动，并且，底推板与多个所述侧推板联动设置，使所述底推板同时向上移动，这样从壳体件外部，尤其是对远离通孔的棱边和棱角处对壳体件的外部加载，从而采用液体介质成形和外部多方向同步加载方法，使壳体件的棱边棱角成形充分，有效抑制了小圆角零件的圆角区域在成形过程中的减薄破裂及压缩失稳缺陷，从而解决了现有技术中无法有效解决小圆角零件的圆角区域在成形过程中的减薄破裂和压缩失稳的缺陷问题。
附图说明
33.图1为本发明的所述小圆角零件的液压成形装置在进行液压成形前的示意性结构剖视图；
34.图2为本发明的所述小圆角零件的液压成形装置进行液压成形时的示意性结构剖视图；
35.图3为本发明的所述小圆角零件的液压成形装置进行圆角整形时的示意性结构剖视图；
36.图4为图3中的所述小圆角零件的液压成形装置的示意性俯视图；
37.图5为本发明的所述小圆角零件的液压成形方法的示意性流程图；
38.图6为使用本发明的所述小圆角零件的液压成形装置进行液压成形后获得的壳体件的示意性结构图；
39.图7为使用本发明的所述小圆角零件的液压成形装置进行圆角整形后获得的壳体件的示意性结构图。
40.附图标记说明：
41.通孔1、上推座2、凸模3、密封圈4、板料6、侧推板7、第二斜面结构8、底推板9、限位块10、基座11、第一斜面结构12、下推座13、限位槽14、阻挡结构15、第三斜面结构16、第四斜面结构17、第五斜面结构18、壳体件19。
具体实施方式
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
43.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
46.为解决上述技术问题，如图1至图7所示，本实施例提供了一种小圆角零件的液压成形装置，用于将板料6成形为壳体件19，包括：
47.凸模3，与压力机的第一下压臂连接，所述凸模3的底面开设有通孔1，所述通孔1用于向所述凸模3的底面的下方输送液压油，所述凸模3的底面设置有密封圈4，所述密封圈4围绕所述通孔1设置；
48.多个侧推板7，均设置在所述密封圈4的下方，多个所述侧推板7围成设定形状的腔体，多个所述侧推板7之间呈间距设置，通过所述压力机使多个所述侧推板7适于同时向所述腔体移动；
49.多个阻挡结构15，与多个所述侧推板7一一对应设置，所述阻挡结构15用于阻止所述侧推板7远离所述腔体；以及
50.底推板9，设置在多个所述侧推板7的下方，所述底推板9与多个所述侧推板7联动设置，以在多个所述侧推板7同时向所述腔体移动时，所述底推板9同时向上移动。
51.需要说明的是，这里的通孔1通过相应的管路与液压站连接，通过液压站向通孔1输送液压油。
52.这里的侧推板7可以是四个，从而形成长方体状的壳体件19。
53.另外，这里的壳体件19可以是指其顶面开设有凹腔的薄壁壳体结构。
54.使用时，根据壳体件19的形状和尺寸，确定多个所述侧推板7围成的腔体的形状，以及确定多个所述侧推板7之间的间距。
55.根据多个所述侧推板7围成的腔体的形状和多个所述侧推板7之间的间距，设置相应的多个所述阻挡结构15，以阻止所述侧推板7远离所述腔体；
56.根据所述壳体件19的形状和尺寸，或者根据多个所述侧推板7围成的腔体的形状，调整所述密封圈4的位置，以确保在凸模3向下压之后，密封圈4和板料6能够将通孔1射出的液压油完全密封。
57.将板料6置于多个所述侧推板7的顶部；
58.驱动所述压力机的第一下压臂，使所述凸模3向下移动，使所述密封圈4将所述板料6压紧；
