本發(fā)明屬于管材內(nèi)高壓成形技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及于一種用于管材內(nèi)高壓成形的成形方法。

背景技術(shù)：

管材內(nèi)高壓成形原理是：上下模合模后，通過左右推頭來對管材進(jìn)行密封并往管材內(nèi)注入壓力成形介質(zhì)，在左右推頭軸向進(jìn)給和內(nèi)部壓力的共同作用下實現(xiàn)管材內(nèi)高壓成形。通過該成形方法得到的零件與傳統(tǒng)加工工藝相比具有成本低、重量輕，節(jié)省材料，加工工序少，成形質(zhì)量高，機械性能好，剛度強度高等一系列優(yōu)點。

傳統(tǒng)的管材內(nèi)高壓成形方法存在的問題是：

1．傳統(tǒng)的管材內(nèi)高壓成形方法在制作零件時，往往是從合模開始就把合模力加到最大值，然后保持不變；合模開始就把合模力加到最大值對機器保持壓力能力要求高，液壓缸電機常處于滿載工作狀態(tài)，影響使用壽命；

2．恒定的合模力或?qū)＠鸆N103212619A中公開的《一種變合模力的管材內(nèi)高壓成形裝置和方法》中公開的變合模力方法，也會影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因為在基本成形階段時，上下模間的間隙為零，造成了管坯與模具內(nèi)腔表面接觸面積大，導(dǎo)致摩擦力大（解釋：滑動摩擦力的大小計算公式為f =μN ，式中的μ叫動摩擦因數(shù)，N為正壓力，接觸面積大導(dǎo)致N變大），高摩擦力容易造成在變形量大的地方因補不到足夠的材料而產(chǎn)生破裂；

3．恒定的合模力導(dǎo)致摩擦力大，左右兩側(cè)推頭在進(jìn)行軸向進(jìn)給時困難，需要更大的軸向力來進(jìn)行軸向進(jìn)給，容易損傷模具，而且對潤滑條件要求也高，每生產(chǎn)一個零件就要做好管材足夠潤滑的準(zhǔn)備，否則容易造成零件成形失敗，影響生產(chǎn)效率；同時因為需要更大的合模力和軸向推力也在增加設(shè)備制造成本；

4．基本成形階段處于上下模間隙為零的狀態(tài)下，其對模具材料、性能、加工精度要求高，特別是對生產(chǎn)薄壁、變形量大、截面復(fù)雜的零件存在著較大困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形方法，以克服已有技術(shù)所存在的上述不足。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形方法，該方法是利用一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形設(shè)備制造管材零件的方法；

所述高壓成形設(shè)備包括安裝在工作臺上的左推頭、右推頭、左推力缸、右推力缸、上模和下模，上模通過活動橫梁和導(dǎo)向柱與壓機主缸連接，左、右推頭分別與左、右推力缸連接，活動橫梁一端連接橫梁位移傳感器，右推頭連接右推頭位移傳感器；

所述高壓成形方法是將高壓介質(zhì)按設(shè)定的加載曲線進(jìn)行加壓，通過在合模過程中逐漸改變上、下模的間隙，并注入高壓介質(zhì)逐漸增大管坯內(nèi)部壓力，使管坯越來越貼近模具內(nèi)腔壁，同時逐漸推進(jìn)左、右推頭實施管材坯料的軸向進(jìn)給補料，減少管材坯料在管坯的管材進(jìn)給區(qū)和過渡區(qū)的堆積，使管坯的管材厚度基本沒有發(fā)生減薄現(xiàn)象，并在成形區(qū)內(nèi)形成有益皺紋，實現(xiàn)管材零件逐漸成形和最終定形的方法，其步驟包括：

（1）準(zhǔn)備階段：上模固定在活動橫梁上，下模固定在工作臺上，左、右推頭均處于初始狀態(tài)，將經(jīng)過簡單潤滑的管坯放入下模型腔內(nèi)；

（2）逐漸成形階段

該階段通過壓機主缸帶動活動橫梁和上模沿著導(dǎo)向柱向下運動合模加壓，逐漸減少上、下模間的間距，形成管坯密封腔后逐漸向密封腔內(nèi)注入壓力介質(zhì)、增大管坯內(nèi)部壓力，同時逐漸推進(jìn)左、右推頭實施管材坯料的軸向進(jìn)給補料，從而使管材零件逐漸成形，其階段過程包括：

