轴线连续弯曲异形管件充液成形方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属压力加工技术领域，特别是涉及平面内带有连续弯曲管材的充液成形方法。
【背景技术】
[0002]轴向弯曲异形管件在汽车、航空、航天等领域中有着广泛的应用，常用于汽车进气零件、车体结构和航空航天各系统管路中。而充液成形工艺是成形此类管状零件的主要方法。广义的管材充液成形工序通常包括弯管、预成形、充液成形、切割等工序。对于弯曲轴线异性管件的充液成形，通常先要经过弯曲工序，将管材弯曲成与零件轴线相同或近似的形状;如果零件的截面复杂或管材直径大于模具型腔最小宽度，管材不能放入模具型腔，还需要进行预成形工序。预成形工序主要有三个方面作用:一是对于管材的直径大于模具型腔宽度的零件，通过预成形将管材压扁使管材能够顺利放到充液成形模具中，避免充液成形模具合模过程中出现飞边缺陷;二是预先分配材料，使零件在充液成形过程中变形均匀，便面出现起皱和破裂等缺陷，三是合理的预成形形状能够降低充液成形合模过程中的设备合模力，提高生产效率。将预成形后的管材在高压液体的作用下贴靠充液模具型腔成形出所需形状的零件。最后切除多余的工艺补充面成形出最终的零件。
[0003]充液成形的弯曲工序主要采用CNC(Computer numerical control)弯曲。在汽车底盘中所用的异性管材零件左右对称件居多，为了提高生产效率节省模具成本，通常做法是采用一模两件成形，因此管材弯段的数量增加了一倍。CNC弯曲通常采用带芯轴的绕弯方式，弯曲出的管件精度高、截面畸变小、生产效率高。如果两个弯曲段的之间的直段长度过小或者连续的弯曲段，CNC弯曲模具的夹持段需要造形夹模来实现，这就需要更复杂的多层弯曲模具和多层的CNC弯管机。而CNC弯管机的层数越多，价格就越昂贵，成本越高。这也为管材的弯曲提出了更高的要求。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种在不增加工序和设备能力的情况下，高效、高精度的连续轴线弯曲异形管件充液成形方法。
[0005]本发明提供的连续轴线弯曲异形管件充液成形方法所采用的技术方案是:
[0006]I)选择圆形长管作为坯料，根据最终零件的中心线的长度确定管坯的长度。
[0007]2)弯曲工序:在CNC弯管机上进行弯曲工序，为了避免弯曲模具造形夹模和多层弯曲模需求，将面内的两个连续弯曲段(或中间直段长度小于1.5倍管径的两个弯曲段)用一个相对弯曲半径大的弯曲段代替，并且保证这个大弯曲段两侧直段之间的夹角尽量接近连续弯曲段两侧直段之间的夹角。对于多个同在一个平面内的连续弯曲段弯曲过程可采用相同的弯曲半径。
[0008]3)预成形工序:将弯曲后的管材放入预成形模具对2)所述的大弯曲段进行进一步压弯和其对他特征的局部成形，以保证预成形后的管材能够顺利的放入充液成形模具。预成形的冲压方向平行于连续弯曲段所在的平面。
[0009]4)充液成形工序:将预成形后的管材放入充液成形模具对3)压弯后产生畸变或塌陷弯曲段和其他局部特征进行高压充液整形。
[0010]5)切割工序:切除工艺补充面成形出最终的管件。
[0011 ]本发明的有益效果是能够减小管材连续弯曲段弯曲内侧的壁厚减薄率，提高成形质量;减少了弯曲阶段弯曲模具和CNC弯管机的层数和复杂程度降低了生产成本;弯曲工序由原来的弯两个弯曲段变成弯一个弯曲段节省了工序时间，提高了生产效率。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013]图1是本发明提供的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法所适于制作的一种左右对称零件结构示意图。
[0014]图2是本发明一个实施例的一模两件成形方案不意图。
[0015]图3是本发明提供的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法典型零件弯曲工序所需成形零件的示意图。
[0016]图4是本发明提供的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法典型零件预成形合模过程不意图。
[0017]图5是本发明提供的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法典型零件充液成形合模过程示意图。
[0018]图6是本发明提供的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法典型零件充液成形过程典型截面变化情况示意图。
