一种充液侧向挤压成形装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种充液侧向挤压成形装置及方法，涉及金属管材成形技术领域，包括底板、模具、模具驱动组件、控制器、两个密封冲头和两个密封驱动部件，模具包括左模和右模，左模和右模滑动连接于底板上，左模和右模位置相对应且结构相匹配，利用侧向挤压的成形方式取代上下合模的成形方式，解决了成形中管坯轴心下移的问题，从而降低了密封的难度，并且减少过渡段长度，节省材料。模具驱动组件包括多个左侧驱动部件和多个右侧驱动部件，利用一系列水平驱动部件驱动模具运动，避免了大吨位液压机的使用，降低了生产成本，同时，消除了液压机台面大小对成形管件尺寸的限制，可成形出大尺寸、长轴线的异形空心件。

【技术实现步骤摘要】
一种充液侧向挤压成形装置及方法
本专利技术涉及金属管材成形
，特别是涉及一种充液侧向挤压成形装置及方法。
技术介绍
近年来我国在航空航天领域迅速发展，其所用构件技术要求不断提高，构件尽量在保证性能的基础上减轻质量并控制成本，而轻量化结构尤其是异形空心整体结构既可以有效减少制造材料消耗和成本，同时又可以减少燃料消耗，是现代先进制造技术发展的理想结构，在航空航天构件的设计中得到越来越多的应用，如飞机上的空心框梁、发动机中空曲轴和异型管件，航天设备上的火箭动力系统管路接头和异形截面进气道等。航天航空所用异形空心整体构件多由钛合金、高温合金、不锈钢等高强度材料和铝合金等低塑性轻质材料制成，具有截面尺寸大、零件轴线长等特点。传统制造工艺是采用分体模压成形后进行拼焊的工艺路线，焊接之后变形难以控制，形状尺寸精度差，无法制造复杂截面，焊缝质量难以保证，航空飞行中存在焊缝热熔穿等隐患。此外，还存在工序多、零件数量多、成本高、承压性能差、整体性和疲劳性能差等缺点。内高压成形正是在这样的背景下发展起来的一种制造轻量化空心整体构件的先进技术。其基本过程是在把管坯放置到模具内，闭合模具，通过端部的冲头实现管端密封和注入液体介质，在管内高压液体介质和两端密封冲头轴向补料的共同作用成形为所需形状的构件。内高压成形的突出特点是把管材圆形截面变形异型截面，可以一次整体成形沿构件轴线截面形状有变化的整体空心构件，有效地降低零件重量、减少模具数量、提高生产效率。但对于大截面异形管件来说，由于这类零件材料强度高，零件尺寸巨大，造成内高压成形过程所需的液体压力升高，同时，合模压力机的合模力也大幅度提高，例如对于直径0.6米，长度10米级的DP780管件进行内高压成形，其合模力可达数万吨，极大的增加了设备的成本。为解决上述问题，项目团队提出了管材充液压制成形新方法，首先在管坯内部充满液体介质，然后闭合上模，使管坯在模具机械压制和管内液体支撑的共同作用下发生变形。此方法区别于内高压成形，其内部所需液体压力小于管材屈服压力，从而显著降低成形的压力，减少设备的吨位。但是目前的管材充液压制方法本身仍存在一些问题：由于产品截面尺寸变化，在合模过程中会造成管坯的轴心下移，而密封冲头多数只能沿轴线方向移动，这就会使管坯发生弯曲变形而导致密封失效。现有的解决方法主要包括两种途径，一种是为了避免密封失效，不得不在管件上增加过渡段以保证和冲头接触的密封段不发生下移，造成不必要的管坯浪费，增加成本；另一种是采用浮动式冲头结构，设计特殊的冲头装置，使得冲头既可以沿轴向运动，又可以沿上下浮动，轴向运动保证冲头的补料和密封，上下浮动保证冲头在管坯轴心下移时仍然和管坯端部紧密接触，但该结构复杂，控制要求高。此外，对于大截面异型管件来说，具有截面尺寸大、零件轴线长等特点，在采用传统液压机实现充液压制成形动作时，则所需液压机工作平台尺寸可达数十米，需要超大型液压机，存在制造困难，成本高昂等难题，而航空航天用构件需求数量小但种类繁多，建立超大型液压机用于成形成本投资大，造成极大的浪费。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种充液侧向挤压成形装置及方法，解决了目前充液压制过程中在管坯轴心下移、所需设备成本高昂和难以成形大截面异形空心件的问题。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充液侧向挤压成形装置，包括底板、模具、模具驱动组件、控制器、两个密封冲头和两个密封驱动部件，所述模具包括左模和右模，所述模具驱动组件包括多个左侧驱动部件和多个右侧驱动部件，所述左模和所述右模滑动连接于所述底板上，所述左模和所述右模位置相对应且结构相匹配，多个所述左侧驱动部件设置于所述左模的左侧且固定于所述底板上，多个所述左侧驱动部件均与所述左模连接，多个所述右侧驱动部件设置于所述右模的右侧且固定于所述底板上，多个所述右侧驱动部件均与所述右模连接，两个所述密封驱动部件分别设置于所述模具的前端和后端，所述密封驱动部件固定于所述底板上，各所述密封驱动部件靠近所述模具的一侧安装有一个所述密封冲头，多个所述左侧驱动部件、多个右侧驱动部件和两个所述密封驱动部件均与所述控制器连接。