59.向所述通孔1注入液压油，将所述板料6成形为壳体件19；
60.控制压力机使多个所述侧推板7和底推板9同时向所述腔体移动，以对所述壳体的外表面进行挤压。从而将该壳体件19的过渡圆角挤压充分。
61.本发明中，首先通过通孔1输送的液压油使板料6的顶部缓慢均匀的向下变形，从而均匀稳定的形成壳体件19的主体结构，并在此过程中利用多个阻挡结构15阻止所述侧推
板7远离所述腔体，从而保证液压成形出设定形状的壳体件19。这样，通过液体介质对板料6进行预拉深成形，并利用液体介质作为圆角整形时的内部支撑，尤其利用液压可控，工艺自由度高，同时摩擦小，成形极限高的特点，使板料6成形为壳体件19的效果好。但考虑到这样仅仅是从板料6的一侧对其进行挤压成形，对于远离通孔1处的棱边和棱角容易出现液压成形不足，并导致减薄破裂和压缩失稳的情况；为此，通过所述压力机使多个所述侧推板7适于同时向所述腔体移动，并且，所述底推板9与多个所述侧推板7联动设置，使所述底推板9同时向上移动，这样从壳体件19外部，尤其是对远离通孔1的棱边和棱角处对壳体件19的外部加载，从而采用液体介质成形和外部多方向同步加载方法，使壳体件19的棱边棱角成形充分，有效抑制了小圆角零件的圆角区域在成形过程中的减薄破裂及压缩失稳缺陷，从而解决了现有技术中无法有效解决小圆角零件的圆角区域在成形过程中的减薄破裂和压缩失稳的缺陷问题。
62.图1至图7，进一步地，所述的小圆角零件的液压成形装置还包括：
63.多个上推座2，分别与所述压力机的第二下压臂连接，多个所述上推座2围绕所述凸模3设置，所述上推座2的底端为第一斜面结构12，其中，随着所述上推座2的底部向下延伸，所述第一斜面结构12的斜面逐渐远离所述凸模3；
64.多个下推座13，与多个所述侧推板7一一对应连接，所述下推座13的侧壁设置有第二斜面结构8，所述第一斜面结构12与所述第二斜面结构8一一对应设置，每个所述第二斜面结构8的斜面与相应的所述第一斜面结构12的斜面平行设置；以及
65.基座11，多个所述下推座13设置在所述基座11上，多个所述下推座13适于在所述基座11上移动。
66.这里的压力机可以是双动压力机，其具有第一下压臂和第二下压臂，第一下压臂和第二下压臂可以分别独立下压。
67.在第一下压臂将凸模3向下推动并对板料6挤压之后，液压站向通孔1中注入液压油并使板料6成形为壳体件19，然后第二下压臂推动多个上推座2同时向下运动，使第一斜面结构12推顶第二斜面结构8，利用随着所述上推座2的底部向下延伸，所述第一斜面结构12的斜面逐渐远离所述凸模3的特点，并且每个所述第二斜面结构8的斜面与相应的所述第一斜面结构12的斜面平行设置，从而使上推座2推动下推座13，使相应的多个侧推板7同时向所述腔体移动，实现对壳体件19外侧壁的同时挤压。
68.本实施方式中实现“通过所述压力机使多个所述侧推板7适于同时向所述腔体移动”非常简单，仅仅通过第二下压臂向下运动并使相应的第一斜面结构12挤压相应的第二斜面结构8，便非常容易地实现了将第二下压臂向下运动转变为侧推板7同时向所述腔体移动。
69.图1至图7，进一步地，所述第二斜面结构8位于所述下推座13一侧的侧壁处，所述下推座13的另一侧侧壁设置有第三斜面结构16，所述第三斜面结构16靠近所述底推板9设置，所述第三斜面结构16与所述第二斜面结构8相背设置，其中，随着所述下推座13的另一侧侧壁逐渐靠近所述底推板9，所述第三斜面结构16的斜面高度逐渐降低，所述底推板9的底部设置多个第四斜面结构17，所述第四斜面结构17与所述第三斜面结构16一一对应设置，每个所述第三斜面结构16的斜面与相应的所述第四斜面结构17的斜面平行设置，所述底推板9搭接在多个所述第三斜面结构16上。
