[发明专利]一种提高板材成形极限的装置及利用该装置提高板材成形极限的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高板材成形极限的装置及方法。

背景技术

随着航空、航天、汽车和机械行业对薄壳构件的需求越来越高，近年来，板材液压成形技术在我国得到了迅速发展，逐渐成为工业生产中制造轻体构件的一种先进成形技术。

现有的板材充液拉深技术(Hydrodynamic Deep Drawing)作为一种先进的柔性成形技术，是采用液体作为传力介质代替刚性凹模在液体压力作用下贴靠凸模实现金属板材零件的成形，特别适合成形结构形状复杂的零件及低塑性材料，如铝合金、镁合金、高温合金以及复杂结构拼焊板等。对于使用条件有特殊性要求的零件具有较高的壁厚均匀性，以提高工作的安全系数的特点。充液拉深过程中的“摩擦保持”效应及流体润滑效果，使拉深工件的厚度分布相对传统拉深而言更加均匀，可以成形复杂的零件，

虽然利用现有的充液拉深技术可以将零件的拉深比从1.8提高到2.8，但是许多薄壁拉深件由于拉深比大，现有的充液拉深装置由于凸模和凹模之间存在悬空区，如何克服起皱和破裂的成形缺陷是零件成败的关键。采用充液拉深可以改善抛物线形件拉深成形的应力状态，在充液室压力作用下形成软拉深筋，使悬空区减小，但是如果充液室压力过大就会使坯料法兰部分变形造成悬空区内的拉深件的底部随成形的过程中因拉应力过大发生减薄而破裂，成形仍然受到限制。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的用板材成形零件的过程中由于凹模充液室内压力的增大，导致悬空区成形零件局部过渡减薄而反胀破裂，板材成形受到限制的问题，进而提供一种提高板材成形极限的装置及利用该装置提高板材成形极限的方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

本发明的一种提高板材成形极限的装置包括凸模、压边圈和凹模，该装置还包括密封环、第一密封圈和第二密封圈，压边圈的中部设置有通孔，通孔的侧壁面上沿周向设置有一圈第一凹槽，第一凹槽内安装有第一密封圈，远离第一凹槽的压边圈的端面上沿周向设置有一圈第二凹槽，压边圈的侧壁面的下端沿径向设置有与通孔相通的第一通道，凹模的上端面的中部设置有模腔，位于模腔的开口端外侧的凹模的上端面上设置有一圈密封环，密封环和凹模一体制成，密封环的高度与第二凹槽的高度相同，密封环的外侧壁面上沿周向加工有一圈第四凹槽，第四凹槽内安装有第二密封圈，凹模的侧壁面上沿径向设置有与模腔相通的第二通道，压边圈置于凹模的上端面上，通孔与模腔同轴且孔径相同，密封环置于压边圈上的第二凹槽内，第二密封圈将压边圈的第二凹槽密封，凸模的下端穿过压边圈的通孔并置于凹模的模腔内，凸模与第一密封圈滑动接触。

利用本发明的提高板材成形极限的装置实现提高板材成形极限的方法，是通过以下步骤实现的：一、压边圈上的第一凹槽内安装第一密封圈，凸模的下端穿过压边圈的通孔内并与第一密封圈滑动接触，并将压边圈固定；二、将液体介质经第二通道压入已固定好的凹模上的模腔内并充满；三、将制作好的板材放置在位于密封环内侧面的凹模的上端面上，将第二密封圈安装于密封环上的第四凹槽内，压边圈在压力作用下向板材运行，密封环置于压边圈的第二凹槽内，压边圈压紧板材；四、在压力机的作用下凸模向板材运行，当凸模的下端至板材的上表面1mm～2mm时，通过压边圈上的第一通道向通孔内施加正向液体压力，板材的上表面产生正向压力；五、凸模继续向板材运行，当凸模的下端接触板材的上表面时，通过凹模的第二通道向模腔内施加反向液体压力，板材的下表面产生反向压力，将板材紧紧压贴在凸模上，进行板材双向液压拉深成形，制作零件，在板材双向液压拉深成形过程中始终保持正向液体压力小于反向液体压力；六、当凸模运行到一定行程时，板材成形结束，成形的零件制作完成，依次停止施加的正向液体压力和反向液体压力，然后压边圈上行，凸模上行，取出成形的零件。

本发明的有益效果是：本发明的提高板材成形极限的装置是在压边圈的侧壁上设置能充液的第一通道，液压拉深成形时，通过第一通道向板材的上表面施加液压力来配合板材下表面的充液拉深，这样可以部分甚至全部抵消板材下表面由于原有拉深技术中凹模的充液室中只有单向液压力而导致的悬空区过渡减薄而反胀破裂，由于板材上表面产生的正向压力的存在，改善了板材变形区的受力状态，增大了允许的变形程度，提高了板材成形极限。