优选地，所述底板包括工作平台和两个安装平台，两个所述安装平台分别连接于所述工作平台前后两侧，所述工作平台与所述安装平台为一体式结构，所述工作平台的上表面高于所述安装平台的上表面，所述左模、所述右模、多个所述左侧驱动部件和多个所述右侧驱动部件均安装于所述工作平台上，两个所述密封驱动部件分别安装于两个所述安装平台上。优选地，还包括两个定位块，两个所述定位块分别固定于两个所述安装平台上，所述定位块设置于靠近所述模具的一侧，两个所述定位块分别用于对管坯的两端进行支撑定位，所述定位块与所述管坯两端结构相匹配。优选地，所述工作平台上设置有多个滑轨，所述滑轨的长度方向与所述左模和所述右模的运动方向一致，所述左模和所述右模底端分别设置有多个与所述滑轨结构相匹配的滑柱。优选地，所述左模包括左竖直板，多个所述左侧驱动部件均与所述左竖直板的左侧连接，所述右模包括右竖直板和固定于所述右竖直板上端一侧的水平板，所述水平板设置于靠近所述左竖直板的一侧，多个所述右侧驱动部件均与所述右竖直板的右侧连接。优选地，还包括导向组件，所述导向组件包括两个导套和两个导柱，所述左竖直板上部的两端各固定有一个所述导套，所述右竖直板靠近所述左竖直板一侧的两端各固定有一个所述导柱，所述导柱和所述导套一一对应且结构相匹配，所述导柱上固定套设有一个限位块。优选地，所述左侧驱动部件为左侧驱动油缸，所述右侧驱动部件为右侧驱动油缸，所述密封驱动部件为密封驱动油缸，所述左侧驱动油缸、所述右侧驱动油缸和所述密封驱动油缸均与所述控制器连接。本专利技术还提供一种基于充液侧向挤压成形装置的充液侧向挤压成形方法，包括以下步骤：步骤一、按设计要求将所述左模、所述右模、多个所述左侧驱动部件、多个所述右侧驱动部件和两个所述密封驱动部件装配于所述底板上，所述左模和所述右模分开设定距离，留出空间用于放置管坯；步骤二、将所述管坯放置到所述左模和所述右模之间的所述底板上；步骤三、控制器控制所述密封驱动部件，使得两个所述密封冲头分别在两个所述密封驱动部件的推动作用下朝向所述管坯运动，对所述管坯进行密封；步骤四、从一个所述密封冲头的充液孔向所述管坯内注入加压液体；步骤五、控制器通过控制所述左侧驱动部件和所述右侧驱动部件来推动所述左模和所述右模相向运动至限定位置，所述管坯在所述模具的机械压力和管内液压的共同作用产生变形，成形为所需形状；步骤六、卸压，所述控制器控制两个所述密封冲头后撤，且使得所述左模和所述右模复位，得到所需成形件。优选地，在步骤四中，所述管坯中所述加压液体的内压小于所述管坯的屈服强度。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的充液侧向挤压成形装置及方法，包括底板、模具、模具驱动组件、控制器、两个密封冲头和两个密封驱动部件，模具包括左模和右模，利用侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充液侧向挤压成形装置，其特征在于，包括底板、模具、模具驱动组件、控制器、两个密封冲头和两个密封驱动部件，所述模具包括左模和右模，所述模具驱动组件包括多个左侧驱动部件和多个右侧驱动部件，所述左模和所述右模滑动连接于所述底板上，所述左模和所述右模位置相对应且结构相匹配，多个所述左侧驱动部件设置于所述左模的左侧且固定于所述底板上，多个所述左侧驱动部件均与所述左模连接，多个所述右侧驱动部件设置于所述右模的右侧且固定于所述底板上，多个所述右侧驱动部件均与所述右模连接，两个所述密封驱动部件分别设置于所述模具的前端和后端，所述密封驱动部件固定于所述底板上，各所述密封驱动部件靠近所述模具的一侧安装有一个所述密封冲头，多个所述左侧驱动部件、多个右侧驱动部件和两个所述密封驱动部件均与所述控制器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种充液侧向挤压成形装置，其特征在于，包括底板、模具、模具驱动组件、控制器、两个密封冲头和两个密封驱动部件，所述模具包括左模和右模，所述模具驱动组件包括多个左侧驱动部件和多个右侧驱动部件，所述左模和所述右模滑动连接于所述底板上，所述左模和所述右模位置相对应且结构相匹配，多个所述左侧驱动部件设置于所述左模的左侧且固定于所述底板上，多个所述左侧驱动部件均与所述左模连接，多个所述右侧驱动部件设置于所述右模的右侧且固定于所述底板上，多个所述右侧驱动部件均与所述右模连接，两个所述密封驱动部件分别设置于所述模具的前端和后端，所述密封驱动部件固定于所述底板上，各所述密封驱动部件靠近所述模具的一侧安装有一个所述密封冲头，多个所述左侧驱动部件、多个右侧驱动部件和两个所述密封驱动部件均与所述控制器连接。