70.利用第三斜面结构16的斜面特点：随着所述下推座13的另一侧侧壁逐渐靠近所述底推板9，所述第三斜面结构16的斜面高度逐渐降低，并且每个所述第三斜面结构16的斜面与相应的所述第四斜面结构17的斜面平行设置，从而在多个侧推板7同时向所述腔体移动的过程中，多个下推座13同时将底推板9向上抬起，从而实现所述底推板9与多个所述侧推板7联动，使底推板9对壳体件19的底面的所有棱边处的过渡圆角能够同时挤压，使壳体件19的底面的所有棱边处的过渡圆角挤压成形均匀。
71.图1至图7，进一步地，所述阻挡结构15包括限位槽14和限位块10，
72.多个所述限位槽14开设在所述基座11的顶面上，每个所述下推座13置于一个所述限位槽14中，所述下推座13用于在所述限位槽14的内端和外端之间往复滑动，多个所述限位槽14围绕所述底推板9设置，并且多个所述限位槽14的内端在所述底推板9的下方交汇连通。
73.所述限位块10一一对应设置在所述限位槽14内，所述限位块10置于所述下推座13与所述限位槽14的外端之间。
74.利用所述限位块10置于所述下推座13与所述限位槽14的外端之间，从而利用限位块10限制下推座13移动，从而限制与下推座13连接的侧推板7的移动范围，在通孔1注入液压油对板料6进行液压成形的过程中，限位块10与限位槽14相互配合而阻止所述侧推板7远离所述腔体。
75.这里可以根据成形壳体件19的尺寸而调整限位块10的尺寸，从而使本发明的小圆角零件的液压成形装置可以适用于多个不同尺寸的壳体件19的成形。
76.图1至图7，进一步地，多个所述侧推板7彼此相邻的两侧侧壁为第五斜面结构18，多个所述侧推板7的第五斜面结构18相互平行设置，多个所述侧推板7的所述第五斜面结构18适于相互贴合在一起。
77.也就是说，俯视侧推板7时，侧推板7为等腰梯形结构，第五斜面结构18即为两个腰。
78.利用多个所述侧推板7的第五斜面结构18相互平行设置，从而避免多个侧推板7在同时向腔体移动过程中彼此发生干涉，使多个侧推板7可以同时对壳体件19的外侧壁进行挤压，从而使壳体件19外部的各个边棱的圆角区域质地均匀，避免在成形过程中的减薄破裂和压缩失稳。
79.本发明一方面通过液体介质预拉深成形，利用液体介质作为圆角整形时的内部支撑，实现液压可控，工艺自由度高，同时摩擦小，成形极限高；另一方面，本发明通过第一斜面结构12、第二斜面结构8、第三斜面结构16、第四斜面结构17和第五斜面结构18的相互配合，实现将第二下压臂的向下运动转变为四周侧推板7的水平加载和底推板9的垂直加载，并保证了多个侧推板7和底推板9运动的同步性好的特点，小圆角零件的成形质量高，且不再需要其他复杂的机械传动结构，从而使整套小圆角零件的液压成形装置的联动结构简单，设备投入低，液压成形装置的制造成本低。再一方面，本发明只需一套液压成形装置，将壳体件19的预拉深与圆角整形整合成一道工序并在本发明的液压成形装置中全部完成，缩短生产周期，并且该液压成形装置的结构简单、易于操作，只需要双动压力机即可实现，并且通过第一斜面结构12、第二斜面结构8、第三斜面结构16、第四斜面结构17和第五斜面结构18相互联动配合，实现预拉深与圆角整形的全自动化运行，免去人工操作，从而大幅提高
生产效率，缩短产品的生产周期，降低壳体件19的制造成本。
80.图1至图7，进一步地，所述下推座13的底面开设有凹槽，所述凹槽向上凹陷。通过下推座13的底面开设的凹槽，以减小下推座13的底面与基座11的上表面之间的接触面积，从而降低壳体件19外表面的成形载荷。
