管材内高压成形异型截面密封方法及密封冲头技术

管材内高压成形异型截面密封方法及密封冲头，它涉及一种管材成形的密封方法及密封冲头。本发明专利技术解决了现有的异型截面构件内高压成形时需将待加工的管坯的两端分别预留一段过渡段并加工成圆形截面用来密封，以致造成模具、管材的浪费的问题。本发明专利技术的方法的步骤是：将管坯端部截面预先变形，然后将管坯放在下模具中，闭合上模具；将管坯的两端直接用密封冲头密封并充入液体；给管坯加压；卸压即成形所需工件。密封冲头的矫正段（２）、密封段（３）和密封连接杆（４）由前至后依次固接形成一体，所述矫正段（２）的前端设有过渡圆角（１）。本发明专利技术方法具有密封效果好、节约管坯材料等优点，本发明专利技术的异形截面密封冲头具有截面形式变化自由、通用性好、节省能源的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管材成形的密封方法及密封冲头。技术背景近年来，随着汽车产量和保有量的持续高速增长，对社会能源供给、环境保 护和交通安全带来日益巨大的影响，而汽车的轻量化设计与制造是实现节能减排 的重要手段和方法，也是现代制造技术发展的趋势之一。汽车的轻量化除了通过 采用高强钢、铝镁合金、工程塑料、复合材料代替钢铁材料途径外，通过采用先 进的设计理念，获得最佳的工程组合、最佳的加载变化、均匀结构和最佳几何形 状以及采用先进的成形工艺来制造零件也是汽车轻量化的有效途径。根据统计，对于一定的减重目标，采用工程设计和制造减重的贡献大约为30% 40%，采用轻 量化材料减重的贡献大约为60% 70%。异型变截面空心结构设计通过合理的变截面设计，适应不同的载荷条件，既 减轻结构的质量又充分利用材料的强度和刚度，是目前汽车结构减重的重要途 径。但传统的冲压焊接工艺在制造异型变截面空心结构件时存在着焊接法兰边增 加零件质量，截面为非封闭结构降低强度等问题。目前异型变截面空心结构一般 采用内高压成形工艺制造，其工艺过程为 一、将直管坯弯曲成和零件轴线相同 或相近的形状(如果需要的情况下)；二、通过机械挤压或其它预成形方式将管材的截面预先变形，使其小于模具型腔的宽度(如果需要的情况下)；三、将管 坯放到内高压成形模具中，加压使管材发生塑性变形和模具贴合成形为所需的工 件。内高压成形的压力很高，可以达到400MPa，在这么高的压力下，管材的密封 是成形的关键，目前采用的密封方式主要是圆形截面密封，借助于圆形的对称性， 采用圆形截面实现管材的密封。圆形截面密封的局限性是仅限于管材的端面形状 是圆形截面。如果待加工零件的端'面是非圆截面，例如矩形、梯形或其它异型截 面形状，为了实现密封，需要增加一段过渡段，将非圆截面过渡成圆形截面，这 样势必会造成过渡段形状复杂，浪费管材，材料的利用率低。例如，零件长度为 800ram,每端过渡段100mm，两端过渡段共200rara，坯料的长度为1000ram，材料利用率仅为80%。零件的长度越短，材料的利用率越低，当零件的长度为200mm时， 材料的利用率只有50%。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种管材内高压成形异型截面密封方法及密封冲头， 它解决了现有的异型截面构件内高压成形时需将待加工的管坯的两端分别预留 一段过渡段，并将该非圆截面过渡段加工成圆形截面用来密封，以致造成模具、 管材的浪费的问题。本专利技术的技术方案是 一种管材内高压成形异型截面密封方法，它是按照以 下步骤实现的 一、将管坯端部截面预先变形，使端部截面变为和模具型腔截面 相同或相近的形状，然后将管坯放在下模具中，闭合上模具；二、将管坯的两端 直接用密封冲头密封，向管坯内充入液体；三、么合管坯加压0 400MPa并将管坯 两端的密封冲头同时沿管坯轴向向内推进；四、卸压并将异形截面密封冲头回位， 即成形所需工件。前面所述方法的实现必须借助密封冲头才能实现，所述密封冲头由矫正段、 密封段、密封连接杆组成，所述矫正段、密封段和密封连接杆由前至后依次固接 形成一体，所述矫正段的前端设有过渡圆角，所述密封段的横截面积小于密封连 接杆的横截面积，所述矫正段的横截面积由非连接端至连接端逐渐变大。本专利技术具有以下有益效果本专利技术方法具有密封效果好、节约管坯材料等优 点，对于异型截面密封，取消了待加工零件的过渡段，材料的利用率理论上达到 了 100%。实际上只需要很短的一段密封段，例如对于坯料长度为lOOOnim，每端 的密封段长度为lOmm，可加工的零件长度能够ii到980mm，材料的实际利用率也 达到了98%。