一种复杂截面中空构件低压镦胀成形方法

摘要

本发明公开了一种复杂截面中空构件低压镦胀成形方法，以解决内高压成形受限于超高压发生系统，并导致生产效率低，成本高的问题。步骤如下：选择截面周长大于零件的最小周长而不大于零件的最大截面周长的管坯作为初始管坯。将初始管坯放入模具D中，腔内充满流体介质并密封。模具C向模具D移动，至与初始管坯接触时调整初始管坯的内部压力至p1。模具C继续向模具D移动，至截面A处初始管坯的贴模度达到90％‑100％时，将初始管坯的内部压力调整至p2。模具C继续向模具D移动，至截面B处初始管坯完全贴模。密封冲头后退，模具C后退，取出零件，清理内部传力介质。成形结束。该技术具有生产效率高、成本低的优点。

权利要求

1.一种复杂截面中空构件低压镦胀成形方法，其特征在于：具体步骤为：步骤一：分析零件(1)的截面周长，找到零件(1)的最小和最大截面周长，标记周长最小的截面为截面A，标记周长最大的截面为截面B；

步骤二：选择初始管坯(2)，初始管坯(2)为金属管坯，初始管坯(2)的截面周长为L，L应不大于零件截面B处的截面周长；

步骤三：设计模具及密封冲头，根据零件形状设计模具C(3)、模具D(4)和密封冲头(5)；

步骤四：将初始管坯(2)放入模具D(4)中，密封冲头(5)对初始管坯(2)的端部进行密封，并将初始管坯(2)的腔内充满流体介质，流体介质为液体或气体；

步骤五：模具C(3)向模具D(4)移动，至与初始管坯(2)接触；

步骤六：调整初始管坯(2)的内部压力至p1；

步骤七：模具C(3)继续向模具D(4)移动，则初始管坯(2)在模具支反力F和内部压力的共同作用下形成弯矩M，弯矩M使初始管坯(2)的截面发生弯曲变形并逐渐与模具C(3)和模具D(4)的内型面贴合；

步骤八：当截面A处的初始管坯(2)的贴模度达到80％-100％时，将初始管坯(2)的内部压力调整至p2；p2应高于变形所需的抑皱压力而低于整形压力；

步骤九：模具C(3)继续向模具D(4)移动，当截面B处的初始管坯(2)与模具C(3)和模具D(4)的内型面完全贴合时模具C(3)停止运动；此过程中发生两类变形，截面A处初始管坯在内部压力p2的支撑作用下，侧壁LL和RR发生压缩变形；其他截面处初始管坯先在模具支反力和内部压力的共同作用下发生弯曲变形，当贴模度达到80％-100％之后，也随着模具C(3)的下行发生压缩变形；

步骤十：解除密封冲头(5)对初始管坯(2)的密封；

步骤十一：模具C(3)后退，后退至不影响成形件取出；

步骤十二：取出成形件，清理内部流体介质，成形结束。

2.根据权利要求1所述的一种复杂截面中空构件低压镦胀成形方法，其特征在于步骤六中的p1为0.1-10MPa，步骤八中的p2为0.5-100MPa。

说明书

一种复杂截面中空构件低压镦胀成形方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种成形方法，尤其涉及一种复杂截面中空构件低压镦胀成形方法，属于工业制造技术领域。

背景技术

[0002] 随着能源危机和环境问题的日益凸显，汽车轻量化越来越受到重视。内高压成形技术就是在此背景下提出的，被广泛应用于车身的复杂截面中空构件的成形。内高压成形技术是通过在管坯内部施加很高的压力，使管坯在模具型腔内发生膨胀贴模，从而成形出复杂截面中空构件。但在实际应用时仍存在以下弊端，导致生产成本偏高：1.严重依赖超高压发生器； 2.成形压力高达上百兆帕，对于某些棱角锐利的零件，成形压力甚至需高达几百兆帕，由于超高压的反馈时间长，大大降低了生产效率；3.由于成形压力大，所需的设备也很庞大。

[0003] 针对上述现状，本技术提出了管材低压镦胀成形技术，通过改变变形模式，克服对超高压的过度依赖，从而达到提高生产效率，降低成本的目的。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题中的不足之处，本发明提供了一种复杂截面中空构件低压镦胀成形方法。

[0005] 一种复杂截面中空构件低压镦胀成形方法，其具体步骤为：

[0006] 1、分析零件1的截面周长；找到零件1的最小和最大截面周长，标记周长最小的截面为截面A，标记周长最大的截面为截面B。

[0007] 2、选择初始管坯2；初始管坯2的截面周长为L，L应不大于零件截面B处的截面周长。

[0008] 3、设计模具及密封冲头；根据零件形状设计模具C3、模具D4和密封冲头5，与现有技术相同，此不赘述。

[0009] 4、将初始管坯2放入模具D4中，密封冲头5对初始管坯2的端部进行密封，并将初始管坯2的腔内充满流体介质。

[0010] 5、模具C3向模具D4移动，至与初始管坯2接触。

[0011] 6、调整初始管坯2的内部压力至p1。

[0012] 7、模具C3继续向模具D4移动，则初始管坯2在模具支反力F和内部压力的共同作用下形成弯矩M，弯矩M使初始管坯2的截面发生弯曲变形并逐渐与模具C 3和模具D4的内型面贴合。