[0019]图中:1、4、6、8、11典型要成形零件中的直线段;2、3、5、7、9、10典型要成形零件中的弯曲段；12、14、16、18弯曲工序所成形零件的直段；13、15、17弯曲工序所成形零件的弯曲段；19预成形模具上模;20弯曲工序所成形的管材;21预成形模具下模;22充液成形模具上模;23预成形工序所成形的零件;24充液成形模具下模。
【具体实施方式】
[0020]如图1-图6所示，本发明提供的轴线连续弯曲异形管材充液成形方法包括按照顺序进行的下列步骤:
[0021]I)根据零件左右对称的特征，采用一模两件的成形方式。
[0022]2)根据要成形零件的轴线长度和各截面周长确定原始管坯的规格。
[0023]3)弯曲工序:由于弯曲段5和7之间的直段长度小于1.5倍管坯直径，弯曲数模设计采用弯曲段15来代替目标零件的中间直段6和弯曲段5、7，用直段14和弯曲段13代替目标零件连续弯曲段2、3，用直段16和弯曲段17来代替连续的弯曲段9、10。同时保证直段12、14和直段1、4，直段14、16和直段4、8，直段16、18和直段8、11之间的夹角近似其角度偏差小于10°。弯曲段13、15、17采用相同的弯曲半径。弯曲工序采用单层的弯曲模具在单层的CNC弯管机上即可完成。
[0024]4)预成形工序:预成形模具的合模方向平行于连续弯曲段2、3和9、10所在的平面并与直段6垂直。将弯曲工序所成形的管材20放入到预成形模具，由于弯曲后的管材中的直段14、16之间的夹角和预成形模具下模21的型面约束，使弯曲工序所成形的管材20能够在预成形模具下模21中定位。
[0025]5)充液成形工序:根据成形零件的几何特征充液工序的合模方向与预成形工序合模方向垂直，一方面预成形后的管材能够顺利放入充液成形模具的型腔里；另一方面保证模具型腔两端的侧推缸能够水平放置。充液成形模具合模充入高压液体，最终使管件完全贴模，成形出所需的形状。
[0026]6)切除多余的工艺补充面成形出图1所示的完整的零件。
【主权项】
1.一种轴线连续弯曲异形管件充液成形方法，其特征在于:它包括按顺序进行的下列步骤: 1)根据最终零件的轴线长度和截面周长确定原始管坯的规格； 2)管材弯曲:管材弯曲过程中用单个弯曲段代替原零件中同在一个平面内连续的两个弯曲段(或中间直段长度小于1.5倍管径的两个弯曲段)，若有多个同在一个平面内的连续弯曲段，则用多个弯曲半径相同的单弯曲段代替。每个弯曲段两侧的直段与之间的夹角原零件连续弯曲段两侧直段夹角的角度偏差小于10° ; 3)预成形:将弯曲后的管材放入预成形模具中，其中预成形的合模方向平行于连续弯曲段所在的平面，利用预成形压制出连续的弯曲段； 4)充液成形:将预成形后的零件放入充液成形模具中，打入高压液体对预成形压弯造成的截面畸变、塌陷和其他特征进行整形； 5)切除多余的工艺补充面成形出完整的零件。2.根据权利要求1所述的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法，其特征是所述的管材弯曲工序用单个弯曲段代替原零件中同在一个平面内连续的两个弯曲段。3.根据权利要求1所述的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法，其特征是所述的管材弯曲工序中对于多个同在一个平面的连续的弯曲段可用多个弯曲半径相同的单弯曲段代替。4.根据权利要求1所述的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法，其特征是所述的预成形工序中预成形的合模方向平行于连续弯曲段所在的平面。
【专利摘要】一种轴线连续弯曲异形管件充液成形方法。其主要内容是在不增加工序的基础上，通过调整弯曲角度和弯曲半径，采用一个相对弯曲半径较大的弯曲段代替连续的弯曲段，并利用CNC(Computer？numerical？control)弯管机弯出与最终零件轴线近似的管坯，然后利用预成形将这些弯曲后的管件压出连续的弯曲段，最后采用充液成形工序对预成形后的管件进行整形。本发明提供的轴线连续弯曲异形管件充液成形方法，能够减小连续弯曲管件的壁厚减薄，管件弯曲段截面畸变小，成形精度高。与此同时CNC弯曲阶段采用单个大半径的弯曲段代替连续的弯曲段能够大大降低对弯曲模具和CNC弯管机能力的要求，因此能够降低生产成本，提高生产效率。
【IPC分类】B21D26/033, B21C37/15
【公开号】CN105583252
【申请号】CN201610127593
【发明人】郎利辉, 孔德帅
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年3月7日