81.图1至图7，进一步地，在多个所述侧推板7同时向所述腔体移动，并且所述底推板9向上移动到最高处时，多个所述侧推板7同时与所述底推板9呈间隙设置。利用该间隙使壳体件19的底面棱边处的圆角过渡自然生成，并且减少侧推板7和底推板9相交处的材料用料。
82.图1至图7，进一步地，在多个所述侧推板7同时向所述腔体移动，并且多个所述侧推板7相互贴靠在一起的情况下，多个所述侧推板7围成的所述腔体的内表面相交处为圆弧过渡。从而利用该圆弧过渡使壳体件19的棱边和尖角处形成该圆弧过渡形状。
83.图1至图7，进一步地，所述凸模3为水平设置的板状件，所述通孔1为l形结构，所述通孔1的竖直部的底端与所述凸模3的底面连通，所述通孔1的水平部的端部与所述凸模3的侧壁连通。
84.利用所述通孔1为l形结构，充分利用凸模3的结构特点，减少本发明的液压成形装置的外形体积。
85.图1至图7，进一步地，所述凸模3的底面开设有安装槽，所述密封圈4置于所述安装槽中。
86.图1至图7，另外，本发明还提供了一种小圆角零件的液压成形方法，使用所述的小圆角零件的液压成形装置，包括：
87.s100.根据壳体件19的形状和尺寸，确定多个所述侧推板7围成的腔体的形状，以及确定多个所述侧推板7之间的间距；
88.s200.根据多个所述侧推板7围成的腔体的形状和多个所述侧推板7之间的间距，设置相应的多个所述阻挡结构15；
89.s300.根据所述壳体件19的形状和尺寸，或者根据多个所述侧推板7围成的腔体的形状，调整所述密封圈4的位置；
90.s400.将板料6置于多个所述侧推板7的顶部；
91.s500.驱动所述压力机的第一下压臂，使所述凸模3向下移动，使所述密封圈4将所述板料6压紧；
92.s600.向所述通孔1注入液压油，将所述板料6成形为壳体件19；
93.s700.控制压力机使多个所述侧推板7和底推板9同时向所述腔体移动，以对所述壳体的外表面进行挤压。
94.进一步地，所述控制压力机使多个所述侧推板和底推板同时向所述腔体移动的过程中，保持所述通孔注入的液压油的压力不变，或者增大所述通孔注入的液压油的压力。
95.在“根据壳体件19的形状和尺寸，确定多个所述侧推板7围成的腔体的形状，以及确定多个所述侧推板7之间的间距”的过程中，可以是通过针对预成形的壳体件19在计算机中进行数值仿真优化，确定预成形壳体件19的尺寸及推挤整形时多个侧推板7与底推板9的移动量(也就是进给量)，基于此数据配置限位块10的尺寸大小，确保板料6成形为设定尺寸的壳体件19。
96.所述控制压力机使多个所述侧推板7和底推板9同时向所述腔体移动的过程中，保持所述通孔1注入的液压油的压力不变，或者增大所述通孔1注入的液压油的压力。从而保证目标成形件的侧壁及底面平整度。
97.优选地，所述第一斜面结构12与所述第二斜面结构8的配合斜面相对水平面的夹角通常取45
°
，该夹角亦可根据实际需求选择不同角度，但通常在30
°‑
75
°
之间，当需要的推挤载荷较大时优选前述较小度数的斜面。
98.优选地，所述第一斜面结构12与所述第二斜面结构8的配合斜面的斜度需根据目标成形件的圆角设计尺寸与预成形圆角尺寸之间的关系来确定。若侧壁转角与底部圆角的预成形尺寸和设计尺寸均一致，则选择前述45
°
夹角，如不一致，则需根据需要的角度关系反算斜度关系，以实现侧推板7与底推板9推挤行程的匹配关系。
99.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。