一种基于双层复合覆板大曲面薄壁铝合金零件充液成形方法技术

本发明专利技术提出了一种基于双层复合覆板大曲面薄壁铝合金零件充液成形方法，此方法可以使板材的受力状态得到改善，在一定程度上解决了薄壁、超薄壁曲面零件起皱、破裂的问题，进而进一步提高零件的成形极限，并提升铝合金板材的成形精度。包括以下步骤：S1、双层复合覆板是由刚性覆板和橡胶覆板共同组成的，上层为刚性覆板，下层为橡胶覆板，由于橡胶的存在，使得复合覆板厚度略大于单层金属覆板的厚度；S2、将双层复合覆板与板料贴合在一起，放置在充液成形设备的凹模上，使用压边圈压紧板材；S3、凹模内为液室，首先通过液室液体的压力对板材下表面施加向上的液压力，使双层复合覆板与板料反向胀形，双层覆板上表面预先接触凸模，板料紧贴双层覆板下表面达到预胀效果；S4、凸模向下运动完成指定冲压行程；S5、在整个充液成形过程中，保持对双层复合覆板和板料施加周向应力，进一步提高了板料流动性，尤其减少了曲面薄壁零件在充液成形时悬空区的起皱，提供更高的成形精度。形精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双层复合覆板大曲面薄壁铝合金零件充液成形方法


[0001]本专利技术涉及液压板材成形
，更具体地说，涉及一种基于双层复合覆板薄壁曲面铝合金零件充液成形方法。

技术介绍

[0002]随着新一代航天飞行器和新能源汽车的发展，轻量化逐渐成为科学研究的重点方向；大尺寸薄壁零件是火箭、飞机和汽车的关键部件，这些运输工具的气动性、承载性等指标与关键零件的质量息息相关，尤其在曲面薄壁零件的成形过程中，其悬空区的精密成形尤为重要。铝合金材料由于其密度低、比强度高这一特点，被广泛应用。在铝合金材料完全替代钢的理想情况，可以降低汽车30%
‑
50%的质量。虽然铝合金由于轻质高强的特点具有广泛应用的需求，但是铝合金的加工难度相对较大，目前已经成为航天和汽车领域的重点研究对象。
[0003]目前，在轻量化工艺中，充液拉深工艺在冲压领域得到了高度的认可和重视。但是，传统的充液拉深成形技术在面对大尺寸、带有大弧面或者锥度的薄壁成形零件时往往不能满足大部分的需求，会产生内部起皱和底部破裂的现象。采用双层板（即单层金属覆板）辅助成形技术虽然能够实现零件成形，但由于其刚性覆板与薄壁零件在成形过程中不能完全贴合，摩擦保持作用有限，对薄壁尤其超薄零件成形过程的缺陷及精度控制还存在诸多局限性，导致大曲面薄壁零件的成形精度难以提高。

