弯曲管件充液压形方法、充液压形装置及弯曲管件制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种弯曲管件充液压形方法，涉及弯曲管件充液压形技术领域，主要包括以下步骤：S1、将待加工管件套设在相匹配的内层管外侧，形成双层管；S2、通过充液压形装置对所述双层管进行充液压形；S3、去除所述内层管，最终得到弯曲管件。本发明专利技术还公开一种充液压形装置，用于实施上述弯曲管件充液压形方法。本发明专利技术还公开一种采用上述弯曲管件充液压形方法制备而成的弯曲管件。本发明专利技术能够有效地抑制弯曲管件在成形过程中的起皱行为。件在成形过程中的起皱行为。件在成形过程中的起皱行为。

【技术实现步骤摘要】
弯曲管件充液压形方法、充液压形装置及弯曲管件


[0001]本专利技术涉及弯曲管件充液压形
，特别是涉及一种弯曲管件充液压形方法、充液压形装置及弯曲管件。

技术介绍

[0002]近年来，轻量化是汽车、航空航天等领域主要发展的目标之一。在汽车领域，平均每十年减重8％～15％，未来十年里轿车还将减重20％。在航空航天领域，为了提高战斗机的机动性能和航程，结构质量系数从三代飞机的32％～34％降低到四代飞机的27％～28％，美国四代机F
‑
22结构质量系数为27.8％；卫星结构质量减小可有效提高载荷，先进国家卫星的结构质量系数一般小于7％。目前结构轻量化的主要途径有：(1)采用变截面取代等截面；(2)采用空心结构取代实体结构；(3)采用封闭截面取代焊接截面。
[0003]双曲率超薄壁弯曲构件作为典型的新一代新型超高速飞行器排气构件，往往具有管件形状复杂、截面差大和材料强度高等特征。对于这类构件，通常采用液压成形技术来实现构件的结构轻量化目标。液压成形工艺是一种液体提供支撑压力模具施加成形压力的整体成形方法。液压成形过程不仅工序少、成形精度高、产品质量高、生产成本低，而且可成形零件形状复杂的工件。
[0004]然而，在管材液压成形过程中，常常伴随着四种典型缺陷：屈曲、起皱、破裂和折回。其中，起皱是管材液压成形中最为重要的缺陷，其对管材的成形质量起着重要的作用；尤其是在制备大截面差超薄壁弯曲构件时，起皱很容易发生。因此，起皱的原理以及抑制起皱的手段引起了广大学者的关注。起皱的本质是由于管材受到的平面应力不均匀引起的，根据皱纹的方向可将皱纹分为3种：横向皱纹、纵向皱纹和斜向皱纹，他们分别是由压应力、拉应力和切向应力引起的。
[0005]在成形超薄壁弯曲构件过程中，管材的弯曲内侧受到压应力，管材很容易发生横向起皱。通过增加轴向约束，能有效抑制横向皱纹，但一味地增加轴向约束，管材又容易发生纵向皱纹。此外，在成形双曲率构件时，坯料往往为锥形，这一定程度上增加了管材斜向起皱的风险。
[0006]在成形过程中，增加支撑内压能一定程度上抑制皱纹的发生，但单纯提高液体压力并不能完全避免管材的起皱行为并且会引起咬边，还需要选择合适的加载路径，在合适的工艺区间提供支撑内压，才能够抑制起皱。
[0007]现有专利中提出了一种制备“有益褶皱”的装置，即一些皱纹可以通过随后增加的压力展平，从而提高零件的成形性；但是，不管是通过增加轴向约束、提高支撑内压，还是利用有益皱纹等措施，都无法从根本上抑制管材在液压成形过程中起皱的发生。
[0008]因此，亟待提出一种弯曲管件充液压形方法、充液压形装置及弯曲管件，以解决现有技术中所存在的上述问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种弯曲管件充液压形方法、充液压形装置及弯曲管件，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效地抑制弯曲管件在成形过程中的起皱行为。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0011]本专利技术提供一种弯曲管件充液压形方法，包括以下步骤：
[0012]S1、将待加工管件套设在相匹配的内层管外侧，形成双层管；
[0013]S2、通过充液压形装置对所述双层管进行充液压形；
[0014]S3、去除所述内层管，最终得到弯曲管件。
[0015]优选的，所述步骤S1中，所述待加工管件和所述内层管均为锥形管件。
[0016]优选的，所述步骤S1中包括以下步骤：
[0017]S11、通过第一板材制备所述内层管；
[0018]S12、将第二板材包裹在所述内层管的外侧，所述第二板材形成所述待加工管件，所述内层管和所述待加工管件共同组成所述双层管；
[0019]其中，所述第一板材和所述第二板材采用同种材料制成。
[0020]优选的，在所述步骤S1之后、所述步骤S2之前，还包括以下步骤：
[0021]S13、在所述双层管的第二端的外侧包裹一层防膨胀层；其中，所述双层管的第一端的直径小于所述双层管的第二端的直径。
