一种基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置

技术领域

本发明属于板材高速加工成形技术领域，尤其涉及一种基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置。

背景技术

航空及汽车等领域对零件结构轻量化和整体性要求越来越高，对一些具有小特征结构、局部区域变形大且厚度分布均匀等优良性能的零件需求巨大，鉴于镁、钛及复合材料等轻质合金对零件具有减重效果，所以对这些轻质合金的成形制造尤为迫切。但这些材料塑性较差，运用传统落压成形等准静态成形方法进行成形效果差，且成形过程中容易产生起皱、破裂现象。

为了促进其广泛应用，能够改善难变形合金成形性能的成形途径被研究，比如温热成形、高速成形以及柔性成形等，人们在成形途径之间进行了复合研究，比如电磁液压成形、温冲压成形、温电液成形、温热气胀成形、冲击液压成形等。

其中冲击液压成形基本原理是通过高速运动的冲击体冲击液体产生高压冲击波做用于板材使其成形，应变速率在10

尽管针对冲击液压成形的应用已有，但大部分装置都是针对于管状型材的成形，对于板材进行成形的装置目前的冲击动力源主要为重块落体，冲击体为竖向加速；冲击体所能达到的速度范围大致在10m/s到250m/s之间。

总体来看，用在板材上的冲击液压成形装置动力来源单一，冲击速度有限，目前，最高速的冲击源均来自横向水平冲击，如气炮、火炮等，其冲击速度可以达到几千米每秒，现有技术中如何将这些动力加载设备利用到更高速的冲击成形中是一大难题，同时目前成型形状的模具难以进行快速更换。

发明内容

本发明提供一种基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置，旨在解决目前难变形合金板材加工成形时装置难以应用多种冲击源，且成型形状的模具难以进行快速更换的问题。

本发明是这样实现的，一种基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置，包括：可由支撑壳实现卧式安装的上模装置、下模装置、液压油腔装置、导向装置和脱模装置，所述上模装置、下模装置、液压油腔装置、导向装置和脱模装置相互可拆卸连接并沿轴心分布设置，下模装置、上模装置、液压油腔装置自下而上安装。

优选地，所述上模装置包括从上而下通过螺钉连接的上模座、上垫板和上油腔，所述上油腔下表面设有位于两个圈槽内的上油圆形密封圈，所述上模座的四角处均设有合模弹簧和合模螺栓。

优选地，所述下模装置包括从上而下设置的下模座、下垫板和外部凹模，所述下垫板通过螺栓与下模座连接，所述下垫板上表面有安装外部凹模的内槽，所述外部凹模上设有定位块和凹模，所述外部凹模上开设有用于放置外凹模密封圈的凹槽，用定位块放置在下垫板的定位块槽内定位，所述外部凹模下表面开有螺钉孔，通过螺钉与凹模连接。

优选地，所述液压油腔装置包括液压油缸、缸盖、冲压杆、法兰和冲压接触盘，所述液压油缸和缸盖采用缸盖螺钉连接，所述冲压杆滑动设于所述液压油缸和缸盖内，所述法兰扣合在液压油缸外并与上模座采用法兰螺钉固定，所述冲压接触盘一体固定在冲压杆的端部。

优选地，所述上模座和脱模装置上方上具有供板料通过的进料口，所述上模座上设置有四个导柱、上模凸沿、接油管口、法兰连接孔、上垫板连接孔和合模沉头孔，所述上油圆形密封圈合模时与板料上表面压紧实现密封，同时一侧开有油孔，用以分模之前的进出油使用，所述液压油缸下部有与上油腔上端密封凹槽相连接的凸起和两个密封圈的槽。

优选地，所述下模座上具有送料口、下垫板沉头孔和并模沉头孔，所述下模座上设有对应导柱的导柱孔，所述下模座上具有对应上模凸沿和下模凹沿。

优选地，所述外部凹模上设有两个耳状凸沿和脱模装置安装孔。

优选地，所述导向装置包括导向块和设于导向块上的导向滚轮，所述导向装置采用螺栓安装在两个耳状凸沿上。

优选地，所述脱模装置包括脱模钉和设于脱模钉上的脱模弹簧，所述脱模装置安装于外部凹模上表面的脱模装置安装孔中。

优选地，所述板料为难变形合金板料，厚度为0.2-2mm。

与相关技术相比较，本发明提供的基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置具有如下有益效果：

与现有技术相比，本方案提供的基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置，本发明用于板料的高速冲击液压成形，具有凹模便于更换，脱模灵活简单，方便搭配已有冲压机床，能够适用于多种难变形合金板材成形的优点。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置的剖视结构示意图；