同时，本专利技术的异形蚀面密封冲头具有截面形式变化自由、通用性 好、密封段短、节省能源的优点。附图说明图1是将本专利技术的密封冲头安装在管坯内的结构示意图，图2是本专利技术的密 封冲头安装在成形机上的结构示意图，图3是矩形截面密封冲头的主视图，图4 是图3的左视图，图5是梯形截面密封冲头的主视图，图6是图5的左视图，图 7是图5的俯视图，图8是正六边形截面密封冲头的主视图，图9是图8的左视 图，图10是图8的俯视图。具体实施方式具体实施方式一如图l、图2所示，本实施方式的管材内高压成形异型截 面密封方法是按照以下步骤实现的 一、将管坯端部截面预先变形，使端部截面 变为和模具型腔截面相同或相近的形状，然后将管坯放在下模具中，闭合上模具； 二、将管坯的两端直接用密封冲头密封，向管坯内充入液体；三、给.管坯加压0 400MPa并将管坯两端的密封冲头同时沿管坯轴向向内推进；四、卸压并将异形截 面密封冲头回位，即成形所需工件。具体实施方式二如图l、图2所示，本实施方式的密封冲头由矫正段2、 密封段3、密封连接杆4组成，所述矫正段2、密封段3和密封连接杆4由前至 后依次固接形成一体，所述矫正段2的前端设有过渡圆角1，所述密封段3的横 截面积小于密封连接杆4的横截面积，所述矫正段2的横截面积由非连接端至连 接端逐渐变大。通过连接杆4和其它驱动装置连接在一起，例如柱塞油缸等，利 用驱动装置的运动实现密封载荷的施加。具体实施方式三如图3 4所示，本实施方式所述密封冲头的横截面为矩 形。如此设计，适合待加工零件的横截面为矩形情况下的密封。其它组成和连接 关系与具体实施方式二相同。具体实施方式四如图5 7所示，本实施方式所述密封冲头的横截面为梯 形。如此设计，适合待加工零件的横截面为梯形情况下的密封。其它组成和连接 关系与具体实施方式二相同。具体实施方式五如图8 10所示，本实施方式所述密封冲头的横截面为正 六边形。如此设计，适合待加工零件的横截面为正六边形情况下的密封。其它组 成和连接关系与具体实施方式二相同。工作原理将管坯.5放在下模具11上并闭合上模具8，在驱动装置水平油缸10的驱动 下，左密封冲头9、密封冲头12上的过渡圆角1首先和管坯5接触，由于矫正段 2的截面尺寸明显小于管坯5的尺寸，矫正段2很容易进入管坯5内部，此后密 封段3进入管坯5，随后密封连接杆4和管坯5接触，使管坯5发生变形和密封 连接杆4贴合紧密，达到密封的效果。密封后，高压源14通过充液管13给管坯 5的内腔充入高压液体，在内压(高压液体)、轴向压力、以及压力机6联合作 用下使管坯贴靠模具内部型腔而成形所需的工件(参见图1和图2)。权利要求1、一种管材内高压成形异型截面密封方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的一、将管坯端部截面预先变形，使端部截面变为和模具型腔截面相同或相近的形状，然后将管坯放在下模具中，闭合上模具；二、将管坯的两端直接用密封冲头密封，向管坯内充入液体；三、给管坯加压0～400MPa并将管坯两端的密封冲头同时沿管坯轴向向内推进；四、卸压并将异形截面密封冲头回位，即成形所需工件。2、 实现权利要求1所述方法中的密封冲头，其特征在于它由矫正段(2)、 密封段(3)、密封连接杆(4)组成，所述矫正段(2)、密封段(3)和密封连接 杆(4)由前至后依次固接形成一体，所述矫正段(2)的前端设有过渡圆角(1)， 所述密封段(3)的横截面积小于密封连接杆(4)的横截面积，所述矫正段(2) 的横截面积由非连接端至连接端逐渐变大。3、 根据权利要求2所述的密封冲头，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管材内高压成形异型截面密封方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的：一、将管坯端部截面预先变形，使端部截面变为和模具型腔截面相同或相近的形状，然后将管坯放在下模具中，闭合上模具；二、将管坯的两端直接用密封冲头密封，向管坯内充入液体；三、给管坯加压０～４００ＭＰａ并将管坯两端的密封冲头同时沿管坯轴向向内推进；四、卸压并将异形截面密封冲头回位，即成形所需工件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苑世剑，韩聪，王小松，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]