[发明专利]一种变径筒形件的刚模-柔性模复合成形装置及方法

说明书

本发明提供一种变径筒形件的刚模‑柔性模复合成形装置及方法，属于板材成形技术领域，包括第一柱塞、压边圈、组合凹模和第二柱塞；通过第一柱塞将板材压入组合凹模型腔，通过第二柱塞将第一柱塞内腔中的粘性介质从介质孔挤出，介质压力作用于待成形板材使其变形，发挥了传统板材刚模成形效率高，零件重复性好的特点，同时发挥了粘性介质压力成形中粘性介质具有粘性附着力和应变速率敏感性的特点，克服了刚模成形无法获得具有复杂型腔零件的问题，同时避免了在成形较大尺寸零件时，在粘性介质压力成形过程中粘性介质填充缓慢，零件成形后大量的粘性介质粘附在金属表面清除时间长的问题。

技术领域

本发明涉及板材成形技术领域，具体为一种变径筒形件的刚模-柔性模复合成形装置及方法。

背景技术

传统的板材成形均采用刚性模具成形零件，具有生产效率高，重复性好，适合大批量生产等优点。但是，对于一些具有复杂型腔及结构复杂的变径零件，受限于固定的刚模结构和形状，采用刚模成形无法成形出所需的形状。板材柔性模成形工艺采用液态的水或液压油、半固态粘性介质或固态的聚氨酯橡胶等作为成形凸模或凹模，另一半采用传统刚模，不仅可以降低模具加工成本，而且由于柔性模的可流动性，可以填充复杂型腔，在复杂形状零件的成形上具有较大的优势。其中，粘性介质压力成形工艺是采用半固态的、具有一定粘度的高分子聚合物作为柔性模的一种先进成形工艺，采用粘性介质为成形软模，减少了模具的加工成本；介质半固态的特性使得成形过程易于密封，能够产生更大的成形压力；应变速率敏感性使得介质传递的压力能够适应于板材成形过程的需要，从而提高板材成形性。介质粘附力的存在可以促进材料的流动，提高材料成形极限。但是，对于较大尺寸(500mm及以上)零件的成形，粘性介质的充填过程较为缓慢，并且清除粘性介质耗费时间，严重影响成形效率。

针对筒形零件为代表性的大尺寸变径筒形零件，采用传统刚模成形无法获得所需形状，采用粘性介质压力成形则介质填充和清除过程缓慢，成形时间较长。

发明内容

本发明的目的是为解决大尺寸变径筒形件传统刚模无法成形，采用粘性介质压力成形效率低的问题，而提供一种变径筒形件的刚模-柔性模复合成形装置及方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种变径筒形件的刚模-柔性模复合成形装置，包括第一柱塞、压边圈、组合凹模和第二柱塞；

所述第一柱塞具有一端封闭另一端敞开的内腔，第一柱塞封闭端设置有介质孔，组合凹模包括两个半凹模，两个半凹模合在一起形成与待成形零件外形相同的型腔，使用时，压边圈位于组合凹模的上方，压边圈和组合凹模之间设置有待成形板材，第一柱塞的封闭端伸入组合凹模型腔，第二柱塞通过第一柱塞的敞开端伸入第一柱塞内腔，第一柱塞内腔中填充有粘性介质。

可选的，所述第一柱塞封闭端设置有四个介质孔。

可选的，所述介质孔的直径为8mm～20mm。

一种变径筒形刚模-柔性模复合成形方法，包括：

步骤一，根据待成形零件的尺寸计算需用的板材尺寸，将待成形板材置于压边圈的下表面与凹模的上表面之间，并施加压边力F₁，且将待成形板材夹紧；

步骤二，对第一柱塞施加速率V₁，待成形板材被拉深变形为筒形件，直至底部与组合凹模型腔底面接触；

步骤三，在第一柱塞的内腔中填充粘性介质，并将第二柱塞从第一柱塞敞开端置入第一柱塞内腔中，对第一柱塞施加作用力F₃，使其位置保持不变，第二柱塞以速度V₂向下运动，粘性介质在第二柱塞的作用下通过介质孔流入组合凹模型腔，并作用于板材，板材在粘性介质压力作用下逐渐变形，并最终贴靠组合凹模型腔；

步骤四，将第一柱塞和第二柱塞从组合凹模中移出，打开组合凹模，将成形后的零件取出。