一種內高壓成形設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種內高壓成形設備，包括合模壓力機、內高壓模具、第一側向液壓缸和第二側向液壓缸，所述第一側向液壓缸內部設有第三側向液壓缸，該第三側向液壓缸的輸出端設置有第三推頭；所述第三推頭前端縱向設有充液通孔，其中該充液通孔的出液口設置在所述第三推頭自由端的端面，而該充液通孔的入液口設置在所述第三推頭的側壁上并能與所述第一充液孔連通。本發明可使成形過程中管坯內部可獲得更高的內壓（大于400MPa）從而能成形一些形變量大的復雜工件以及一些體積較大、管壁較厚的空心構件，同時利用較高內壓進行液壓沖孔，較高的內壓將沖孔后的落料直接推出，減少了后續的清理工作，提高了生產效率。
【專利說明】一種內局壓成形設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及內高壓成形設備，尤其涉及一種能獲得大于400MPa內壓的內高壓成形設備。
【背景技術】
[0002]在飛機、航天器和汽車制造領域，零部件的輕量化是制造技術發展的一個趨勢，內高壓成形就是在這種背景下發展起來的一種制造空心工件的先進制造技術，是一種利用液體作為成形介質，通過控制內壓力和材料流動來達到成形中空零件目的的材料成形工藝。
[0003]現有的內高壓成形機一般通過增壓器注液加壓和推頭的軸向加力補料把管坯壓入到模具型腔內使其成形，包括增壓器、合模壓力機、內高壓模具和液壓缸等結構，內高壓成形工藝過程如下:將工件放置在內高壓模具的下模腔內，接著壓力機驅動施壓頭下壓，將上下模緊密閉合而將工件封閉在型腔中，隨后兩側的液壓缸驅動安裝在其上的推頭向管坯內推進直至將管坯的端部密封。分別安裝在兩側液壓缸上的推頭，其中一個推頭內部中空，成形充液通孔，且通孔的入口開設在推頭的側壁上，并與高壓油路管螺紋連接。當增壓器啟動時，通過高壓油管向管坯內注入液體介質，且隨著液體介質的注入，管坯內部的內壓不斷升高，推動管壁向外脹形，同時推頭繼續向內軸向加力補料，直至管坯完成成形。但是，現有的內高壓成形機在成形時由于受到高壓油管承壓能力以及側向液壓缸最大推力的限制，內壓一般只能達到400MPa，因此無法加工一些形變量大的復雜工件以及一些體積較大、管壁較厚的空心構件；并且，如需在內高壓成形機上增設沖孔裝置利用內高壓成形時的內部高壓進行沖孔，由于內壓不夠高，沖孔后的落料可能會落入成形的管件內部，從而增加了后續的清理工作，使得生產效率較低。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術而提供一種能克服高壓油管承壓能力和液壓缸推力限制而產生大于400MPa內壓的內高壓成形設備。
[0005]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種內高壓成形設備，包括合模壓力機、內高壓模具、第一側向液壓缸和第二側向液壓缸，其中所述內高壓模具包括上模和下模，所述上模固定連接在所述合模壓力機的施壓頭下端，而所述下模設置在所述合模壓力機的工作平臺上，且所述上模和下模上相對設置上模腔和下模腔，在合模狀態下，前述上模腔和下模腔形成容置管坯的型腔，同時該型腔在所述內高壓模具的兩側形成型腔口 ；所述第一側向液壓缸和第二側向液壓缸分別設置在所述內高壓模具的兩側型腔口處，且所述第一側向液壓缸和第二側向液壓缸的輸出端分別設有與所述型腔口相匹配的第一推頭和第二推頭，且該第一推頭和第二推頭均能伸入所述型腔內部而與管坯端口相抵，并能將管坯端口密封，其中所述第一推頭具有內部空腔，其側壁上開設有一用來連通高壓油管和內部空腔的充液孔，其特征在于:所述第一側向液壓缸內部設有第三側向液壓缸，該第三側向液壓缸的輸出端設置有第三推頭，而該第三推頭穿設于第一推頭的空腔中且能在第三側向液壓缸的驅動下沿空腔軸向移動；所述第三推頭內部設置有軸向的充液通孔，其中該充液通孔的出液口設置在所述第三推頭自由端的端面，而該充液通孔的入液口設置在所述第三推頭的側壁上并能與所述第一充液孔連通。
[0006]所述第三推頭的頭部突出于所述第一推頭，從而使所述第三推頭與所述第一推頭表面連接處形成有臺階面，不僅利于第一推頭密封管坯端部，且第三推頭的截面半徑小于第一推頭，使得第三推頭進入管坯內部，方便向管坯內部注液，而當管坯內壓接近400MPa時，可有效推進第三推頭使得管坯內壓進一步提高，從而得到較大的管坯內壓。
