[发明专利]一种板材充气背压作用下的正向拉深-背向胀形复合超塑成形装置及其方法

摘要

一种板材充气背压作用下的正向拉深‑背向胀形复合超塑成形装置及其方法，它涉及一种超塑成型装置及其方法。本发明的目的是要解决传统超塑成形技术在成形高径比较大的零件过程中会由于零件壁不断减薄而发生破裂，无法成形出高径比较大的零件的问题。装置包括凸模、压力圈、凹模和充气孔。方法：一、模具装配；二、升温；三、设置凸模的下行速度及向待成型板材施加的压力、设置压力圈向待成型板材施加压力；四、启动凸模和压力圈，向凹模腔中通入气体，得到成型零件。本发明可获得一种板材充气背压作用下的正向拉深‑背向胀形复合超塑成形方法。

主权项

1.一种板材充气背压作用下的正向拉深‑背向胀形复合超塑成形方法，其特征在于该方法利用一种板材充气背压作用下的正向拉深‑背向胀形复合超塑成形装置完成，具体是按以下步骤完成的：所述一种板材充气背压作用下的正向拉深‑背向胀形复合超塑成形装置，包括凸模(1)、压力圈(2)、凹模(3)和充气孔(4)；所述的凹模(3)内部设有凹模腔(5)和充气孔(4)，凹模腔(5)的底端与充气孔(4)相连通；所述的凹模(3)的上方设有凸模(1)和压力圈(2)；凸模(1)置于压力圈(2)内部，凸模(1)与凹模(3)的中轴线重合，且凸模(1)可与凹模腔(5)合模；所述的压力圈(2)的内径与凹模腔(5)顶端的内壁横切面的直径相等；待成型板材置于凸模(1)、压力圈(2)和凹模(3)形成的空隙中；一、模具装配：将凸模(1)通过压板连接到双动压力机的内滑块上，使凸模(1)可以上下移动；将压力圈(2)通过压板连接到双动压力机的外滑块上，使压力圈(2)可以上下移动；再将凹模(3)通过压板固定在双动压力机的下平台上；二、升温：将待成型板材置于凹模(3)上，移动凸模(1)和压力圈(2)，使凸模(1)和压力圈(2)与待成型板材相接触；通过升温装置将凸模(1)和凹模(3)的温度升温至待成型板材的超塑成形温度；步骤二中所述的待成型板材的超塑成形温度为0.5Tm～0.8Tm；Tm为待成型板材的熔点；三、设置凸模(1)的下行速度为5mm/min～20mm/min，向待成型板材施加的压力为0.2MPa～5MPa，再按照公式P＝P＝nL_isσ_b计算后设置压力圈(2)向待成型板材施加压力；步骤三中所述的P＝nL_isσ_b中s为待成型板材的厚度，单位为mm，L_i为i时刻凸模(1)沿凹模腔(5)的中轴向凹模腔(5)内运动时凸模(1)下端面对应的凹模腔(5)内壁横切面的周长，单位为mm；σ_b为待成型板材的抗拉强度；n为系数，取0.9～1.1；四、在待成型板材的温度为其超塑成形温度下，启动凸模(1)和压力圈(2)，同时通过充气孔(4)向凹模腔(5)中通入气体，使凹模腔(5)中的气体压力为0.2MPa～5MPa，当凸模(1)运行到其下端面距离凹模腔(5)的底端10mm～50mm时，关闭双动压力机和升温装置，使凸模(1)和压力圈(2)停止工作，调节充气孔(4)中的充气量，使凹模腔(5)中的气体压力为1MPa～2MPa；当凸模(1)和凹模(3)的温度自然冷却至室温，打开双动压力机，使凸模(1)和压力圈(2)远离凹模腔(5)，然后进行脱模，再将成型零件从凹模腔(5)内取出，即完成一种板材充气背压作用下的正向拉深‑背向胀形复合超塑成形方法。