專利名稱：高速射流沖擊成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工設(shè)備，尤其是一種利用高速流體進(jìn)行沖擊成形的裝置，具體地說是一種利用高速流體做沖擊介質(zhì)，對(duì)難成形材料高速?zèng)_擊，使材料成形的高速射流沖擊成形裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在研究表明，在沖擊成形過程中，難以成形的材料(如鎂鋁合金)在高速?zèng)_擊下(速度大于100m/S)，會(huì)表現(xiàn)出很好的成形性能，材料的塑性及流動(dòng)填充性能得到很大提高。流體經(jīng)過增壓后可以得到很高的勢(shì)能，高壓流體在噴出狹窄的噴口時(shí)可獲得高速(高于100m/s),如此高的速度可以應(yīng)用于高速?zèng)_擊成形加工過程，同時(shí)用柔性的流體代替?zhèn)鹘y(tǒng)成形加工中的剛性沖頭，提高加工中成形材料成形效果。
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目前應(yīng)用流體介質(zhì)對(duì)金屬材料高速成形加工的方法包括爆炸成形和液電成形。如楊希紅的論文爆炸成形加工數(shù)值分析(《航空精密制造技術(shù)》1999年04期)。論文中提到爆炸成形裝置，其實(shí)施方式為將炸藥、模具和待成形工件放于水槽里，炸藥位于模具和待成形工件上方，成形加工時(shí)，引爆炸藥產(chǎn)生沖擊波和爆轟波使要成形的材料板與模具緊密接觸，完成高速成形。又如鄧琦林、劉宏軍、周錦進(jìn)的論文液電成形金屬零件的實(shí)驗(yàn)研究(《航空精密制造技術(shù)》1999年第4期)。論文中提到的液電成形裝置實(shí)施方式為將電極、模具和待成形工件放于水槽里，電極接通放電回路，電極位于模具和待成形工件環(huán)繞的液體間隙里。成形加工時(shí)，閉合放電回路使電極放電，擊穿液體間隙，電極間的液體介質(zhì)水急劇游離溫度迅速上升，形成沖擊波作用于工件，使工件貼模成型。上述高速成形方法的脈沖產(chǎn)生方式與本發(fā)明存在區(qū)別爆炸和液電成形分別是依靠爆炸能和電能對(duì)流體介質(zhì)施加瞬時(shí)脈沖能量，形成沖擊波沖擊待成形工件使之高速成形；而本發(fā)明提供的裝置是將高壓流體瞬間釋放形成脈沖沖擊待成形工件，完成高速成形加工。其次爆炸和放電能量轉(zhuǎn)化為液流沖擊波的速度不能精確控制；本發(fā)明通過對(duì)液體壓力和釋放時(shí)間的把握可以更精確的控制流體介質(zhì)的脈沖速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種高速射流沖擊成形裝置，可以實(shí)現(xiàn)將流體增壓加速，利用高速流體作為介質(zhì)瞬間沖擊工件，完成高速成形，同時(shí)避免了應(yīng)用剛性沖頭高速?zèng)_擊沖擊工件產(chǎn)生的工件表面擦傷和破裂的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種高速射流沖擊成形裝置，它包括脈沖流體發(fā)生裝置I、成形裝置15、控制系統(tǒng)16和動(dòng)力系統(tǒng)17，動(dòng)力系統(tǒng)17通過管路向脈沖流體發(fā)生裝置I提供高壓流體，控制系統(tǒng)16通過接受發(fā)射活塞9的位置信號(hào)，控制流體發(fā)生裝置I釋放脈沖流體，成形裝置15用于安裝待成形工件并接受脈沖流體發(fā)生裝置I所發(fā)出的高速水流，以使待成形工件成形。
