一种变截面异形管件的充液压制成形装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种变截面异形管件的充液压制成形装置，涉及管材成形制造技术领域，包括充液压制成形模具、双向随动密封装置和介质填充与压力控制系统；所述充液压制成形模具内用于放置管材，并对所述管材压制成形；所述双向随动密封装置用于对所述管材的两端进行随动密封；所述介质填充与压力控制系统包括介质填充系统和压力控制系统，所述介质填充系统内用于向所述管材内填充介质，所述压力控制系统用于对所述管材的内部支撑压力进行控制。本发明专利技术用于变截面异形管件的充液压制成形。

A liquid filled press forming device for variable cross-section and special-shaped pipe

【技术实现步骤摘要】
一种变截面异形管件的充液压制成形装置
本专利技术涉及管材成形制造
，特别是涉及一种变截面异形管件的充液压制成形装置。
技术介绍
在汽车安全碰撞及节能减排法规驱动下，高强轻质材料应用，以及轻量化结构应用是汽车发展的必然趋势。实现轻量化的主要途径之一是将构件结构设计为空心变截面结构。内高压成形技术适用于生产空心变截面轻体构件，已经广泛用于生产汽车轻量化构件，如底盘、车身和排气管件等。而近年来，为了进一步实现汽车结构的轻量化，高强钢(抗拉强度大于700MPa)在汽车结构上的应用逐渐增加。由于内高压成形压力与构件的圆角半径成反比，与材料的屈服强度成正比，因此成形高强钢复杂形状构件需要的内压极高。过高的压力，导致设备所需合模压力机吨位大，模具尺寸大，投资大，这些问题综合作用使得超高强钢内高压件成本高，成为限制制造超高强钢复杂构件的一个瓶颈，因此迫切需要开发适合于高强钢异形管件的液压成形技术。充液压制成形技术是一种可以成形高强钢异形管件的先进的液压成形技术。具体工作原理是通过使管材内部充满液体介质并增压至一定的支撑压力后，模具闭合进行管材压制，管材将在模具的机械压力和内部液体支撑压力的共同作用下发生变形，成为所需要的形状构件。与内高压相比，充液压制工艺可大幅度降低模具和设备的成本，工艺稳定，构件均匀性好。但通过分析成形工作原理和工艺机理，充液压制成形工艺也存在以下几个问题：充液压制成形的成形圆角区处于双向压应力状态，因此在成形完成后，卸掉管内支撑内压后，由于弹性应力的影响，构件将向管外反弹，这将导致构件脱模困难。成形支撑内压越高，构件的直边段越长，脱模将越困难。由于模具在对管材压制前，管材内部需要充满液体介质并增压至一定的支撑压力，因此此时管材两端必须完成密封。由于管材压制时是随着模具的运动做相应的运动的，因此需要解决管材两个方向密封端的随动问题，否则密封处将承受较大的作用力，轻者密封失效，重者构件将不满足形状要求。充液压制时要保证管材内部支撑压力基本恒定。管材在压制的过程中，管内支撑介质体积将变小，管材内支撑压力将升高。再者管材压制的过程中又不可避免的存在少量泄露，这将导致管材内支撑压力降低。内压过高，会导致管材局部发生膨胀变形，超过模腔尺寸，形成飞边，或者直接导致管材膨胀破裂。内压过低，将起不到支撑作用，导致局部堆料，管材截面成形不充分。常规控制管材内部支撑压力的方法是采用被动压力阀控制，可以是定压溢流阀，也可以是比例压力控制阀。但无论何种控制方式，均存在响应滞后，尤其是在管材刚开始压制时，均存在较大的控制压力超调，超调量有可能超过管材塑性强度而导致膨胀变形而使构件报废，另外单纯被动压力阀控系统也无法主动补偿泄漏量。充液压制工艺往往需要多段支撑压力控制，采用恒定压力溢流阀控制方式则无法满足要求，而采用比例或伺服压力控制，成本较高。因此，亟需提供一种新的变截面异形管件的充液压制成形装置，以解决现有技术中所存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种变截面异形管件的充液压制成形装置，以解决上述现有技术存在的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种变截面异形管件的充液压制成形装置，包括充液压制成形模具、双向随动密封装置和介质填充与压力控制系统；所述充液压制成形模具内用于放置管材，并对所述管材压制成形；所述双向随动密封装置用于对所述管材的两端进行随动密封；所述介质填充与压力控制系统包括介质填充系统和压力控制系统，所述介质填充系统内用于向所述管材内填充介质，所述压力控制系统用于对所述管材的内部支撑压力进行控制。优选的，所述充液压制成形模具包括凸模和整体凹模，所述凸模安装在上模座上，所述整体凹模安装在下模座上；所述整体凹模包括外凹模和内凹模，所述内凹模设置于所述外凹模内，包括第一分半内凹模和第二分半内凹模；所述第一分半内凹模和第二分半内凹模的分模处安装有导向销轴和复位弹簧。优选的，所述整体凹模的上表面上安装有两个限位板，两个所述限位板分别位于所述整体凹模顶部开口两侧的上表面上；所述整体凹模的上表面上设置有导向键槽，所述限位板的下表面上对应设有与所述导向键槽相配合的导向键；所述限位板通过螺钉与所述外凹模的上表面固定。优选的，所述双向随动密封装置包括模具底板、随动支架和密封结构；所述随动支架的四角通过双向可滑动支撑装置安装于所述模具底板上，所述密封结构安装于所述随动支架上，所述密封结构用于对所述管材的两端进行密封。优选的，所述密封结构包括左密封油缸和右密封油缸，所述左密封油缸和右密封油缸安装于所述随动支架的两侧，所述左密封油缸和右密封油缸的内侧分别设有左密封冲头和右密封冲头，对所述管材的两端进行密封。优选的，所述左密封冲头和右密封冲头内均设置有密封圈。优选的，所述双向可滑动支撑装置包括竖直氮气弹簧和水平氮气弹簧，所述竖直氮气弹簧安装于第一安装块内，所述第一安装块焊接固定在所述随动支架上，所述第一安装块上安装高度调整螺钉；所述水平氮气弹簧安装在第二安装块内，所述第二安装块通过螺钉安装在所述模具底板上；所述竖直氮气弹簧和水平氮气弹簧通过底座进行连接，所述底座的两侧安装4组滚动轴承，所述底座通过所述滚动轴承在所述模具底板的导槽内水平滑动。优选的，所述介质填充系统包括变频水泵、箱体和单向阀，所述变频水泵的输入端通过管路与所述箱体连接，用于吸取介质；所述变频水泵的另一端通过管路以及单向阀与所述右密封冲头相连。优选的，所述压力控制系统包括压力传感器、第一皮囊蓄能器和第二皮囊蓄能器，所述压力传感器与所述左密封冲头相连，所述左密封冲头通过二通阀与所述箱体相连；所述第一皮囊蓄能器和第二皮囊蓄能器分别通过第一三通阀、第二三通阀与所述左密封冲头以及箱体相连。优选的，所述第一皮囊蓄能器和第二皮囊蓄能器的压力控制范围5-63Mpa。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1、充液压制模具中凹模采用内外凹模以及内凹模分半结构，既有利于将构件推挤入模具型腔，模具填充性好，又有利于构件的脱模取件；2、管端密封结构采用整体双向随动结构，管材压制时，管材管端密封处受密封介质反力，而由于装置采用整体结构，密封反力内部互相抵消；而采用双向随动结构，使得密封端受压制力极小，这样既保证了管端密封端随动运动的自由性，又保证了密封端密封的可靠性，结构简单可靠；3、管材内部支撑压力由管材内部密闭介质体积减小得到，且考虑了泄漏的问题，因此无需压力源，简化了系统，降低了工艺难度；4、采用皮囊蓄能器可分组控制管材内部支撑压力，皮囊蓄能器惯性小，反应灵敏，可以有效减小压力超调并可有效补偿管端密封泄漏，因此支撑压力控制稳定性好，精度高，且成本低，实用性强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变截面异形管件的充液压制成形装置，其特征在于：包括充液压制成形模具、双向随动密封装置和介质填充与压力控制系统；所述充液压制成形模具内用于放置管材，并对所述管材压制成形；所述双向随动密封装置用于对所述管材的两端进行随动密封；所述介质填充与压力控制系统包括介质填充系统和压力控制系统，所述介质填充系统内用于向所述管材内填充介质，所述压力控制系统用于对所述管材的内部支撑压力进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种变截面异形管件的充液压制成形装置，其特征在于：包括充液压制成形模具、双向随动密封装置和介质填充与压力控制系统；所述充液压制成形模具内用于放置管材，并对所述管材压制成形；所述双向随动密封装置用于对所述管材的两端进行随动密封；所述介质填充与压力控制系统包括介质填充系统和压力控制系统，所述介质填充系统内用于向所述管材内填充介质，所述压力控制系统用于对所述管材的内部支撑压力进行控制。


