一种提高金属管件的成形极限的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料加工成形领域，具体涉及一种采用磁脉冲缩颈和内高压成形 技术提高金属管件成形极限的装置。
【背景技术】
[0002] 管材内高压成形技术是指管材在内部液压力作用下径向扩张产生塑性变形的一 种特种成形工艺，是近年来发展起来的一种塑性成形新工艺。其工艺过程是：将一定长度的 薄壁金属管材放入模具内，利用高压液体充入管材内腔，同时铺以轴向力（即轴向补料）， 使管材变形、贴模，充满模具型腔。
[0003] 与传统的铸造、焊接、锻造和机加工等工艺相比，该工艺得到的零件质量更轻、强 度更强、形状更精确，而且采用内高压成形技术可成形复杂形状的整体零件、减少工序、改 善劳动条件，其材料利用率高，生产成本低。具有较好的技术经济效益。特别的，采用内高 压成形技术所制造的汽车零件具有质轻、刚度和强度高、耐撞性好等优点，同时能够一次加 工横截面形状沿轴线变化的零件且加工工序少。正是由于这些优点，内高压成形技术被广 泛的应用到汽车制造业、航天航空制造业等领域。目前，管件内高压成形技术作为实现汽车 轻量化的手段，在德国、北美和日本汽车工业中得到了广泛应用。但是针对于有多个不同管 径的金属异形管的成形，内高压成形具有很大的局限性。具体来说就是，胀形的时候管坯的 初始直径需是多个管径中的较小尺寸，后续通过胀形工艺使其变形至其他尺寸。当需要的 管径尺寸和管坯尺寸相差较大时，内高压胀形会使管件发生破裂失效，并且内高压成形不 适合进行管件的缩颈。
[0004] 磁脉冲成形是利用磁场力使金属坯料变形的高速率成形技术。因为磁脉冲成形技 术的高能量密度特性，使得工件变形时表现出爆炸成形的超塑性。因此，它可以显著提高 金属的成形极限，而且成形部分金属受力均匀，不易发生破裂等成形缺陷，特别适合成形形 状比较复杂的工件。高应变率特性能使金属快速贴模，金属的回弹量一般都比较小甚至无 回弹。所以使用电磁成形技术对金属管件进行成形，可以提高成形效率，提高成形的尺寸精 度。但是，磁脉冲成形在加工对应变率不敏感的材料时，就没有提高材料成形极限的优势 了。
[0005] 中国专利申请（申请号200910248763. 7)公开了一种简易的管材液压胀形装置及 胀形方法，液压胀形显然是不能完成缩颈的，管坯的尺寸要是所需的最小直径，会使胀形的 变形量过大，成形过程中很容易产生破裂失效。所以这种方法不能完成具有多个不同管径 的异形管的成形。
[0006] 中国专利申请（申请号200810085471. 1)公开了液压胀形加工装置以及液压胀形 加工方法，该专利解决了锥形异形管液压胀形时轴向进料的问题，但是也不能解决具有多 个不同管径的异形管的成形。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于电磁成形和液压胀形原 理的异形金属管件的成形技术，以及一种基于电磁成形和液压胀形原理的成形异形金属管 件的装置，为异形金属管件成形装置的设计提供新的思路。首先，通过控制电磁成形的成形 电压使金属管件按设计尺寸迅速缩颈，然后再通过液压胀形对电磁缩颈后的金属管件进行 二次成形，完成对管件的加工。
[0008] 本发明的技术方案是提供了一种提高金属管件的成形极限的装置，包括上平台， 紧固圆筒，固定圆盘，橡胶套筒，成形模具，分体线圈，分体线圈液压缸，基座，下平台，充液 孔，立柱，推力螺栓，螺旋弹簧，套筒，滑动柱，导向板，紧固圆筒驱动液压缸，其特征在于：
[0009] 上平台和下平台通过立柱相连接，紧固圆筒驱动液压缸缸体固定在上平台上，导 向板通过活套套于立柱，紧固圆筒通过4个螺柱与导向板固连在一起；