S1：初始合模加壓

上模向下運動到達(dá)預(yù)設(shè)位置A1，使上、下模間的間隙為2～5 mm，橫梁位移傳感器發(fā)出信號，停止合模；

S2：注入壓力介質(zhì)、形成密封腔

左、右兩推頭向前運動到達(dá)預(yù)設(shè)位置B1，此時左右兩個推頭與管坯的管端距離為1～3mm，管坯接近密封，右推頭位移傳感器發(fā)出信號，此時充液裝置開始工作，向管坯腔內(nèi)注入壓力介質(zhì)，排除空氣，然后左、右推頭繼續(xù)向前運動接觸管端使管坯形成密封腔；

S3：補料

左、右兩推頭向前運動到預(yù)設(shè)位置B2，此時左、右兩個推頭進(jìn)一步接觸壓緊管坯的管端并進(jìn)行2～5mm的補料，上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A 2，使上、下模間的間隙逐漸減為1～3mm，右推頭位移傳感器發(fā)出信號，充液裝置繼續(xù)向管坯密封腔內(nèi)注入壓力介質(zhì)，使管坯內(nèi)部壓力上升，同時沿軸向充分進(jìn)給補料，減少管材坯料在管坯的管材進(jìn)給區(qū)和過渡區(qū)的堆積，使整個管坯的管材厚度基本沒有發(fā)生減薄現(xiàn)象，并在成形區(qū)內(nèi)成形有益皺紋；

S4：成形

左、右兩推頭繼續(xù)運動到預(yù)設(shè)位置B3，此時左右兩個推頭進(jìn)一步接觸壓緊管坯的管端并進(jìn)行3～10mm的補料，上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A3，使上、下模間的間隙逐漸減為0.5～1mm，管坯基本形成管材零件形狀；

（3）定形階段

此階段是在上、下模具間間隙為零、補料至極限點的情況下，通過將成形壓力加至最大值并保持一段時間，確保管坯完全貼緊模具型腔，使基本成形的管材零件最終定形；其階段過程如下：

上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A4，此時上、下模間間隙為零，左、右兩推頭繼續(xù)運動到預(yù)設(shè)位置B4，此時補料已至極限點，補料全部完成，合模力加到最大，右推頭位移傳感器發(fā)出信號，充液裝置向管坯密封腔內(nèi)繼續(xù)注入壓力介質(zhì)，使管材內(nèi)部壓力達(dá)到最大成形壓力并保持3～5秒鐘，確保證管坯完全貼緊模具型腔，實現(xiàn)基本成形的管坯零件最終定形成為管材零件；

（4）完成階段

管材零件定形后，充液裝置停止充液，左右推頭開始退出，使管坯內(nèi)部壓力迅速降低，然后將左、右推頭退回初始狀態(tài)，上模隨著活動橫梁向上運動，取出產(chǎn)品。

由于采取以上技術(shù)方案，與傳統(tǒng)管材內(nèi)高壓成形方法相比，本發(fā)明之一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形方具有如下有益效果：

1.由于在成形過程中采用變間隙的方法，利用管材在成形初始階段中內(nèi)部壓力不足以脹裂管材的情況下，使管坯表面與模具型腔表面留有間隙，摩擦力大大減?。ㄔ趧傞_始時候基本為零），一方面可更容易進(jìn)行軸向補料，為后續(xù)零件成形提供十分有利的條件；另一方面由于管坯與模具型腔內(nèi)的摩擦減少，可以減少對模具的損傷，降低對模具加工精度的和潤滑條件的要求，有利于降低成本、提高生產(chǎn)效率；

2．由于可在低壓階段充分補料，使成形壓力和整形壓力明顯降低，加工出來的零件不易產(chǎn)生破裂等現(xiàn)象，不僅成形質(zhì)量高，而且大大降低零件成形難度，特別是制造壁薄、變形量大、形狀復(fù)雜的管材零件；

3．通過改變上下模的間隙改變合模力，可降低機器合模時處于高壓的時間，減少電機功率的損耗，延長電機工作壽命。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明之一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形方的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。

附圖說明

圖1為變間隙的管材內(nèi)高壓成形設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為上模與下模間隙示意圖；

圖3～圖8為變間隙管材內(nèi)高壓成形過程示意圖：

圖3：準(zhǔn)備階段，

圖4：上模在預(yù)設(shè)位置A1，左、右推頭在預(yù)設(shè)位置B1（此時上、下模間的間隙為2～5 mm，左右兩個推頭與管坯的管端距離為1～3mm，管坯接近密封）；

圖5：上模在預(yù)設(shè)位置A2，左、右推頭在預(yù)設(shè)位置B2（此時上、下模間的間隙為1～3mm，左、右兩個推頭進(jìn)一步接觸壓緊管坯的管端并進(jìn)行2～5mm的補料）；

