[发明专利]一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置及成形方法

说明书

本发明提供大直径薄壁筒形件流体压力成形装置及成形方法，属于薄壁筒形件加工技术领域，所述成形装置包括相互配合的第一模具和第二模具，且第一模具相对设置于第二模具的上方，第一模具与第二模具之间适于放置待成形筒坯；内套嵌设于待成形筒坯的内部，且内套外壁长度方向的两端分别设置第一密封结构和第二密封结构，第一密封结构和第二密封结构用于实现内套与待成形筒坯之间的密封，使内套与待成形筒坯之间形成密封空间，密封空间用于填充压力介质以向待成形筒坯提供适于变形的压力。本发明内套与待成形筒坯之间形成的密封空间容积远小于待成形筒坯内部整体容积，大幅降低成形所需介质的体积，提高增压效率、减小设备增压器体积。

技术领域

本发明涉及薄壁筒形件加工技术领域，具体而言，涉及一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置及成形方法。

背景技术

随着新型号航空航天飞行器的发展，对大直径(直径500-2000mm)薄壁(壁厚0.5-5mm)筒形构件的需求越来越多，传统技术采用分块成形、焊接、校形的技术路线，但工艺路线复杂、周期长、尺寸精度控制难度大，而现有技术中的流体压力成形技术，采用大尺寸筒坯作为初始坯料，利用流体介质(液体、气体)可以一次性成形出高精度构件。

然而采用流体压力成形技术成形大直径薄壁筒形件时仍然存在如下难题：1)大直径筒形件容积大，所需流体体积大，超高压液体/气体需求量过大，增压设备要求高、效率低，尤其大容积高压气体危险性大；2)大直径筒形件成形时模具过大，加热耗能大；3)大直径筒形件流体压力成形时，流体压力产生的轴向反力超大，需要超大水平推缸。

发明内容

本发明解决的问题是现有流体压力成形技术成形大直径薄壁筒形件时，由于大直径筒形件容积大，所需流体体积大，超高压液体/气体需求量过大，增压设备要求高、效率低，成形时模具过大，加热耗能大，流体压力产生的轴向反力超大，需要超大水平推缸中的至少一个方面。

为解决上述问题，本发明提供一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，包括：

相互配合的第一模具和第二模具，且所述第一模具相对设置于所述第二模具的上方，所述第一模具与所述第二模具之间适于放置待成形筒坯；

内套，所述内套嵌设于所述待成形筒坯的内部，且所述内套外壁长度方向的两端分别设置第一密封结构和第二密封结构，所述第一密封结构和所述第二密封结构用于实现所述内套与所述待成形筒坯之间的密封，使所述内套与所述待成形筒坯之间形成密封空间，所述密封空间用于填充压力介质以向所述待成形筒坯提供用于变形的压力。

较佳地，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括设置于所述第一模具和所述第二模具之间的第一密封冲头和第二密封冲头，所述第一密封冲头和所述第二密封冲头相对设置于所述待成形筒坯长度方向的两端，且所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头适于在外部作用下沿所述内套的长度方向进入所述内套的内部对所述第一密封结构和/或所述第二密封结构进行压力控制。

较佳地，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头包括第一密封冲头本体以及设置于所述第一密封冲头本体内部的增压结构，且所述增压结构适于在外部压力的作用下发生变形以压向所述内套的内壁。

较佳地，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头还包括设置于所述第一密封冲头本体内部的凹槽以及用于密封所述凹槽的密封件，且所述凹槽适于容纳所述增压结构。

较佳地，所述增压结构的材料为弹性材料。

较佳地，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括与所述第一模具配合连接的第一导向结构，且所述第一导向结构与所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头的顶壁相连接。

较佳地，所述第一模具靠近所述第一导向结构的端部设置配合凸台，所述配合凸台的顶壁适于与所述第一导向结构的底壁配合连接。