[0007]作為優選，所述第一充液孔與所述入液口的大小相等，當第一充液孔與入液口連通，第一推頭和第三推頭配合注液時，可避免第一充液孔孔口與入液口孔口的大小落差而阻礙液體介質從高壓油管流入充液通孔向管坯內部注液。
[0008]為充分利用內高壓成形過程中的內部高壓，使得沖孔后的落料能直接推出，減少后續的清理工作，從而提高生產效率，所述內高壓模具上設有一沖孔裝置。
[0009]作為優選，所述沖孔裝置包括設置在所述內高壓模具上的油缸以及設置在所述油缸輸出端的豎直沖頭，該沖頭的自由端位于開設在所述型腔內表面的沖頭孔中且與該沖頭孔匹配。
[0010]作為優選，所述沖頭自由端的端面與所述模具型腔的內表面齊平，可避免在內高壓成形過程中沖頭擠壓管坯而影響成形。
[0011]與現有技術相比，本發明的優點在于:通過在第一推頭內設置第三推頭，使得低壓(小于400MPa)脹給時，第一推頭的第一充液孔和第三推頭的入液口連通，第一推頭和第三推頭一起進給將液體介質注入型腔中的管坯中；當管坯的內壓達到常規內高壓成形設備的極限時(400MPa)，第一推頭停止進給，第三側向液壓缸驅動第三推頭繼續向管坯內部擠壓，第一充液孔和入液口錯開而停止向管還內注液，使得管還內的液體介質完全密封，此時無需考慮高壓油管的承壓能力，第三推頭繼續向管坯內部進給，由于第三推頭的截面半徑小于第一推頭，因此第三側向液壓缸使用較小的推力來驅動第三推頭進給即能實現管坯內壓的快速升高，克服了側向液壓缸推力對管坯內壓進一步提高的制約，從而在普通內高壓成型機的基礎上能成形一些形變量大的復雜工件以及一些體積較大、管壁較厚的空心構件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例中內高壓形成設備結構示意圖；
[0013]圖2為本發明實施例中第三推頭插設在第一推頭內部的立體結構示意圖；
[0014]圖3為圖2的剖視圖(第一充液孔與入液口連通狀態下);
[0015]圖4為圖2的另一剖視圖(第一充液孔與入液口錯開狀態下)；
[0016]圖5為本發明實施例中沖孔裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0018]如圖1?5所不,一種內高壓成形設備,包括合模壓力機1、內高壓模具2、第一側向液壓缸4和第二側向液壓缸3，其中內高壓模具2包括上模21和下模22，上模21固定連接在合模壓力機I的旋壓頭11下端，而下模22設置在合模壓力機I的工作平臺12上，且上模21和下模22上相對設置上模腔和下模腔，在合模狀態下，前述上模腔和下模腔形成容置管坯的型腔，且該型腔在內高壓模具的兩側形成型腔口 ；第一側向液壓缸4和第二側向液壓缸3分別設置在內高壓模具2的兩側型腔口處，且第一側向液壓缸4和第二側向液壓缸3的輸出端分別設有與型腔口相匹配的第一推頭41和第二推頭31，第一推頭41和第二推頭42能伸入型腔口，與管坯端口 81貼合，并將管坯端口 81密封；第一推頭41具有內部空腔，且其后部的側壁處設有與高壓油管6連接的第一充液孔413，其中高壓油管6的壓力上限為400MPa。第一側向液壓缸4內部設有第三側向液壓缸5，該第三側向液壓缸5的輸出端設置有第三推頭51，該第三推頭51沿第一推頭41的內部空腔軸向延伸，第三推頭51的頭部突出于第一推頭41，并且能在第三側向液壓缸5的驅動下沿第一推頭41內腔移動；第三推頭51前端軸向設有充液通孔513，其中該充液通孔513的出液口 512設置在第三推頭51的頭部，而該充液通孔513的入液口 511設置在第三推頭51的側壁上并能與第一充液孔413連通，為避免第一充液孔413與入液口 511連通時，第一充液孔413與入液口 511的大小落差阻礙液體介質從高壓油管6流入充液通孔513向管坯8內部注液，第一充液孔413與入液口 511的大小相等。內高壓模具2上設置有一沖孔裝置，該沖孔裝置包括設置在內高壓模具2上的油缸9以及設置在油缸9輸出端的豎直沖頭91，該沖頭91的自由端位于開設在型腔內表面的沖頭孔211中且與該沖頭孔211匹配，為避免在內高壓成形過程中沖頭91擠壓管坯8而影響成形，沖頭91自由端的端面與模具型腔的內表面齊平。