2.根据权利要求1所述的变截面异形管件的充液压制成形装置，其特征在于：所述充液压制成形模具包括凸模和整体凹模，所述凸模安装在上模座上，所述整体凹模安装在下模座上；所述整体凹模包括外凹模和内凹模，所述内凹模设置于所述外凹模内，包括第一分半内凹模和第二分半内凹模；所述第一分半内凹模和第二分半内凹模的分模处安装有导向销轴和复位弹簧。


3.根据权利要求2所述的变截面异形管件的充液压制成形装置，其特征在于：所述整体凹模的上表面上安装有两个限位板，两个所述限位板分别位于所述整体凹模顶部开口两侧的上表面上；所述整体凹模的上表面上设置有导向键槽，所述限位板的下表面上对应设有与所述导向键槽相配合的导向键；所述限位板通过螺钉与所述外凹模的上表面固定。


4.根据权利要求1所述的变截面异形管件的充液压制成形装置，其特征在于：所述双向随动密封装置包括模具底板、随动支架和密封结构；所述随动支架的四角通过双向可滑动支撑装置安装于所述模具底板上，所述密封结构安装于所述随动支架上，所述密封结构用于对所述管材的两端进行密封。


5.根据权利要求4所述的变截面异形管件的充液压制成形装置，其特征在于：所述密封结构包括左密封油缸和右密封油缸，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺久强，苑世剑，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23