專利名稱：內(nèi)凹式內(nèi)高壓成形沖頭密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管材內(nèi)高壓成形技術(shù)，具體為通過改變管材內(nèi)高壓成型時沖頭端部的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行形變過程中高壓液體的動密封，適用于管材內(nèi)高壓成形裝置等結(jié)構(gòu)的動密封。
背景技術(shù)：
內(nèi)高壓成形工藝是指通過對管狀坯料同時施加軸向壓力和內(nèi)部高壓使其發(fā)生塑性變形，并最終貼模成形的過程，屬于特種塑性加工方法，具有節(jié)省原材料，所成形零件重量輕、加工道次少，產(chǎn)品精度高、模具數(shù)量少，生產(chǎn)成本低、零件強度剛度好，設(shè)備重量輕，操作簡便等優(yōu)點，在航空航天及汽車制造業(yè)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品主要包括飛機用偏心軸，汽車用凸輪軸、排氣管、發(fā)動機托架，以及民用廚房衛(wèi)生用具等。在內(nèi)高成形過程中，沖頭與管坯之間的動密封至關(guān)重要，直接關(guān)系到成形過程的成敗以及成形后產(chǎn)品的質(zhì)量及精度。目前內(nèi)高壓成形生產(chǎn)中常用的密封為楔形沖頭密封， 通過將楔形沖頭壓入管坯迫使管坯端部發(fā)生塑性變形，通過模具內(nèi)腔對管坯端部的軸向運動的約束實現(xiàn)塑性形變剛性密封。但內(nèi)高壓成形過程中往往涉及材料的軸向進(jìn)給以保證形變過程的穩(wěn)定，而這種剛性密封方式運動過程中對型腔內(nèi)表面磨損非常嚴(yán)重，造成生產(chǎn)成本顯著提高，因此急需設(shè)計合理的新型內(nèi)高壓動密封結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前內(nèi)高壓成形時模具密封處楔形沖頭引起的局部塑性變形在運動過程中對模具行腔磨損嚴(yán)重的問題，提出了通過改變沖頭幾何結(jié)構(gòu)來改善這一問題的思路，提供了一種簡潔的內(nèi)高壓端頭動密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有生產(chǎn)成本低，制造安裝方便，安全可靠自適應(yīng)性強的優(yōu)點，如圖1，通過改進(jìn)的方法來生產(chǎn)內(nèi)高壓成形零件可以顯著提高模具壽命。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)實際上由沖頭與管坯剛性接觸，輔之以凹模的徑向約束形成密封。沖頭前端開一梯形槽，梯形槽的外側(cè)邊長根據(jù)管坯結(jié)構(gòu)的不同要求具有一定的長度，以保證密封并實現(xiàn)對型腔內(nèi)表面的保護(hù)。成形過程中通過沖頭內(nèi)表面對對管坯形成徑向擴張塑性變形，實現(xiàn)預(yù)緊密封，同時通過梯形槽保證管坯端口塑性變形形成的徑向擴張力作用于沖頭梯形槽另一側(cè)內(nèi)壁，而非傳統(tǒng)楔形沖頭的型腔內(nèi)表面，以減少管坯對凹模內(nèi)壁的摩擦與擠壓，提高凹模的使用壽命。本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明內(nèi)高壓成形密封結(jié)構(gòu)簡單，制備與安裝方便，只需要對沖頭稍作改進(jìn)，也適用于對原有的內(nèi)高壓成形模具進(jìn)行改造升級，節(jié)約成本。2.在低壓階段，依靠沖頭與管坯端部及內(nèi)壁壓緊來實現(xiàn)密封效果；在高壓階段， 隨著變形量得增加，管坯發(fā)生塑性變形，材料流入梯形槽，進(jìn)一步提高密封效果，實現(xiàn)高壓密封。
3.減輕管坯對凹模內(nèi)壁的摩擦與擠壓，以沖頭壽命換取凹模的壽命，降低模具加工成本。4.本發(fā)明適用于高液壓以及厚壁管坯的密封。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意中，1為凹模；2為沖頭的梯形槽；3為沖頭；4為內(nèi)部液壓；5為管坯。
