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(lái)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(jiǎn)單、零件剛度強(qiáng)度好、無(wú)需外部供壓源等特點(diǎn)，在汽車(chē)、航空、航天等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文興迪源機(jī)械帶來(lái)沖擊液壓脹形裝置的功能及結(jié)構(gòu)詳解。
通過(guò)理論分析、有限元數(shù)值模擬對(duì)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(guò)對(duì)金屬薄壁管沖擊液壓脹形的試驗(yàn)研究，對(duì)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(guò)與模擬結(jié)果的對(duì)比來(lái)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(guò)程主要包括：管件安裝與密封一自動(dòng)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(guò)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(dòng)充液，以保證脹形前管坯內(nèi)腔完全充滿(mǎn)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(dòng)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(guò)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(cè)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(jì)了一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)便的脹形裝置，并已獲批國(guó)家發(fā)明專(zhuān)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(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬薄壁管的沖壓，設(shè)計(jì)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(tái)上，壓力機(jī)壓頭的上下運(yùn)動(dòng)即可讓上下模板帶動(dòng)模具實(shí)現(xiàn)合模運(yùn)動(dòng)。
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(kāi)模提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)開(kāi)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(jì)了一套自動(dòng)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(guò)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(chǔ)備在容器中的輕質(zhì)液壓油通過(guò)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(guò)連接螺栓的出液口、左控制閥流入L型管；因?yàn)長(zhǎng)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(mǎn)液體，此時(shí)關(guān)閉左右控制閥即可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)自動(dòng)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(dòng)充液脹形裝置示意圖
為了實(shí)時(shí)在線(xiàn)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(jí)，量程為0~100MPa。
【興迪源機(jī)械液壓成形設(shè)備優(yōu)勢(shì)】
興迪源機(jī)械以流體壓力成形技術(shù)為核心，主導(dǎo)產(chǎn)品有：內(nèi)高壓成型設(shè)備、板材充液成形設(shè)備、管材零件液壓成形設(shè)備、水脹液壓成形設(shè)備、多工位連體液壓拉深設(shè)備、四柱式液壓機(jī)設(shè)備、框架式液壓機(jī)設(shè)備等，并可按照客戶(hù)的需求設(shè)計(jì)制造特殊的非標(biāo)液壓設(shè)備、非標(biāo)油缸、非標(biāo)液壓系統(tǒng)和配備自動(dòng)化傳動(dòng)系統(tǒng)。
興迪源生產(chǎn)的液壓機(jī)設(shè)備廣泛用于航天航空、核電、石化、汽車(chē)配件、自行車(chē)部件、五金制品、儀表儀器、醫(yī)療設(shè)備、家用電器、家用器皿、衛(wèi)生廚具等制造行業(yè)。
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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