技术实现思路

[0004]针对大曲面薄壁铝合金成形中存在的问题，本专利技术提供了一种基于双层复合覆板大曲面薄壁铝合金零件充液成形方法，此方法可以使板材的受力状态得到改善，在一定程度上解决薄壁、超薄壁曲面零件起皱、破裂的问题，进而进一步提高零件的成形极限，并提升铝合金板材的成形精度。包括以下步骤：
[0005] S1，双层复合覆板是由刚性覆板和橡胶覆板共同组成的，上层为刚性覆板，下层为橡胶覆板，由于橡胶的存在，使得复合覆板厚度略大于单层金属覆板的厚度；
[0006] S2，将双层复合覆板与板料贴合在一起，放置在充液成形设备的凹模上，使用压边圈压紧板材；
[0007] S3，凹模内为液室，首先通过液室液体的压力P1对板材下表面施加向上的液压力P，使双层复合覆板与板料反向胀形，双层覆板上表面预先接触凸模，板料紧贴双层覆板下表面达到预胀效果；
[0008] S4，凸模向下运动完成指定冲压行程；
[0009] S5，在整个充液成形过程中，保持对双层复合覆板和板料施加周向应力，进一步提高板料流动性。
[0010]技术效果
[0011] 相较于传统双层板（单层覆板）辅助充液成形方法，本专利技术提出双层复合覆板辅
助充液成形方法，利用橡胶超弹性特点，填充上下两板之间的间隙，使两板紧密贴合在橡胶上，近似形成一块厚度较大的板材，从而抑制起皱，提高板材的成形极限。此外，橡胶材料具有粘弹性，可以增强作用在板材表面的摩擦力，在受到液室压力的作用时，增加摩擦保持作用，从而抑制板材变形过程中受到的径向拉应力和切向压应力，增强抗失稳能力，抑制缺陷的产生，能够使板料变形分布更为均匀。周向加压工艺能够减小零件内部的径向拉应力，提高成形极限；预胀在成形初期使板坯与凸模贴合，减小悬空区，增大摩擦保持作用，可以抑制起皱和破裂，提高贴模精度。可以进一步提高大曲面薄壁铝合金零件的成形性，减少大曲面薄壁零件在充液成形过程中可能产生的缺陷。
附图说明
[0012][0013]图1是本专利技术双层复合覆板充液成形预胀阶段原理图；
[0014]图2是本专利技术双层复合覆板充液成形最终成形原理图。
[0015]图中：1凸模，2上层刚性覆板，3橡胶覆板，4下层板，5液室，6凹模，7支撑垫。
具体实施方式
[0016][0017]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述。
[0018]由于曲面薄壁零件在拉深时，其底部会受到两向拉伸而变薄，如果底部不能提供较大的摩擦力，可能会使零件拉裂，故基于双层复合覆板进行预胀工艺，如图1所示，板材（4）上方放置着由刚性覆板（2）和橡胶覆板（3）组成的双层复合覆板，但在成形过程开始前凸模和双层复合覆板间保持一定间隙，预胀阶段中，双层复合覆板和板材（4）在液室（5）中液体提供的胀形力作用下进行反向胀形，此时上层刚性覆板直接与凸模接触并使一部分抱紧凸模，橡胶覆板（3）向上贴紧刚性覆板（2），板材（4）向上胀形紧贴橡胶覆板（3），在后续成形过程中，橡胶覆板（3）可为板材（4）提供大于刚性覆板的摩擦力，加上周向压力P的作用促进材料流动，可有效减少成形过程中底部区域出现的起皱和减薄等缺陷，提供更好的预胀效果。
[0019]经过预胀后，凸模（1）由初始位置向下运动进行充液成形，双层复合覆板与板材（4）同时向下拉深成形，由于橡胶覆板（3）具有超弹性，在整个成形过程中很难出现破裂，随着凸模行程的增加，橡胶覆板（3）厚度会逐渐减小，同时，橡胶覆板（3）产生的摩擦力与板材（4）受液压力的共同作用，会增强板材（4）的贴模流动，尤其是改善了板材（4）悬空区的成形状况，使其更好地贴模，减少了曲面薄壁零件悬空区易起皱的缺陷，从而板材（4）具有较好的成形精度和成形极限，当达到设置的凸模行程时，凸模（1）停止运动，成形过程结束。
[0020]上面结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域人员可以做出部分调整，这些均属于本专利技术的保护之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双层复合覆板大曲面薄壁铝合金零件充液成形方法，其特征在于：此方法可以使板材的受力状态得到改善，在一定程度上解决薄壁、超薄壁曲面零件起皱、破裂的问题，进而进一步提高零件的成形极限，并提升铝合金板材的成形精度。包括以下步骤：S1，双层复合覆板是由刚性覆板和橡胶覆板共同组成的，上层为刚性覆板，下层为橡胶覆板，由于橡胶的存在，使得复合覆板厚度略大于单层金属覆板的厚度；S2，将双层复合覆板与板料贴合在一起，放置在充液成形设备的凹模上，使用压边圈压紧板材；S3，凹模内为液室，首先通过液室液体的压力对板材下表面施加向上的液压力，使双层复合覆板与板料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓晶，邹兆龙，周莹莹，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：