圖6：上模在預(yù)設(shè)位置A3，左、右推頭在預(yù)設(shè)位置B3（此時上、下模間的間隙為0.5～1mm，左、右兩個推頭進(jìn)一步接觸壓緊管坯的管端并進(jìn)行3～10mm的補料）；

圖7：上模在預(yù)設(shè)位置A4，左、右推頭在預(yù)設(shè)位置B4（此時上、下模間間隙為零，補料已至極限點）；

圖8：上模提升、左、右推頭退位，取出產(chǎn)品。

圖中：

1—壓機主缸，2—導(dǎo)向柱，3—活動橫梁，4—左推力缸，5—工作臺，6—橫梁位移傳感器，7—模具，71—上模，72—下模，8—右推頭位移傳感器，9—右推力缸，10—左推頭，11—右推頭，12—管坯，13—管材零件，H—上、下模間的間隙。

具體實施方式

實施例一

一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形方法，該方法是利用一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形設(shè)備制造管材零件的方法；

所述高壓成形設(shè)備包括安裝在工作臺5上的左推頭10、右推頭11、左推力缸4、右推力缸9、上模71和下模72，上模通過活動橫梁3和導(dǎo)向柱2與壓機主缸1連接，下模固定安裝在上模下部的工作臺上，左、右推頭分別與左、右推力缸連接，活動橫梁一端連接橫梁位移傳感器6，右推頭連接右推頭位移傳感器8；

所述高壓成形方法是將高壓介質(zhì)按設(shè)定的加載曲線進(jìn)行加壓，通過在合模過程中逐漸改變上、下模的間隙，并注入高壓介質(zhì)逐漸增大管坯內(nèi)部壓力，使管坯越來越貼近模具內(nèi)腔壁，同時逐漸推進(jìn)左、右推頭實施管材坯料的軸向進(jìn)給補料，減少管材坯料在管坯的管材進(jìn)給區(qū)和過渡區(qū)的堆積，使管坯的管材厚度基本沒有發(fā)生減薄現(xiàn)象，并在成形區(qū)內(nèi)形成有益皺紋，實現(xiàn)管材零件逐漸成形和最終定形的方法，其步驟包括：

（1）準(zhǔn)備階段：上模固定在活動橫梁上，下模固定在工作臺上，左、右推頭均處于初始狀態(tài)，將經(jīng)過簡單潤滑的管坯放入下模型腔內(nèi)；

（2）逐漸成形階段

該階段通過壓機主缸帶動活動橫梁和上模沿著導(dǎo)向柱向下運動合模加壓，逐漸減少上、下模間的間距，形成管坯密封腔后逐漸向密封腔內(nèi)注入壓力介質(zhì)、增大管坯內(nèi)部壓力，同時逐漸推進(jìn)左、右推頭實施管材坯料的軸向進(jìn)給補料，從而使管材零件逐漸成形，其階段過程包括：

S1：初始合模加壓

上模向下運動到達(dá)預(yù)設(shè)位置A1，使上、下模間的間隙為5mm，橫梁位移傳感器發(fā)出信號，停止合模；

S2：注入壓力介質(zhì)、形成密封腔

左、右兩推頭向前運動到達(dá)預(yù)設(shè)位置B1，此時左右兩個推頭與管坯的管端距離為1～3mm，管坯接近密封，右推頭位移傳感器發(fā)出信號，此時充液裝置開始工作，向管坯腔內(nèi)注入壓力介質(zhì)，排除空氣，然后左、右推頭繼續(xù)向前運動接觸管端使管坯形成密封腔；

S3：補料

左、右兩推頭向前運動到預(yù)設(shè)位置B2，此時左、右兩個推頭進(jìn)一步接觸壓緊管坯的管端并進(jìn)行2～5mm的補料，上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A2，使上、下模間的間隙逐漸減為3mm，右推頭位移傳感器發(fā)出信號，充液裝置繼續(xù)向管坯密封腔內(nèi)注入壓力介質(zhì)，使管坯內(nèi)部壓力上升，同時沿軸向充分進(jìn)給補料，減少管材坯料在管坯的管材進(jìn)給區(qū)和過渡區(qū)的堆積，使整個管坯的管材厚度基本沒有發(fā)生減薄現(xiàn)象，并在成形區(qū)內(nèi)成形有益皺紋；

S4：成形

左、右兩推頭繼續(xù)運動到預(yù)設(shè)位置B3，此時左右兩個推頭進(jìn)一步接觸壓緊管坯的管端并進(jìn)行3～10mm的補料，上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A3，使上、下模間的間隙逐漸減為1mm，管坯基本形成管材零件形狀；

（3）定形階段

此階段是在上、下模具間間隙為零、補料至極限點的情況下，通過將成形壓力加至最大值并保持一段時間，確保管坯完全貼緊模具型腔，使基本成形的管材零件最終定形；其階段過程如下：

