一种分步预胀成形复杂异形底件的方法技术

本发明专利技术公开了一种分步预胀成形复杂异形底件的方法，将预胀过程分为基础预胀和精确预胀两步，基础预胀为无凸模预胀，通过设置特殊压边装置限制预胀范围，确定预胀高度；将基础预胀成形件作为坯料进行精确预胀，更换压边装置，凸模下移至板料处，在法兰周围施加周向压力，通过优化周向压力和预胀压力加载曲线，实现复杂异形底件的精密成形。本发明专利技术旨在解决复杂异形底件底部成形困难、成形精度差、成形极限低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种分步预胀成形复杂异形底件的方法
本专利技术属于复杂异形底件精密成形工艺
，涉及一种分步预胀成形复杂异形底件的方法，具体涉及一种内凹底筒形件的分步预胀成形。
技术介绍
随着航空航天、船舶、汽车等重要领域持续向“高精尖”方向突破，零件“轻量化”成为重点研究方向，材料上使用钛、镁、铝等轻质合金取代传统钢铁等重型材料，结构上通过改变零件形状如凹凸、空心等减负。复杂异形底件多采用金属薄板成形，由于零件底部形状复杂，传统刚模成形中，由于凸、凹模与板料之间存在摩擦，板料各部分受力不均衡，极易导致零件圆角处因减薄严重而破裂；普通充液预胀拉深成形中，通过对复杂异形底零件底部受力分析，可知预胀过程中由于板料受单向拉应力和弯曲应力综合作用，壁厚将随着预胀高度的增加急剧减薄，达到预胀极限后破裂。凹圆角处成形所需的预胀压力远远大于其他区域，易使零件贴模性差，无法达到精确成形的目的。公开号为CN10000283A的中国专利针对形状复杂的零件成形过程中易产生起皱、破裂及圆角处成形性差等潜在问题，提出一种小圆角盒形件精确成形方法，通过在成形装置的凸模上安装电极对，利用电极放电产生的冲击波和高速水流动压作用实现小圆角处贴合模具。该方法未涉及异形底件底部成形问题，也未解决零件的补料问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种异形底零件底部精确成形新方法，能够解决复杂异形底件底部聚料少、贴模性差、预胀高度极限低等问题，对底部成形困难的复杂异形底件成形具有深刻的指导意义。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种分步预胀成形复杂异形底件的方法，所述技术方案如下：步骤一：建立零件三维模型；步骤二：选择合适的压边圈，设计预胀压力曲线，对异形底件进行第一步基础预胀的数值模拟分析，得到数值模拟模型；步骤三：更换压边圈，使凸模下行至与板料上表面同一水平，将所得零件进行第二步精确预胀。与此同时，在法兰周围施加周向压力，持续推料，促进底部贴模；步骤四：凸模继续下行，进行板料拉深过程，得到分步预胀成形复杂异形底件。优选的，所述步骤一中，该零件为底部内凹的筒形件，目的是保证零件的对称性，易获得零件均匀的应力应变分布曲线。优选的，所述步骤二中，压边圈略大于终成形件内凹底部尺寸，利于限制板料流动方向；由于基础预胀为零件底部部分预胀，压边圈会充当凸模，限制底部形状，材质方面需具有较强的抗液压冲击能力。优选的，所述步骤二中，第一步基础预胀高度与终成形件底部胀高关系：基础预胀零件凹底表面积：S＝π(R2+H22)其中，R表示球冠底的半径，H2表示基础预胀零件凹底高度；精确预胀零件凹底表面积：S1＝S2+S3+S4+…其中，S2、S3、S4…表示精确预胀零件凹底各部分面积；由此得到预胀高度关系：H＝H2-H1其中，H1表示精确预胀零件凹底高度(根据零件实际要求确定)。优选的，所述步骤三中，精确预胀前更换压边圈，其尺寸略大于异形底件底部直径，目的是使凸模顺利下行，进行拉深过程。优选的，所述步骤二、步骤三和步骤四中，分别设置合理的预胀压力、周向压力和液室压力加载路径，设置合理的摩擦系数。本专利技术有益效果在于：本专利技术提供了一种分步预胀成形复杂异形底件的方法，其核心是在第一步基础预胀过程中不设置凸模，得到一定预胀高度的预成形件，为精确预胀提供基础形状和补料；在第二步精确预胀过程中，在法兰周围施加周向压力，起到推料作用，使凸模下行进行精确预胀过程中底部可较好贴模。其次是避免后续拉深时保持零件已成形底部的既得形状。本专利技术能够充分结合有限元软件进行数值模拟，得到整个复杂异形底件成形过程中预胀压力、周向压力和液室压力最优加载曲线。易得到零件复杂底部成形规律，在很大程度上提高了复杂异形底件成形的精确性。附图说明：图1是本专利技术的复杂异形底件三维模型图；图2是基础预胀与精确预胀零件底部尺寸关系图；图3是预胀压力、周向压力和液室压力最优加载曲线图；图4(a)、图4(b)是零件数值模拟过程图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术实施例作进一步说明。一种分步预胀成形复杂异形底件的方法，具体按如下步骤进行：步骤一：建立零件的三维模型，如图1；步骤二：选择合适的压边圈，设计预胀压力曲线，对异形底件进行第一步基础预胀的数值模拟分析，得到数值模拟模型；第一步基础预胀高度与终成形件底部胀高关系：基础预胀零件凹底表面积：S＝π(R2+H22)其中，R表示球冠底的半径，H2表示基础预胀零件凹底高度；精确预胀零件凹底表面积：S1＝S2+S3+S4+…其中，S2、S3、S4…表示精确预胀零件凹底各部分面积；由此得到预胀高度关系：H＝H2-H1其中，H1表示精确预胀零件凹底高度(根据零件实际要求确定)。步骤三：更换压边圈，使凸模下行至与板料上表面同一水平，将所得零件进行第二步精确预胀。与此同时，在法兰周围施加周向压力，持续推料，促进底部贴模；步骤四：凸模继续下行，进行板料拉深过程，得到分步预胀成形复杂异形底件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分步预胀成形复杂异形底件的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：建立零件三维模型；/n步骤二：选择合适的压边圈，设计预胀压力曲线，对异形底件进行第一步基础预胀的数值模拟分析，得到数值模拟模型；/n步骤三：更换压边圈，使凸模下行至与板料上表面同一水平，将所得零件进行第二步精确预胀。与此同时，在法兰周围施加周向压力，持续推料，促进底部贴模；/n步骤四：凸模继续下行，进行板料拉深过程，得到分步预胀成形复杂异形底件。/n

【技术特征摘要】
1.一种分步预胀成形复杂异形底件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：建立零件三维模型；
步骤二：选择合适的压边圈，设计预胀压力曲线，对异形底件进行第一步基础预胀的数值模拟分析，得到数值模拟模型；
步骤三：更换压边圈，使凸模下行至与板料上表面同一水平，将所得零件进行第二步精确预胀。与此同时，在法兰周围施加周向压力，持续推料，促进底部贴模；
步骤四：凸模继续下行，进行板料拉深过程，得到分步预胀成形复杂异形底件。


2.根据权利要求1所述的一种分步预胀成形异形底件的方法，其特征在于，所述步骤二中第一步基础预胀为无凸模预胀，预胀形件为近似球冠状。


3.据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓晶，高吉程，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23