基于充液成形和电化学加工的复合成形方法及成形系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于充液成形和电化学加工的复合成形方法及成形系统，属于充液成形技术领域，包括液压设备、凸模和凹模；其特征在于，所述凹模的法兰面上设置有压边圈；所述压边圈包括一体成形的上圆环、中间圆环和下圆环，所述上圆环和下圆环的外径均大于中间圆环的外径；所述上圆环和下圆环之间设置有M个超声振动装置，M为大于0的自然数；所述上圆环设置有压边圈进液口和压边圈出液口；所述凹模设置有凹模进液口，在所述凹模的法兰面上设置有O型密封圈。本发明专利技术利用超声振动辅助，并耦合被动式充液成形和电化学加工的复合技术，可以有效地提高复杂构件的成形极限、成形质量，消除成形过程中的回弹、起皱等缺陷。起皱等缺陷。起皱等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
基于充液成形和电化学加工的复合成形方法及成形系统


[0001]本专利技术属于充液成形
，具体涉及一种基于充液成形和电化学加工的复合成形方法及成形系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会和科技的快速发展，尤其是近年来航空航天、汽车等高速运载领域的发展，对于复杂构件的精度要求越来越高。充液成形技术作为一种先进的柔性成形方法，液室腔内的液体可以起到溢流润滑和摩擦保持的效果，提高零件的成形极限，改善零件的成形质量。电化学加工是一种新型的加工方式，其具有效率高、加工后零件的表面粗糙度好、加工后无残余应力，不会产生回弹等特点，目前已应用于部分金属零件的加工。
[0003]虽然充液成形技术在一定程度上改善了零件的成形质量，但成形后仍存在回弹，甚至起皱、破裂等问题，导致成形后的构件精度不满足要求，所以如何改善这一问题，满足复杂构件高质量，高效率成形制造要求，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种基于充液成形和电化学加工的复合成形方法及成形系统，利用超声振动辅助，并耦合被动式充液成形和电化学加工的复合技术，可以有效地提高复杂构件的成形极限、成形质量，消除成形过程中的回弹、起皱等缺陷。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种基于充液成形和电化学加工的复合成形系统，包括液压设备、凸模和凹模；所述凹模的法兰面上设置有压边圈；所述压边圈包括一体成形的上圆环、中间圆环和下圆环，所述上圆环和下圆环的外径均大于中间圆环的外径；所述上圆环和下圆环之间设置有M个超声振动装置，M为大于0的自然数；所述上圆环设置有压边圈进液口和压边圈出液口；所述凹模设置有凹模进液口，在所述凹模的法兰面上设置有O型密封圈；所述凸模上设有与电源阴极连接的负极端子；在板材上设有与电源阳极连接的正极端子。
[0006]优选地，所述压边圈的内径等于凹模的内径。
[0007]优选地，所述超声振动装置包括超声电源、换能器和变幅杆；所述变幅杆固定在下圆环的上表面，所述超声电源和换能器连接，所述换能器安装在变幅杆上。
[0008]本专利技术的第二目的是提供一种基于充液成形和电化学加工的复合成形方法，利用上述基于充液成形和电化学加工的复合成形系统完成如下步骤：S1、首先在液压设备上安装凸模、压边圈和凹模，然后测试液压设备的运行情况，清理凹模的液室，通过凹模进液口向液室内注入液体，注入液体的目标高度是液体的上表面与凹模的法兰面重合；S2、将板材放置在法兰面上，通过液压设备控制压边圈下行合模，通过预设的压边力将板材压紧，板材在压边力和O型密封圈的作用下将液室密封；
S3、通过压边圈进液口向压边圈、板材和凸模之间注入电解液，注入电解液的高度小于压边圈进液口，将板材外接电源阳极，凸模外接电源阴极，此时电路处于断开状态；S4、液压设备带动凸模下行至板材的上表面，超声振动装置开始产生机械振荡，并通过压边圈将机械振荡传递给板材，进而产生超声辅助效应，液压设备带动凸模继续下行，板材在液室压力的作用下贴紧凸模，并且在超声辅助效应下通过被动式充液成形技术逐渐成形；S5、泄压开模；S6、将凸模外接电极阴极，成形后的构件外接电极阳极，用水泵使电解液从压边圈进液口流入，从压边圈出液口流出，通电形成电化学回路，液压设备带动凸模缓缓下行对成形后的构件进行电化学加工；超声振动装置产生机械振荡，去除附着在加工区表面的加工产物；S7、关闭水泵，断开电路，液压设备带动凸模上行，将构件取出，切除多余的工艺型面，得到目标构件。
[0009]优选地，所述液体为油或水。
[0010]优选地，所述电解液为氯化钠溶液或硝酸钠溶液。
[0011]优选地，在S4中，凸模以3
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5mm/s的速度下行至板材的上表面。
[0012]优选地，在S6中，当凸模下行至与板材上方0.1mm处时，超声振动装置开始产生机械振荡。