[0010] 滑动柱通过底部的螺纹和固定圆盘进行连接；螺旋弹簧套在滑动柱和套筒之间；
[0011] 固定圆盘和成形模具通过铰接的方式固连在一起，成形模具外周表面开设有导 槽，在紧固圆筒驱动液压缸液压力的作用下，紧固圆筒向下运动，推力螺栓始终作用于成形 模具的导槽，并使得成形模具合模，完成合模后，通过充液孔向管坯内部充胀形液体。
[0012] 本发明还提供了一种金属管件液压胀形方法，其特征在于包括以下步骤：
[0013] 步骤1、在进行薄壁铝管电磁缩颈前，将薄壁铝管定位在基座的圆孔内，然后在左 右分体线圈液压缸的作用下，使用左右分体线圈闭合，并将待加工的薄壁铝管固定在分体 线圈的凹槽内；
[0014] 步骤2、对电磁缩颈设备的储能电容进行充电，当充电电压达到设定的成形电压 2-15KV后，断开充电回路；
[0015] 步骤3、闭合电磁成形放电回路，储能电容对分体线圈进行放电，薄壁铝管在电磁 力的作用下迅速发生缩颈变形，完成初步的成形；
[0016] 步骤4、在完成电磁胀形之后，在分体线圈在分体线圈液压缸的作用下向左右分开 回到初始位置；
[0017] 步骤5、在完成初步成形之后，在紧固圆筒驱动液压缸的作用下使设备的紧固圆筒 向下进给，待密封柱塞接触薄壁铝管上端后，在左右推力螺栓的作用下开始合模，完成合模 后，通过充液孔向管坯内部充胀形液体；
[0018] 步骤6、充满液体后，通过增压器对薄壁铝管内的液体进行增压，在液体的压力下 薄壁铝管进行胀形；
[0019] 步骤7、完成成形紧固圆筒在紧固圆筒驱动液压缸的作用下向上运动，同时在螺旋 弹簧的作用下，成形模具会迅速打开，完成对异形金属管件的加工。
[0020] 本发明的有益效果在于：
[0021] 1、本发明同时采用了磁脉冲成形和内高压胀形技术，可以最大限度的提高金属管 件的成形极限。磁脉冲成形技术是一种高应变率的成形技术，具有爆炸成形的超塑性。在 金属管件缩颈时采用磁脉冲成形技术，能够在大程度上提高管件的成形极限。同时，采用内 高压胀形技术对金属管进行胀形时，由于成形速率缓慢，管件受力均匀，成形极限也会得到 提尚。
[0022] 2、本专利通过液压胀形模具的巧妙设计，分步实现了管件的缩颈和胀形，很大程 度上减小了管件的变形量。如果直接采用管件中的最小直径作为管坯的初始直接，然后对 其进行胀形，所需的变形量过大，容易产生破裂，难以实现。
[0023] 3、磁脉冲缩颈可以有效的提高金属管件的成形极限，从而成形出形状更加复杂、 精度更高的金属管件，同时磁脉冲成形相较于传统的成形技术具有更高的成形效率。
[0024] 4、使用内高压胀形技术对金属管件成形，可使管件质量更轻、强度更强、形状更精 确，并且还可以成形复杂形状的整体零件、减少工序。
【附图说明】
[0025] 图1所示为初始的金属管件剖视图；
[0026] 图2所示为金属管成形装置的原理图；
[0027] 图3所示为金属管电磁缩颈时的示意图；
[0028] 图4所不为金属管内尚压胀形时的不意图；
[0029] 图5所示为磁脉冲缩颈后金属管件的剖视图；
[0030] 图6所示为基座的俯视图和剖视图
[0031] 图7所示为金属管件液压胀形后的剖视图；
[0032] 图8所示为成形模具的剖视图和左视图；
[0033] 图9所示为紧固圆筒的剖视图和俯视图；
[0034] 图10所示为下平板的主视图和俯视图；
[0035] 图11所示为分体线圈的主视图和剖视图；
[0036] 其中：1-上平台；2_紧固圆筒；3_固定圆盘；4_橡胶套筒；5_成形模具；6_分体 线圈；7-液压缸；8-基座；9