所述的脈沖流體發(fā)生裝置1，其特征是由噴嘴2、頂緊螺母3、加速管6、法蘭7、發(fā)射管8、發(fā)射活塞9、換向閥腔體10、換向閥芯11和復(fù)位彈簧13組成，噴嘴2通過頂緊螺母3密封安裝在加速管6的前安裝孔內(nèi)；加速管6通過法蘭7與發(fā)射管8的一端連接成一體；發(fā)射活塞9位于發(fā)射管8中并能在其中來回運(yùn)動(dòng)；換向閥腔體10為T型結(jié)構(gòu)的中空腔體，垂直于換向閥腔體10的主貫通管的軸線在軸線中心位置設(shè)有一個(gè)橫向管，該橫向管與發(fā)射管8的另一端相連通；換向閥芯11位于換向閥腔體10主貫通管腔中，換向閥芯11的兩端各設(shè)有一個(gè)復(fù)位彈簧13 ;在換向閥腔體10的兩端各安裝有一個(gè)與對(duì)應(yīng)的復(fù)位彈簧11相抵的封蓋12 ;所述的發(fā)射管8上加工有四個(gè)與內(nèi)腔相通的通孔，其中位于兩端的通孔A和通孔D分別通過連接管a及連接管d與動(dòng)力系統(tǒng)17的高壓水輸出端相連通，另兩個(gè)通孔中的一個(gè)與常壓管道b相連通，另一個(gè)通過管道c與換向閥腔體10的上端的通孔E相連通，換向閥腔體10下端的通孔H通過管道e與發(fā)射管8 一端的通孔D相連通，換向閥腔體10、通孔E和通孔H之間還設(shè)有通孔F和通孔G，通孔F上安裝有控制閥K，通孔G與發(fā)射管8相連通。所述的加速管6內(nèi)安裝有使噴嘴2與其保持同軸的外應(yīng)力圈4和緊固環(huán)5。
所述的加速管6內(nèi)的加速孔為錐孔，它靠近噴嘴一端的直徑小于另一端的直徑。所述的加速管6、法蘭7與發(fā)射管8的軸心同軸。所述的加速管6、法蘭7、發(fā)射管8及換向閥腔體10組成的脈沖流體發(fā)生裝置I的兩端分別支承在對(duì)應(yīng)的支架14上。所述的加速管6左側(cè)內(nèi)腔加工有020mm孔,孔端面加工有45°圓凹臺(tái)以便密封。加速管6中間內(nèi)腔加工有10°斜楔形孔。加速管6的右側(cè)內(nèi)腔加工有0)30mm孔，以便安裝法蘭7。所述的發(fā)射管8為0>35mm中空?qǐng)A管，向右依次加工四個(gè)0>40mm臺(tái)階孔，對(duì)應(yīng)四個(gè)臺(tái)階孔自左向右依次加工①IOmm管接頭插孔A、B、C、D。其中A位于發(fā)射管8左端，
B、C、D分別位于發(fā)射管8總體長(zhǎng)度的四等分點(diǎn)上。所述的發(fā)射管8的通孔A上連接管a安裝有控制閥J，連接通孔D的連接管d上安裝有控制閥L，所述的通孔H通過連接管e與控制閥L相連通。所述的換向閥腔體10為T型結(jié)構(gòu)中空腔體，垂直于換向閥腔體10的主貫通管的軸線在軸線中心位置一個(gè)橫向管，沿豎直方向圓柱軸線加工有四個(gè)O30mm臺(tái)階孔E、F、G、H，在臺(tái)階孔E、F、H處對(duì)應(yīng)加工有三個(gè)0) IOmm管接頭插孔。本發(fā)明的有益效果
I、本發(fā)明提供了一種利用高速流體進(jìn)行沖擊形的裝置，該裝置可以利用高速流體對(duì)難成型的材料進(jìn)行高速?zèng)_擊成形。通過脈沖流體發(fā)生裝置向成形材料施加瞬時(shí)高速脈沖液流，使成形材料受到?jīng)_壓力作用而成形。2、本發(fā)明提供的高速?zèng)_擊成形裝置，應(yīng)用柔性流體作為沖擊介質(zhì)，可以避免通用剛性沖頭沖擊材料時(shí)，對(duì)成形材料表面帶來的擦傷、磨損、破裂等損傷。3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)脈沖流體介質(zhì)的速度控制精準(zhǔn)。而且整體裝置易于安裝，調(diào)試方便。很好的滿足了高速?zèng)_擊成形加工對(duì)空間和設(shè)備的要求。