[0013]本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术基于超声辅助减小板材与模具间的摩擦效应，并且通过超声振动有助于去除附着在加工区表面的难以被电解液冲走的加工产物；被动式充液成形具有成形极限高、变形均匀的特点；电化学加工处理后的构件无残余应力，成形更加精确。本专利技术在航空航天、汽车等高速运载领域，尤其是具有高精度要求的一体化成形方面具有广阔的应用前景，极大地提高了板材的成形精度，改善了成形质量。
[0014]本专利采用超声、液压与电化学相结合的方式，加装在压边圈上的超声振动装置在液压成形阶段通过震动减小了模具与构件之间的摩擦力使其更好地向成形方向移动避免了由于供料不足产生撕裂等问题，在电化学加工阶段有助于去除附着在加工区表面的难以被电解液冲走的加工产物。通过液压设备提供给构件一个预紧力使其贴合模具避免出现褶皱问题，从而作用在一起在保证成形质量的前提下提高了其能够拉深的高度。
[0015]曲率较大成形的难点为由于成形之后的残余应力导致成形后产生回弹，成形后形状和预设形状误差大，若要提高精度，必须长时间静置，但也不能完全消除回弹，而本专利在液压成形后对构件进行电化学加工，得到的构件无残余应力，无回弹，精度更高。
[0016]本专利技术着手于在成形大曲率零件会出现回弹、起皱等问题影响成形质量和效率，创造性地将充液成形、电化学加工、超声振动三种技术有机结合在一起，提高成形质量和效率，能够快速高质量的成形大曲率复杂构件。
附图说明
[0017]图1为本专利技术优选实施例中复合成形系统开始阶段的示意图；图2为本专利技术优选实施例中复合成形系统成形阶段的示意图；
图3为本专利技术优选实施例中泄压开模后构件产生回弹示意图；图4为本专利技术实施例中复合成形系统加工阶段示意图。
[0018]其中：1、凸模；2、压边圈；3、压边圈进液口；4、超声电源；5、换能器；6、变幅杆；7、凹模进液口；8、凹模；9、O型密封圈；10、板材；11、压边圈出液口。
具体实施方式
[0019]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：如图1至图4所示，本专利技术的技术方案为：一种基于充液成形和电化学加工的复合成形系统，包括液压设备、凸模1和凹模8；液压设备为现有技术，因此在图中没有体现，所述凹模8的法兰面上设置有压边圈2；所述压边圈2包括一体成形的上圆环、中间圆环和下圆环，所述上圆环和下圆环的外径均大于中间圆环的外径；所述上圆环和下圆环之间设置有M个超声振动装置，M为大于0的自然数；所述上圆环设置有压边圈进液口3和压边圈出液口11；所述凹模8设置有凹模进液口7，在所述凹模8的法兰面上设置有O型密封圈9。所述压边圈2的内径等于凹模8的内径。所述超声振动装置包括超声电源4、换能器5和变幅杆6；所述变幅杆6固定在下圆环的上表面，所述超声电源4和换能器5连接，所述换能器5安装在变幅杆6上；所述凸模1上设有与电源阴极连接的负极端子。
[0020]上述实施例主要包括凹模、凸模、压边圈、超声振动装置，外接脉冲电源，所述凹模的底部设置有凹模进液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于充液成形和电化学加工的复合成形系统，包括液压设备、凸模（1）和凹模（8）；其特征在于，所述凹模（8）的法兰面上设置有压边圈（2）；所述压边圈（2）包括一体成形的上圆环、中间圆环和下圆环，所述上圆环和下圆环的外径均大于中间圆环的外径；所述上圆环和下圆环之间设置有M个超声振动装置，M为大于0的自然数；所述上圆环设置有压边圈进液口（3）和压边圈出液口（11）；所述凹模（8）设置有凹模进液口（7），在所述凹模（8）的法兰面上设置有O型密封圈（9）；所述凸模（1）上设有与电源阴极连接的负极端子；在板材（10）上设有与电源阳极连接的正极端子。2.根据权利要求1所述的基于充液成形和电化学加工的复合成形系统，其特征在于，所述压边圈（2）的内径等于凹模（8）的内径。3.根据权利要求1所述的基于充液成形和电化学加工的复合成形系统，其特征在于，所述超声振动装置包括超声电源（4）、换能器（5）和变幅杆（6）；所述变幅杆（6）固定在下圆环的上表面，所述超声电源（4）和换能器（5）连接，所述换能器（5）安装在变幅杆（6）上。4.一种基于充液成形和电化学加工的复合成形方法，其特征在于，利用权利要求1
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3任一项所述的基于充液成形和电化学加工的复合成形系统完成如下步骤：S1、首先在液压设备上安装凸模（1）、压边圈（2）和凹模（8），然后测试液压设备的运行情况，清理凹模（8）的液室，通过凹模进液口（7）向液室内注入液体，注入液体的目标高度是液体的上表面与凹模的法兰面重合；S2、将板材（10）放置在法兰面上，通过液压设备控制压边圈（2）下行合模，通过预设的压边力将板材（10）压紧，板材（10）在压边力和O型密封圈（9）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳峰，熊爱奎，李妙静，宋国鹏，王耀，于弘喆，
申请(专利权)人：天津天锻航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：