[0019]內高壓成形過程中，當第一、第二推頭41，31在第一、第二側向液壓缸4，3的推力作用下進給而將管坯端口 81密封、而第三推頭5進入管坯8內部后，液體介質在增壓器7的驅動下經高壓油管6通過連通的第一充液孔413和入液口 511進入第三推頭5的充液通孔513，隨后經出液口 512進入管坯8內部。當增壓器7注液加壓，第一推頭4推送補料至管坯8內壓接近400MPa時，第一推頭4停止向內推送，而第三推頭51在第三側向液壓缸5的驅動下繼續向管坯8內部擠壓，由于第一、第三推頭41，51之間產生相對位移，使得第一充液孔413與入液口 511錯開，從而將液體介質完全密封在管坯8內部，而此時第三推頭51繼續進給，管坯8內部的密封液體介質在第三推頭51的擠壓下膨脹，使得管坯8內壓迅速升高而完成脹形。在這一過程中，由于第三推頭51的截面積即受力面積要小于第一推頭41的截面積，根據壓強公式P=F/S，假設管坯8內壓升高lOOMPa，此時如果在第一、第三推頭41，51截面半徑相差僅5mm的情況下，Fl=10MPa* Π r2，F2=100MPa* Π R2，(Fl為第三推頭51受力，r為第三推頭51截面半徑，F2為第一推頭41推力，R為第一推頭41截面半徑)，通過計算得出，壓強每升高lOOMPa，F2-F1 ^ 167990N ^ 17噸推力，即第三推頭51使用比第一推頭41少17噸的推力即可使管坯8內壓升高lOOMpa，這就克服了液壓缸推力的限制，從而獲得更高的內壓。
[0020]在內高壓成形工序完成后，管坯8的管壁在內壓的作用下緊貼內高壓模具2型腔，此時管坯8內部的高壓液體可視作沖孔工藝中作為支撐的凹模。隨后，油缸9活塞帶動沖頭91向上退回，在內部高壓作用下，沖頭91正下方的管坯8管壁迅速向沖頭91退回后產生的空隙中填充，與其相鄰的管壁發生斷裂，擠壓出所需沖壓的孔。在管坯內部高壓的作用，這種由內向外的沖孔方式，使得沖孔后的落料直接被推出，而不會落入成形的管坯內部，減少了后續的清理工作，提高了生產效率。
【權利要求】
1.一種內高壓成形設備，包括合模壓力機、內高壓模具、第一側向液壓缸和第二側向液壓缸，其中所述內高壓模具包括上模和下模，所述上模固定連接在所述合模壓力機的施壓頭下端，而所述下模設置在所述合模壓力機的工作平臺上，且所述上模和下模上相對設置上模腔和下模腔，在合模狀態下，前述上模腔和下模腔形成容置管坯的型腔，同時該型腔在所述內高壓模具的兩側形成型腔口 ；所述第一側向液壓缸和第二側向液壓缸分別設置在所述內高壓模具的兩側型腔口處，且所述第一側向液壓缸和第二側向液壓缸的輸出端分別設有與所述型腔口相匹配的第一推頭和第二推頭，且該第一推頭和第二推頭均能伸入所述型腔內部而與管坯端口相抵，并能將管坯端口密封，其中所述第一推頭具有內部空腔，其側壁上開設有一用來連通高壓油管和內部空腔的充液孔，其特征在于:所述第一側向液壓缸內部設有第三側向液壓缸，該第三側向液壓缸的輸出端設置有第三推頭，而該第三推頭穿設于第一推頭的空腔中且能在第三側向液壓缸的驅動下沿空腔軸向移動；所述第三推頭內部設置有軸向的充液通孔，其中該充液通孔的出液口設置在所述第三推頭自由端的端面，而該充液通孔的入液口設置在所述第三推頭的側壁上并能與所述第一充液孔連通。
2.根據權利要求1所述的內高壓成形設備，其特征在于:所述第三推頭的頭部突出于所述第一推頭，從而使所述第三推頭與所述第一推頭表面連接處形成有臺階面。
3.根據權利要求1所述的內高壓成形設備，其特征在于:所述第一充液孔與所述入液口的大小相等。
4.根據權利要求1或2或3所述的內高壓成形設備，其特征在于:所述內高壓模具上設有一沖孔裝置。
5.根據權利要求4所述的內高壓成形設備，其特征在于:所述沖孔裝置包括設置在所述內高壓模具上的油缸以及設置在所述油缸輸出端的豎直沖頭，該沖頭的自由端位于開設在所述型腔內表面的沖頭孔中且與該沖頭孔匹配。
6.根據權利要求5所述的內高壓成形設備，其特征在于:所述沖頭自由端的端面與所述模具型腔的內表面齊平。
【文檔編號】B21D26/047GK104338818SQ201310331382
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】陸志偉 申請人:浙江摩多巴克斯汽配有限公司