圖I是本發(fā)明的的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的脈沖流體發(fā)生裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的脈沖流體發(fā)生裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的脈沖流體發(fā)生裝置工作于發(fā)射狀態(tài)時(shí)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的加速管6的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的發(fā)射管8的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的換向閥腔體10的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.脈沖流體發(fā)生裝置，2.噴嘴，3.頂緊螺母，4.外應(yīng)力圈，5.緊固環(huán)，6.力口 速管，7.法蘭，8.發(fā)射管，9.發(fā)射活塞，10.換向閥腔體，11.換向閥芯，12.封蓋，13.復(fù)位彈簧，14.支架，15.成形裝置，16.控制系統(tǒng)，17.動(dòng)力系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。一種高速射流沖擊成形裝置，它包括脈沖流體發(fā)生裝置I、成形裝置15、控制系統(tǒng)16和動(dòng)力系統(tǒng)17，如圖I所示，動(dòng)力系統(tǒng)17通過管路向脈沖流體發(fā)生裝置I提供高壓流體，控制系統(tǒng)16通過接受發(fā)射活塞9的位置信號(hào)，控制流體發(fā)生裝置I釋放脈沖流體，成形裝置15用于安裝待成形工件并接受脈沖流體發(fā)生裝置I所發(fā)出的高速水流，對(duì)待成形工件沖擊成形。詳述如下
本發(fā)明高速射流沖擊成形裝置，整體包括脈沖流體發(fā)生裝置1，成形裝置15，控制系統(tǒng)16，動(dòng)力系統(tǒng)17四個(gè)部分。脈沖流體發(fā)生裝置I由噴嘴2、頂緊螺母3、外應(yīng)力圈4、緊固環(huán)5、加速管6、法蘭7、發(fā)射管8、發(fā)射活塞9、換向閥腔體10、換向閥芯11、封蓋12、復(fù)位彈簧13、支架14組成。如圖3所示，噴嘴2安裝在加速管6的0>40_的孔內(nèi)，頂緊螺母3、外應(yīng)力圈4、緊固環(huán)5自左向右依次套在噴嘴2上，頂緊螺母3與加速管6的20mm孔形成螺紋副，擰緊頂緊螺母3使得噴嘴2與加速管6密封安裝在一起，并通過外應(yīng)力圈4、緊固環(huán)5保證噴嘴2與加速管6中心軸同軸。加速管6、法蘭7、發(fā)射管8三者用螺釘密封安裝，三者中心軸同軸。發(fā)射活塞9位于發(fā)射管8中并能在其中來回運(yùn)動(dòng)。換向閥腔體10為T型結(jié)構(gòu)中空腔體(如圖7所示)。垂直于換向閥腔體10的主貫通管的軸線在軸線中心位置設(shè)有一個(gè)橫向管(與發(fā)射管8相連通);換向閥芯11位于換向閥腔體10主貫通管腔中，換向閥芯11的兩端各設(shè)有一個(gè)復(fù)位彈簧13 ;在換向閥腔體10的兩端各安裝有一個(gè)與對(duì)應(yīng)的復(fù)位彈簧11相抵的封蓋12。發(fā)射管8與換向閥腔體10的橫向管用螺釘固定，并保證發(fā)射管8與換向閥腔體10的橫向管中心軸同軸。加速管6左側(cè)內(nèi)腔加工孔,孔端面加工有45°圓凹臺(tái)以便密封。加速管6中間內(nèi)腔加工10°斜楔形孔。加速管6的右側(cè)內(nèi)腔加工0)30mm孔，以便安裝法蘭7(如圖5所示)。發(fā)射管8為0>35mm中空?qǐng)A管，向右依次加工四個(gè)0>40mm臺(tái)階孔，對(duì)應(yīng)四個(gè)0>40mm臺(tái)階孔自左向右依次加工管接頭通孔A、B、C、D。其中通孔A位于發(fā)射管8左端，通孔B、C、D分別位于發(fā)射管8總體長(zhǎng)度的四等分點(diǎn)上(如圖6所示)。
