一种可进料的超塑气胀成形模具和方法技术

本发明专利技术适用于模具相关技术领域，提供了一种可进料的超塑气胀成形模具和方法，所述可进料的超塑气胀成形模具包括：上模和下模，所述下模内具有型腔；所述上模包括内圈和外圈，内圈为具有密封圈的可进料的预成型模，外圈为具有密封梗的气胀成形模，本发明专利技术不需要额外制造刚性模具，在几乎不发生板料减薄的前提下利用气体实现预成形，节约了模具制造的成本，避免了直接超塑气胀成形零件的局部过度减薄缺点，保证零件成形精度和表面质量要求，提高了零件的厚度均匀性。的厚度均匀性。的厚度均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种可进料的超塑气胀成形模具和方法


[0001]本专利技术涉及模具相关
，具体是一种可进料的超塑气胀成形模具和方法。

技术介绍

[0002]超塑性气胀成形零件一般形状复杂或尺寸较大，成形的零件厚度不均匀，尤其一些盒形零件容易出现过度减薄甚至破裂的缺陷，一方面影响零件的力学性能和承载能力，另一方面会降低成品率，增加成本，广泛应用于航空航天、轨道交通以及武器装备等领域。
[0003]目前解决超塑气胀成形零件的过度减薄的问题的办法主要有以下几种：
[0004]1.原始板材方面：通过增加原始板材厚度或设计不均匀板厚，以补偿过度减薄区域的厚度损失；
[0005]2.工艺方面：用过预反气胀变形的方式改善终成形初始料厚分布，或者机械预成形增加参与超塑气胀成形工序的板料体积。
[0006]现有的解决方法存在一定的不足：增加原始板材厚度会增加零件的质量，有悖于轻量化的设计要求；不等厚坯料的生产的技术需求较高，会大大增加生产成本；预反气胀变形的方式会降低零件的生产效率，机械预成形可能导致板料与预成形模具接触时破裂，且机械预成形后的板料形状难以控制，增加了模具制造成本的同时，也增大了板料破裂和起皱的风险。因此，针对以上现状，迫切需要提供一种可进料的超塑气胀成形模具和方法，以克服当前实际应用中的不足。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种可进料的超塑气胀成形模具和方法，旨在解决上述技术背景中的问题。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种可进料的超塑气胀成形模具，该模具安装于双动压力机上，所述可进料的超塑气胀成形模具包括：
[0009]上模和下模，所述下模内具有型腔；
[0010]所述上模包括内圈和外圈，内圈为具有密封圈的可进料的预成型模，外圈为具有密封梗的气胀成形模。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述预成型模和下模上分别设置有进气孔和出气孔，进气孔处设有进气管道，出气孔处设有排气管道；所述进气孔和出气孔的直径均为2
‑
4mm。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述气胀成形模上设有用于进气管道与进气装置连接的进气管辅助凹槽。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述预成形模上开设有一圈用于放置密封圈的槽。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述密封梗位于零件轮廓外围的10
‑
20mm处。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述下模上还开设有多组减重槽。
[0016]一种可进料的超塑气胀成形的方法，应用于如上述所述的可进料的超塑气胀成形模具，该方法包括以下步骤：
[0017]步骤一：将上模和下模安装到双动压力机上，上模的预成形模和气胀成形模分别安装在压力机的内滑块和外滑块上，进气管道焊接在预成形模上；
[0018]步骤二：气压预成形，模具温度达到超塑成形温度且温度均匀时，将板料放置于下模与预成形模之间，保温5
‑
10min后打开进气阀，密封圈防止气体泄漏的同时，板料在气体作用下向下模的型腔内进料；
[0019]步骤三：超塑气胀成形，板料流动形成零件基本形状之后，气胀成形模下行，将四周板料压死，增大气压，利用板料拉伸完成超塑性气胀成形。
[0020]作为本专利技术进一步的方案：在步骤二中，下料前在板料两面都喷涂石墨润滑剂；
[0021]用于预成形的气体压力为0.1
‑
1MPa；
[0022]上模和下模安装在加热平台上，且加热平台的温度由8