具體實施例方式將管坯放在下模內(nèi)，閉合上模，驅(qū)動端部運用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的水平?jīng)_頭使其一部分進(jìn)入管坯內(nèi)部型腔，一部分與管坯端部壓緊，形成剛性接觸，實現(xiàn)管端沖頭密封，通過液壓系統(tǒng)施加內(nèi)部高壓液體進(jìn)行加壓成形。在此過程中，兩端沖頭按照設(shè)定加載曲線向前推進(jìn)， 管坯的端部通過塑性流動進(jìn)入沖頭梯形槽內(nèi)，由于有槽內(nèi)雙側(cè)斜面的存在，坯料端部材料會很順利流入梯形槽同時減少了管坯對模具的擠壓力，降低了管坯運動過程中與模具內(nèi)型腔之間的相互摩擦力，減少了模具的磨損程度，提高了模具壽命。實施例1薄壁空心異形殼體的內(nèi)高壓成型1.選材與下料，根據(jù)最終零件幾何形狀及壁厚要求選定相應(yīng)管坯材料并通過剪切機或砂輪片下料，制備相應(yīng)管坯。2.模具設(shè)備選型。本發(fā)明主要在于改進(jìn)內(nèi)高壓成形沖頭密封結(jié)構(gòu)，模具制造可參考傳統(tǒng)內(nèi)高壓成型模具，同時也可對原有的內(nèi)高壓模具進(jìn)行改造，以節(jié)約制造成本；依據(jù)成形零件最終的幾何尺寸，計算內(nèi)壓力、軸向力、合模力等參數(shù)，完成內(nèi)高壓成形設(shè)備的選擇。3.沖頭加工。對于薄壁管坯，本發(fā)明的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)開口度可以相應(yīng)減小，同時增加側(cè)邊長度以保證密封效果。4.內(nèi)高壓成形。將管坯置入下模并合模，通過沖頭密封并引入高壓液體成形異形殼體。5.檢驗交貨。對成形的異形殼體進(jìn)行抽樣檢查，確定滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)后，可進(jìn)行表面處理及相關(guān)的后繼加工，最后進(jìn)行交貨。實施例2厚壁汽車后橋的內(nèi)高壓成型1.選材與下料，根據(jù)后橋幾何形狀及壁厚要求選定相應(yīng)管坯材料并通過剪切機或砂輪片制備相應(yīng)管坯。2.模具制造與設(shè)備選型。依據(jù)后橋零件最終幾何尺寸計算內(nèi)壓力、軸向力、合模力等參數(shù)，完成內(nèi)高壓成形設(shè)備的選擇。3.沖頭加工，對于厚壁零件，由于成形時軸向進(jìn)給力的顯著增加因此內(nèi)凹結(jié)構(gòu)需具有一定剛度，開口度要相應(yīng)加大。4.內(nèi)高壓成形。將管坯放入下模并合模，通過結(jié)合本發(fā)明的沖頭對管坯進(jìn)行密封并引入高壓液體，結(jié)合對內(nèi)部壓力及軸向進(jìn)給的合理匹配使管坯發(fā)生相應(yīng)的塑性變形并最終成型為所設(shè)計的汽車后轎橋殼。5.檢驗交貨。對成形的后橋進(jìn)行抽檢，確定滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)后可進(jìn)行表面處理及相關(guān)的后繼加工并最終交貨。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明針對目前內(nèi)高壓成形時模具密封處楔形沖頭引起的局部塑性變形在運動過程中對模具行腔磨損嚴(yán)重的問題，提出了通過改變沖頭幾何結(jié)構(gòu)來改善這一問題的思路， 提供了一種簡潔的內(nèi)高壓端頭動密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有生產(chǎn)成本低，制造安裝方便，安全可靠自適應(yīng)性強的優(yōu)點。本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明內(nèi)高壓成形密封結(jié)構(gòu)簡單，制備與安裝方便，只需要對沖頭稍作改進(jìn)，也適用于對原有的內(nèi)高壓形模具進(jìn)行改造升級，節(jié)約成本。2)在低壓階段，依靠沖頭與管坯端部及內(nèi)壁壓緊來實現(xiàn)密封效果；在高壓階段，隨著變形量得增加，管坯發(fā)生塑性變形，材料流入梯形槽，進(jìn)一步提高密封效果，實現(xiàn)高壓密封。3)減輕管坯對凹模具內(nèi)壁的摩擦與擠壓，以沖頭壽命換取凹模的壽命，降低模具加工成本。4)本發(fā)明適用于高液壓以及厚壁管坯的密封。
全文摘要
本發(fā)明名稱為內(nèi)凹式內(nèi)高壓成形沖頭密封結(jié)構(gòu)，涉及管材內(nèi)高壓成形技術(shù)，具體為通過改變管材內(nèi)高壓成型時沖頭端部的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行形變過程中高壓液體的動密封，適用于管材內(nèi)高壓成形裝置等結(jié)構(gòu)的動密封。本發(fā)明通過改造改造沖頭端頭結(jié)構(gòu)，來改善密封效果，提高凹模具壽命，降低生成成本，并以薄壁空心異形殼體的內(nèi)高壓成型與厚壁汽車后橋的內(nèi)高壓成型為實例進(jìn)行了說明。
文檔編號B21D26/033GK102527810SQ20121000637
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者李先超, 李江天, 李洪洋, 汪玲, 陳成 申請人:北京理工大學(xué)