[0022]优选的，在所述步骤S1之后、所述步骤S2之前，还包括以下步骤：
[0023]S14、在所述双层管的第一端开口处密封连接第一密封板，在所述双层管的第二端开口处密封连接第二密封板；其中，所述第一密封板的直径大于所述双层管第一端的直径，所述第二密封板的直径大于所述双层管第二端的直径，所述第二密封板上连接有用于充入液体的充液管和高压管。
[0024]优选的，所述步骤S2中包括以下步骤：
[0025]S21、向所述双层管内充入液体，使所述液体保持第一压力；
[0026]S22、所述充液压形装置的上模和下模进行合模，对所述双层管施加压力；
[0027]S23、提高所述双层管内液体压力至第二压力，并进行保压，以对所述双层管进行整形；
[0028]S24、卸载所述双层管内液体压力，所述上模上行，取出成形后的所述双层管。
[0029]优选的，
[0030]所述步骤S21中，所述第一压力为：
[0031]所述步骤S23中，所述第二压力为：
[0032]其中，σ
s
为第一板材和第二板材所采用材料的屈服应力，t为第一板材的厚度，t
′
为第二板材的厚度，r2为内层管第二端的半径，r
′2为待加工管件第二端的半径，r
c
为双层管截面最小过渡圆角半径。
[0033]优选的，在所述步骤S3之后还包括以下步骤：
[0034]S31、根据形状要求，对所述弯曲管件进行切割；
[0035]S32、对切割后的所述弯曲管件进行抛光处理。
[0036]本专利技术还提供一种充液压形装置，用于实施上述的弯曲管件充液压形方法，包括模具本体和冲头机构，所述模具本体包括能够上下扣合的上模和下模，所述上模与所述下模之间形成有成型腔体；所述冲头机构包括第一冲头和第二冲头，所述第一冲头能够与所述双层管的第一端连接，所述第二冲头能够与所述双层管的第二端连接。
[0037]本专利技术还提供一种弯曲管件，采用上述的弯曲管件充液压形方法制备而成。
[0038]本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0039]本专利技术通过设置两层管材的方式增加管材整体的厚度，进一步地能够增加管材本身的抗失稳能力，有效地解决了双曲率超薄壁弯曲构件等在充液压形成形过程中起皱严重的问题；且此方法步骤简单、易操作，适于制备双曲率超薄壁弯曲构件，也适用于制备一般的管材液压成形件。
附图说明
[0040]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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1为板材坯料的示意图；
[0042]图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弯曲管件充液压形方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将待加工管件套设在相匹配的内层管外侧，形成双层管；S2、通过充液压形装置对所述双层管进行充液压形；S3、去除所述内层管，最终得到弯曲管件。2.根据权利要求1所述的弯曲管件充液压形方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述待加工管件和所述内层管均为锥形管件。3.根据权利要求2所述的弯曲管件充液压形方法，其特征在于：所述步骤S1中包括以下步骤：S11、通过第一板材制备所述内层管；S12、将第二板材包裹在所述内层管的外侧，所述第二板材形成所述待加工管件，所述内层管和所述待加工管件共同组成所述双层管；其中，所述第一板材和所述第二板材采用同种材料制成。4.根据权利要求3所述的弯曲管件充液压形方法，其特征在于：在所述步骤S1之后、所述步骤S2之前，还包括以下步骤：S13、在所述双层管的第二端的外侧包裹一层防膨胀层；其中，所述双层管的第一端的直径小于所述双层管的第二端的直径。5.根据权利要求1或4所述的弯曲管件充液压形方法，其特征在于：在所述步骤S1之后、所述步骤S2之前，还包括以下步骤：S14、在所述双层管的第一端开口处密封连接第一密封板，在所述双层管的第二端开口处密封连接第二密封板；其中，所述第一密封板的直径大于所述双层管第一端的直径，所述第二密封板的直径大于所述双层管第二端的直径，所述第二密封板上连接有用于充入液体的充液管和高压管。6.根据权利要求4所述的弯曲管件充液压形方法，其特征在于：所述步骤S2中包括以下步骤：S21、向所述双层管内充入液体，使所述液...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩聪，庄永鹏，苑世剑，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：