‑
16组温控单元控制，并通过热传导将温度传递给上模和下模，达到预定温度后，保温20
‑
30min，保证模具温度均匀。
[0023]作为本专利技术进一步的方案：在步骤三中，当气胀成形模下行时，利用密封梗对板料的四周进行固定；
[0024]增大气压时，成形细小复杂的局部形状，当排气管道基本无气体排除时，保压3
‑
5min，成形完成。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0026]该可进料的超塑气胀成形模具，不需要额外制造刚性模具，在几乎不发生板料减薄的前提下利用气体实现预成形，节约了模具制造的成本，避免了直接超塑气胀成形零件的局部过度减薄缺点，保证零件成形精度和表面质量要求，提高了零件的厚度均匀性；
[0027]该方法与反向气胀预成形技术相比，可以节约模具制造成本，缩短产品生产时间，能成形出形状更为复杂或深度更深的产品，而且成形成品率高；
[0028]该方法与机械预成形相比，可以节约模具制造成本，降低破裂和起皱风险；
[0029]该方法由于在较低气压下进行，橡胶密封圈对气体的密封效果显著，可以在保证基本不减薄的前提下，将板料推入型腔内部，为气胀成形提供足够的板料体积，大幅度提高成型产品的厚薄平均度，改善零件过度减薄情况，提高零件的物理性能；
[0030]该方法在压力进料预成形后，再进行超塑性气胀成形，零件的主体形状由板料流动成形，难以成形的复杂形状，依靠板料减薄成形，大幅提高了产品设计的自由度；
[0031]本专利技术拥有现有金属成形工艺无法比拟的成形自由度，产品设计可以从形状复杂度和尺寸上更加多样化，应用领域也更加广泛。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例板料放入模具中的状态示意图。
[0033]图2为图1中A部分的局部放大图。
[0034]图3为本专利技术的实施例进料预成形结束时的状态示意图。
[0035]图4为图1中B部分的局部放大图。
[0036]图5为本专利技术的实施例超塑气胀成形结束时的状态示意图。
[0037]图6为图1中C部分的局部放大图。
[0038]图7为本专利技术的实施例直接超塑气胀成形仿真板料厚度分布云图。
[0039]图8为图7中D
‑
D处板料沿对角线的剖视图。
[0040]图9为本专利技术的实施例进料气压预成形仿真板料厚度分布云图。
[0041]图10为图9中E
‑
E处板料沿对角线的剖视图。
[0042]图11为本专利技术的实施例进料气压预成形仿真板料厚度分布云图。
[0043]图12为图11中F
‑
F处板料沿对角线的剖视图。
[0044]图13为采用直接超塑气胀成形与本专利技术成形方法的板料线对比图。
[0045]附图中：1
‑
预成形模，2
‑
气胀成形模，3
‑
板料，4
‑
下模，5
‑
减重槽，6
‑
排气管道，7
‑
密封圈，8
‑
密封梗，9
‑
进气管道，10
‑
进气管辅助凹槽。
具体实施方式
[0046]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可进料的超塑气胀成形模具，该模具安装于双动压力机上，包括上模和下模，所述下模内具有型腔，其特征在于，所述上模包括内圈和外圈，内圈为具有密封圈的可进料的预成型模，外圈为具有密封梗的气胀成形模。2.根据权利要求1所述的可进料的超塑气胀成形模具，其特征在于，所述预成型模和下模上分别设置有进气孔和出气孔，进气孔处设有进气管道，出气孔处设有排气管道；所述进气孔和出气孔的直径均为2
‑
4mm。3.根据权利要求2所述的可进料的超塑气胀成形模具，其特征在于，所述气胀成形模上设有用于进气管道与进气装置连接的进气管辅助凹槽。4.根据权利要求1或2所述的可进料的超塑气胀成形模具，其特征在于，所述预成形模上开设有一圈用于放置密封圈的槽。5.根据权利要求1所述的可进料的超塑气胀成形模具，其特征在于，所述密封梗位于零件轮廓外围的10
‑
20mm处。6.根据权利要求1所述的可进料的超塑气胀成形模具，其特征在于，所述下模上还开设有多组减重槽。7.一种可进料的超塑气胀成形的方法，其特征在于，应用于如权利要求1～6中任一项权利要求所述的可进料的超塑气胀成形模具，该方法包括以下步骤：步骤一：将上模和下模安装到双动压力机上，上模的预成形...

【专利技术属性】
技术研发人员：衣玲玲，谷诤巍，于歌，曲明佳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：