換向閥腔體10為T型結(jié)構(gòu)中空腔體，垂直于換向閥腔體10的主貫通管的軸線在軸線中心位置一個(gè)橫向管，沿豎直方向圓柱軸線加工有四個(gè)O30mm臺(tái)階孔E、F、G、H，在臺(tái)階孔E、F、H處對(duì)應(yīng)加工有三個(gè)管接頭通孔(如圖7所示)。動(dòng)力系統(tǒng)17通過輸送管a、d向發(fā)射管8提供高壓流體，通過輸送管e、c向換向閥腔體10提供高壓流體，輸送管b聯(lián)通常壓?？刂葡到y(tǒng)16通過接受發(fā)射活塞9的位置信號(hào)，通過控制閥J、K、L控制流體發(fā)生裝置I釋放脈沖流體。成形裝置15包含模具和難成形工件。本發(fā)明中的密封均用橡膠密封圈密封。 本發(fā)明的工作原理是
發(fā)射時(shí)，控制系統(tǒng)16打開控制閥J，動(dòng)力系統(tǒng)17的高壓流體流體經(jīng)過輸送管a進(jìn)入發(fā)射管8，作用于發(fā)射活塞9的左側(cè)端面。打開發(fā)射閥K，發(fā)射活塞9被向右推動(dòng)，其右端面的高壓流體經(jīng)過輸送管f 瞬間向外釋放。發(fā)射活塞9向右側(cè)移動(dòng)(如圖4所示)，與法蘭7脫離，高壓流體進(jìn)入加速管6進(jìn)行加速，經(jīng)過加速的流體以很高的速度自噴嘴2噴射出，對(duì)工件進(jìn)行沖擊，使之貼合模具完成成形過程?？刂葡到y(tǒng)16接受成形信號(hào)關(guān)閉控制閥J和發(fā)射閥K，打開控制閥L。4圖所示，發(fā)射活塞9向右側(cè)移動(dòng)，高壓流體經(jīng)過輸送管d、c進(jìn)入換向閥腔體10，推動(dòng)換向閥芯11向下移動(dòng)聯(lián)通閥腔體10的階梯孔G和H，高壓流體經(jīng)過輸送管e和換向閥腔體10進(jìn)入發(fā)射管8，推動(dòng)發(fā)射活塞9與法蘭7成密封貼合(如圖3)。此時(shí)關(guān)閉控制閥L，由于輸送管b、c聯(lián)通，換向閥腔體10內(nèi)推動(dòng)換向閥芯11向下移動(dòng)的高壓流體與常壓聯(lián)通，在回推彈簧12的作用下?lián)Q向閥芯11在換向閥腔體10內(nèi)回復(fù)原位(如圖3)。本實(shí)施例中的具體尺寸可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行等效調(diào)整。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種高速射流沖擊成形裝置，它由脈沖流體發(fā)生裝置(I )，成形裝置(15)，控制系統(tǒng)(16)，動(dòng)力系統(tǒng)(17)構(gòu)成；其特征是所述的動(dòng)力系統(tǒng)(17)通過管路向脈沖流體發(fā)生裝置(I)提供高壓流體；控制系統(tǒng)(16)通過接受發(fā)射活塞(9)的位置信號(hào)，控制流體發(fā)生裝置(I)釋放脈沖流體；成形裝置(15)用以安裝待成形工件并接受脈沖流體發(fā)生裝置(I)所發(fā)出的高速水流以使待成形工件成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速射流沖擊成形裝置，其特征是所述的脈沖流體發(fā)生裝置(I)主要由噴嘴(2)、頂緊螺母(3)、加速管(6)、法蘭(7)、發(fā)射管(8)、發(fā)射活塞(9)、換向閥腔體(10)、換向閥芯(11)和復(fù)位彈簧(13)組成，噴嘴(2)通過頂緊螺母(3)密封安裝在加速管(6)的前安裝孔內(nèi)；加速管(6