上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A4，此時上、下模間間隙為零，左、右兩推頭繼續(xù)運動到預(yù)設(shè)位置B4，此時補料已至極限點，補料全部完成，合模力加到最大，右推頭位移傳感器發(fā)出信號，充液裝置向管坯密封腔內(nèi)繼續(xù)注入壓力介質(zhì)，使管材內(nèi)部壓力達(dá)到最大成形壓力并保持3～5秒鐘，確保證管坯完全貼緊模具型腔，實現(xiàn)基本成形的管坯零件最終定形成為管材零件；

（4）完成階段

管材零件定形后，充液裝置停止充液，左右推頭開始退出，使管坯內(nèi)部壓力迅速降低，然后將左、右推頭退回初始狀態(tài)，上模隨著活動橫梁向上運動，取出產(chǎn)品。

實施例二

一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形方法，其步驟與實施例一基本相同，所不同的是：

在實施步驟S1時，

上模向下運動到達(dá)預(yù)設(shè)位置A1，使上、下模間的間隙為2mm，橫梁位移傳感器發(fā)出信號，停止合模；

在實施步驟S3時，

上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A2，使上、下模間的間隙逐漸減為1mm，右推頭位移傳感器發(fā)出信號，充液裝置繼續(xù)向管坯密封腔內(nèi)注入壓力介質(zhì)，使管坯內(nèi)部壓力上升，同時沿軸向充分進(jìn)給補料；

在實施步驟S4時，

上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A3，使上、下模間的間隙逐漸減為0.5mm，管坯基本形成管材零件形狀。

實施例三

一種變間隙的管材內(nèi)高壓成形方法，其步驟與實施例一基本相同，所不同的是：

在實施步驟S1時，

上模向下運動到達(dá)預(yù)設(shè)位置A1，使上、下模間的間隙為2.5mm，橫梁位移傳感器發(fā)出信號，停止合模；

在實施步驟S3時，

上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A2，使上、下模間的間隙逐漸減為1.5mm，右推頭位移傳感器發(fā)出信號，充液裝置繼續(xù)向管坯密封腔內(nèi)注入壓力介質(zhì)，使管坯內(nèi)部壓力上升，同時沿軸向充分進(jìn)給補料；

在實施步驟S4時，

上模在活動橫梁作用下繼續(xù)向下運動到預(yù)設(shè)位置A3，使上、下模間的間隙逐漸減為0.8mm，管坯基本形成管材零件形狀。

作為上述實施例中，上、下模間的間隙是逐漸減少的，各預(yù)設(shè)位置A1、預(yù)設(shè)位置A2、預(yù)設(shè)位置A3的位置可據(jù)不同的材料和不同的零件確定，一般依次在2～5 mm、1～3mm、0.5～1mm的范圍內(nèi)。

附注：

管坯：用于制造管材零件的管材坯件；

管材零件：經(jīng)本發(fā)明管材內(nèi)高壓成形方法制造得到的最終產(chǎn)品；

成形壓力：零件成形所需的內(nèi)部成形壓力值；

合模力：液壓機上缸提供的合模鎖模力（控制合模力是為了防止由于型腔壓力上升發(fā)生抬?，F(xiàn)象）；

補料：指向管坯內(nèi)腔補充管材坯料；

管材進(jìn)給區(qū)：指管坯兩端最外端的補料長度范圍內(nèi)的區(qū)域；

管材過渡區(qū)：指管材進(jìn)給區(qū)之后的區(qū)域，過渡區(qū)為管材進(jìn)給區(qū)至零件邊界間的區(qū)域，不是所有的內(nèi)高壓成形件都會存在過渡區(qū)（視成形零件實際情況）；

預(yù)設(shè)位置A1：上、下模間的間隙為2～5 mm的位置；

預(yù)設(shè)位置A2：上、下模間的間隙為1～3mm的位置；

預(yù)設(shè)位置A3：上、下模間的間隙為0.5～1mm的位置；

預(yù)設(shè)位置A4：上、下模間間隙為零的位置；此時為完全合模；

預(yù)設(shè)位置B1：左右兩個推頭與管坯的管端距離為1～3mm，管坯接近密封的位置；

預(yù)設(shè)位置B2：左、右兩個推頭進(jìn)一步接觸壓緊管坯的管端并進(jìn)行2～5mm的補料的位置；

預(yù)設(shè)位置B3：左右兩個推頭進(jìn)一步接觸壓緊管坯的管端并進(jìn)行3～10mm的補料的位置；

預(yù)設(shè)位置B4：此時補料已至極限點的位置。