2.根据权利要求1所述的充液侧向挤压成形装置，其特征在于，所述底板包括工作平台和两个安装平台，两个所述安装平台分别连接于所述工作平台前后两侧，所述工作平台与所述安装平台为一体式结构，所述工作平台的上表面高于所述安装平台的上表面，所述左模、所述右模、多个所述左侧驱动部件和多个所述右侧驱动部件均安装于所述工作平台上，两个所述密封驱动部件分别安装于两个所述安装平台上。


3.根据权利要求2所述的充液侧向挤压成形装置，其特征在于，还包括两个定位块，两个所述定位块分别固定于两个所述安装平台上，所述定位块设置于靠近所述模具的一侧，两个所述定位块分别用于对管坯的两端进行支撑定位，所述定位块与所述管坯两端结构相匹配。


4.根据权利要求2所述的充液侧向挤压成形装置，其特征在于，所述工作平台上设置有多个滑轨，所述滑轨的长度方向与所述左模和所述右模的运动方向一致，所述左模和所述右模底端分别设置有多个与所述滑轨结构相匹配的滑柱。


5.根据权利要求1所述的充液侧向挤压成形装置，其特征在于，所述左模包括左竖直板，多个所述左侧驱动部件均与所述左竖直板的左侧连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩聪，苑世剑，
申请(专利权)人：哈尔滨工大海卓智能成形科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23