)通過法蘭(7)與發(fā)射管(8)的一端連接成一體；發(fā)射活塞(9)位于發(fā)射管(8)中并能在其中來回運(yùn)動(dòng)；換向閥腔體(IO)ST型結(jié)構(gòu)的中空腔體，垂直于換向閥腔體(10)的主貫通管的軸線在軸線中心位置設(shè)有一個(gè)橫向管，該橫向管與發(fā)射管(8)的另一端相連通；換向閥芯(11)位于換向閥腔體(10)主貫通管腔中，換向閥芯(11)的兩端各設(shè)有一個(gè)復(fù)位彈簧(13);在換向閥腔體(10)的兩端各安裝有一個(gè)與對(duì)應(yīng)的復(fù)位彈簧(11)相抵的封蓋(12);所述的發(fā)射管(8)上加工有四個(gè)與內(nèi)腔相通的通孔，其中位于兩端的通孔A和通孔D分別通過連接管a和連接管d與動(dòng)力系統(tǒng)(17)的高壓水輸出端相連通，另兩個(gè)通孔中的一個(gè)與常壓管道b相連通，另一個(gè)通過管道c與換向閥腔體(10)的上端的通孔E相連通，換向閥腔體(10)下端的通孔H通過管道e與發(fā)射管(8) —端的通孔D相連通，換向閥腔體(10)、通孔E和通孔H之間還設(shè)有通孔F和通孔G，通孔F上安裝有控制閥K，通孔G與發(fā)射管(8)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速射流沖擊成形裝置，其特征是所述的加速管(6)內(nèi)安裝有使噴嘴(2)與其保持同軸的外應(yīng)力圈(4)和緊固環(huán)(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速射流沖擊成形裝置，其特征是所述的加速管(6)內(nèi)的加速孔為錐孔，它靠近噴嘴一端的直徑小于另一端的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速射流沖擊成形裝置，其特征是所述的加速管(6)、法蘭(7)與發(fā)射管(8)的軸心同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速射流沖擊成形裝置，其特征是所述的連接通孔A的連接管a上安裝有控制閥J，連接通孔D的連接管d上安裝有控制閥L，所述的通孔H通過連接管e與控制閥L相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速射流沖擊成形裝置，其特征是所述的加速管(6)、法蘭(7)、發(fā)射管(8)及換向閥腔體(10)組成的脈沖流體發(fā)生裝置(I)的兩端分別支承在對(duì)應(yīng)的支架(14)上。
全文摘要
一種高速射流沖擊成形裝置，它包括脈沖流體發(fā)生裝置(1)，成形裝置(15)，控制系統(tǒng)(16)，動(dòng)力系統(tǒng)(17)。所述脈沖流體發(fā)生裝置(1)包括噴嘴(2)，頂緊螺母(3)，外應(yīng)力圈(4)，緊固環(huán)(5)，加速管(6)，法蘭(7)，發(fā)射管(8)，發(fā)射活塞(9)，換向閥腔體(10)，換向閥芯(11)，封蓋(12)，復(fù)位彈簧(13)，支架(14)。該裝置使高壓流體經(jīng)過窄孔進(jìn)行加速，高速的流體沖擊工件，可以使難成形材料高速成形。本發(fā)明用柔性的流體代替?zhèn)鹘y(tǒng)成形加工中的剛性沖頭，提高了加工中成形材料的成形效果，能減少材料成形表面的擦傷和破裂。
文檔編號(hào)B21D26/02GK102794347SQ20121031054
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者劉會(huì)霞, 郭朝, 沈宗寶, 張虎, 李品, 胡楊, 杜道忠, 高陽(yáng)陽(yáng), 劉輝, 王霄 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)