金屬薄壁管沖擊液壓脹形是在液壓脹形和沖壓成形基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種用于生產(chǎn)異形截面輪廓中空薄壁結(jié)構(gòu)件的先進(jìn)、特殊、精密的成形技術(shù)，具有生產(chǎn)效率高、成形工序簡單、零件剛度強(qiáng)度好、無需外部供壓源等特點(diǎn)，在汽車、航空、航天等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文興迪源機(jī)械帶來沖擊液壓脹形裝置的功能及結(jié)構(gòu)詳解。
通過理論分析、有限元數(shù)值模擬對金屬薄壁管沖擊液壓脹形進(jìn)行了研究，得到了金屬薄壁管在沖擊載荷作用下的變形規(guī)律及成形性能。在此基礎(chǔ)上，通過對金屬薄壁管沖擊液壓脹形的試驗(yàn)研究，對異形截面管坯沖擊載荷下的成形規(guī)律和成形性作進(jìn)步的探討，通過與模擬結(jié)果的對比來驗(yàn)證本技術(shù)的可行性。
一、沖擊液壓脹形裝置的功能分析：
沖擊液壓脹形的工藝過程主要包括：管件安裝與密封一自動充液與排氣一壓力機(jī)合模參數(shù)調(diào)整一合模沖壓成形一卸載卸壓一取出工件。
根據(jù)沖擊液壓脹形成形工藝過程的特點(diǎn)，成形設(shè)備必須具有以下特點(diǎn)
(1)便于管件的快捷安裝與定位；
(2)實(shí)現(xiàn)快速、高效、智能的自動充液，以保證脹形前管坯內(nèi)腔完全充滿液體；
(3)壓力機(jī)的合模速度可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制和大噸位的動力系統(tǒng)控制；
(4)具有良好的高壓密封控制效果，保證管件成形過程中不發(fā)生壓力泄漏；
(5)管坯內(nèi)腔自發(fā)產(chǎn)生的脹形內(nèi)壓測量精度高、響應(yīng)速度快。
二、沖擊液壓脹形裝置的整體結(jié)構(gòu)：
為了實(shí)現(xiàn)金屬薄壁管材的沖擊液壓成形，設(shè)計了一套結(jié)構(gòu)簡單操作簡便的脹形裝置，并已獲批國家發(fā)明專利。它由沖壓和液壓脹形兩部分組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。
圖5-1 沖擊液壓脹形裝置整體結(jié)構(gòu)
1）沖壓部分：
為了借助壓力機(jī)壓頭的上下運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對金屬薄壁管的沖壓，設(shè)計了一套沖壓裝置如圖5-2所示。它主要由上下模板、上下模具、導(dǎo)套、導(dǎo)柱和復(fù)位彈簧共七部分組成。上下模板主要用于安裝定位模具，將其放置于壓力機(jī)工作臺上，壓力機(jī)壓頭的上下運(yùn)動即可讓上下模板帶動模具實(shí)現(xiàn)合模運(yùn)動。
導(dǎo)柱與導(dǎo)套主要用于引導(dǎo)上下模具正確合模。復(fù)位彈簧的主要作用是在完成一次沖壓成形之后為上下模具的開模提供動力，實(shí)現(xiàn)裝置的自動開模。
圖5-2 裝置沖壓部分
2）液壓脹形部分：
為了實(shí)現(xiàn)管材液壓脹形功能，設(shè)計了一套自動充液脹形裝置，示意圖如圖5-3所示。其主要由容器、左右控制閥、壓力表、連接管、左有定位圈、連接螺栓、密封柱、L型管、螺母等部分組成。
其工作流程如下：金屬薄壁管通過連接螺栓、左右定位圈、左右密封柱、螺母用于實(shí)現(xiàn)管材的安裝與密封；儲備在容器中的輕質(zhì)液壓油通過連接管、右控制閥、壓力表、連接螺栓通液孔流入金屬薄壁管內(nèi)腔，當(dāng)液體達(dá)到一定量后，通過連接螺栓的出液口、左控制閥流入L型管；因?yàn)長型管管口水平位置高于金屬薄壁管內(nèi)腔最高液面，由連通器原理可知，只要液壓油經(jīng)L型管流出，即可認(rèn)為金屬薄壁管內(nèi)腔已充滿液體，此時關(guān)閉左右控制閥即可實(shí)現(xiàn)對金屬薄壁管內(nèi)液體的密封。
為了避免金屬薄壁管內(nèi)腔殘留空氣對自動充液的影響，可利用真空泵在充液前將管腔內(nèi)空氣排出。
圖5-3自動充液脹形裝置示意圖
為了實(shí)時在線獲取高精度、快響應(yīng)的管材型腔內(nèi)壓，采用了上海立格儀表有限公司的智能壓力變送器，輸出接口為R485(?Modbusrtu)，精度為0.1級，量程為0~100MPa。
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部分文段和圖片摘自：
《金屬薄壁管沖擊液壓脹形技術(shù)》
作者：劉建偉
由興迪源機(jī)械編輯
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