[0013] 8、当截面A处的初始管坯2的贴模度达到80％-100％时，将初始管坯2的内部压力调整至p2；p2应高于变形所需的抑皱压力而低于整形压力，抑皱压力和整形压力的计算方法与现有技术相同，此不赘述。

[0014] 9、模具C3继续向模具D4移动，至截面B处的初始管坯2与模具C3 和模具D4的内型面完全贴合时模具C3停止运动；此过程中发生两类变形，截面A 处初始管坯在内部压力p2的支撑作用下，侧壁LL和RR发生压缩变形。其他截面处初始管坯先在模具支反力和内部压力的共同作用下发生弯曲变形，当贴模度达到80％-100％之后，也随着上模的下行发生压缩变形。

[0015] 10、解除密封冲头5对初始管坯2的密封。

[0016] 11、模具C3后退，后退至不影响成形件取出。

[0017] 12、取出成形件，清理内部流体介质，成形结束。

[0018] 具体实施方式二：步骤4中的流体介质为液体或气体。其他与具体实施方案一相同。

[0019] 具体实施方式三：步骤6中的p1为0.1-10MPa，步骤8中的p2为0.5-100MPa，其他与具体实施方式一相同。

[0020] 具体实施方式四：步骤2中所述初始管坯为金属管坯，其他与具体实施方式一相同。

[0021] 具体实施方式五：步骤2中的初始管坯为铝合金、低碳钢和高强钢、镁合金、硬质合金和高温合金其中之一。

[0022] 本发明利用内部压力和上模的镦压形成的弯矩使管坯截面先发生弯曲变形，随后在内部压力的支撑作用下压缩成形。无需高压发生器升高内部压力进行整形，实现了复杂截面空心构件的低压成形，解决了该类构件传统成形时受制于超高压发生器的技术瓶颈。本发明设计合理、工艺简单、生产效率高、成形件性能和形状精度俱佳，具有较强的推广价值。

附图说明

[0023] 图1零件形状示意图

[0024] 图2初始管坯密封前示意图

[0025] 图3初始管坯密封并充满流体介质示意图

[0026] 图4上模下行至与初始管坯接触位置示意图

[0027] 图5上模下行至初始管坯贴模度为80％-100％示意图

[0028] 图6初始管坯与上模和下模的内型面完全贴合示意图

[0029] 图中：1、零件；2、初始管坯；3、模具C；4、模具D；5、密封冲头。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0031] 1、分析零件1的截面周长；找到零件1的最小和最大截面周长，标记周长最小的截面为截面A，标记周长最大的截面为截面B。

[0032] 2、选择初始管坯2；初始管坯2的截面周长为L，L应不大于零件截面B处的截面周长。

[0033] 3、设计模具及密封冲头；根据零件形状设计模具C3、模具D4和密封冲头5，与现有技术相同，此不赘述。

[0034] 4、将初始管坯2放入模具D4中，密封冲头5对初始管坯2的端部进行密封，并将初始管坯2的腔内充满流体介质。

[0035] 5、模具C3向模具D4移动，至与初始管坯2接触。

[0036] 6、调整初始管坯2的内部压力至p1。

[0037] 7、模具C3继续向模具D4移动，则初始管坯2在模具支反力F和内部压力的共同作用下形成弯矩M，弯矩M使初始管坯2的截面发生弯曲变形并逐渐与模具C 3和模具D4的内型面贴合。

[0038] 8、当截面A处的初始管坯2的贴模度达到80％-100％时，将初始管坯2的内部压力调整至p2。p2应高于变形所需的抑皱压力而低于整形压力，抑皱压力和整形压力的计算方法与现有技术相同，此不赘述。

[0039] 9、模具C3继续向模具D4移动，至截面B处的初始管坯2与模具C3和模具D4的内型面完全贴合时模具C3停止运动；此过程中发生两类变形，截面A 处初始管坯在内部压力p2的支撑作用下，侧壁LL和RR发生压缩变形。其他截面处初始管坯先在模具支反力和内部压力的共同作用下发生弯曲变形，当贴模度达到80％-100％之后，也随着上模的下行发生压缩变形。

[0040] 10、解除密封冲头5对初始管坯2的密封。

[0041] 11、模具C3后退，后退至不影响成形件取出。

[0042] 12、取出成形件，清理内部流体介质，成形结束。

[0043] 具体实施方式二：步骤4中的流体介质为液体或气体。其他与具体实施方案一相同。

[0044] 具体实施方式三：步骤6中的p1为0.1-10MPa，步骤8中的p2为1-100MPa，其他与具体实施方式一相同。

[0045] 具体实施方式四：步骤2中所述初始管坯为金属管坯，其他与具体实施方式一相同。

[0046] 具体实施方式五：步骤2中的初始管坯为铝合金、低碳钢和高强钢、镁合金、硬质合金和高温合金其中之一。

[0047] 本发明的有益效果是：一、本技术不需要增压整形，在模具合模过程中即完成了零件成形，生产效率高。

[0048] 二、镦胀成形所需的液体压力低，相比内高压成形，该技术摆脱了对增压器的依赖。

[0049] 三、镦胀成形时管坯主要发生弯曲和压缩变形，该变形模式下的壁厚均匀性好且组织致密，即使低塑性材料也可成形出复杂截面零件。

[0050] 上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。