图3为本发明中上模装置结构示意图；

图4为本发明中下模装置结构示意图；

图5为本发明中液压油腔装置结构示意图；

图6为本发明中导向装置结构示意图；

图7为本发明中辅助脱模装置结构示意图；

图8为本发明中上模座结构示意图；

图9为本发明中下模座结构示意图。

附图标记：1、上模装置；11、上模座；111、进料口；112、导柱；113、上模凸沿；114、接油管口；115、法兰连接孔；116、上垫板连接孔；117、合模沉头孔；12、上垫板；13、上油腔；131、油孔；132、密封凹槽；14、上油腔密封圈；15、合模弹簧；16、合模螺栓；17、密封圈；2、下模装置；21、下模座；211、送料口；212、导柱孔；213、下模凹沿；214、下垫板沉头孔；215、并模沉头孔；22、下垫板；23、外部凹模；231、耳状凸沿；232、脱模装置安装孔；24、定位块；25、凹模；251、成形形状；26、外凹模密封圈；27、连接螺栓；28、连接螺母；3、液压油腔装置；31、液压油缸；32、缸盖；33、冲压杆；34、法兰；35、冲压接触盘；36、缸盖螺钉；37、法兰螺钉；4、板料；5、导向装置；51、导向块；52、导向滚轮；6、脱模装置；61、脱模钉；62、脱模弹簧；7、支撑壳。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例提供了一种基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置，如图1-9所示，基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置包括：可由支撑壳7实现卧式安装的上模装置1、下模装置2、液压油腔装置3、导向装置5和脱模装置6，所述上模装置1、下模装置2、液压油腔装置3、导向装置5和脱模装置6相互可拆卸连接并沿轴心分布设置，所述超高速成形装置动力来源可以是分离式霍普金森杆、高速枪、轻气炮、火炮等动力加载设备，所述上模装置1、下模装置2、液压油腔装置3、导向装置5和脱模装置6可拆卸连接。

在本实施例中，本发明用于板料的高速冲击液压成形，具有凹模便于更换，脱模灵活简单，方便搭配已有冲压机床，能够适用于多种难变形合金板材成形的优点，下模装置2、上模装置1、液压油腔装置3自下而上安装，上下模通过四个合模弹簧15在自由状态下分离，在分离时起到辅助分模的作用，整个装置可由支撑壳7支撑实现卧式安装，用于横向加载冲击的场合。

本发明进一步较佳实施例中，所述上模装置1包括从上而下通过螺钉连接的上模座11、上垫板12和上油腔13，所述上油腔13下表面设有位于两个圈槽内的上油圆形密封圈14，所述上模座11的四角处均设有合模弹簧15和合模螺栓16。

本发明进一步较佳实施例中，所述下模装置2包括从上而下设置的下模座21、下垫板22和外部凹模23，所述下垫板22通过螺栓27与下模座21连接，所述下垫板22上表面有安装外部凹模23的内槽，所述外部凹模23上设有定位块24和凹模25，所述外部凹模23上开设有用于放置外凹模密封圈26的凹槽，用定位块24放置在下垫板22的定位块槽内定位，所述外部凹模23下表面开有螺钉孔，通过螺钉与凹模28连接，整合凹模装置实现定位卡扣，可根据成形形状251的不同实现快速更换。

在本实施例中，外部凹模23下表面开有螺钉孔，通过螺钉与凹模25连接，整合凹模装置只实现定位卡扣，可根据成形形状251的不同实现快速更换。

本发明进一步较佳实施例中，所述液压油腔装置3包括液压油缸31、缸盖32、冲压杆33、法兰34和冲压接触盘35，所述液压油缸31和缸盖32采用缸盖螺钉36连接，所述冲压杆33滑动设于所述液压油缸31和缸盖32内，所述法兰34扣合在液压油缸31外并与上模座11采用法兰螺钉37固定，所述冲压接触盘35一体固定在冲压杆33的端部。

本发明进一步较佳实施例中，所述上模座11和脱模装置6上方上具有供板料4通过的进料口111，所述上模座11上设置有四个导柱112、上模凸沿113、接油管口114、法兰连接孔115、上垫板连接孔116和合模沉头孔117，所述上油圆形密封圈14合模时与板料4上表面压紧实现密封，同时一侧开有油孔131，用以分模之前的进出油使用，所述液压油缸31下部有与上油腔13上端密封凹槽132相连接的凸起和两个密封圈17的槽。

本发明进一步较佳实施例中，所述下模座21上具有送料口211、下垫板沉头孔214和并模沉头孔215，所述下模座21上设有对应导柱112的导柱孔212，所述下模座21上具有对应上模凸沿113和下模凹沿213。

本发明进一步较佳实施例中，所述外部凹模23上设有两个耳状凸沿231和脱模装置安装孔232。

在本实施例中，外部凹模23有两个耳状凸沿231，用来通过螺栓孔233与导向装置5连接。

本发明进一步较佳实施例中，所述导向装置5包括导向块51和设于导向块51上的导向滚轮52，所述导向装置5采用螺栓安装在两个耳状凸沿231上。

在本实施例中，导向装置5由导向块51和导向滚轮52组成，导向滚轮52与板料4边沿滚动接触，利于板料的进料与出料。

本发明进一步较佳实施例中，所述脱模装置6包括脱模钉61和设于脱模钉61上的脱模弹簧62，所述脱模装置6安装于外部凹模23上表面的脱模装置安装孔232中。

在本实施例中，未合模时脱模弹簧62呈自由状态，脱模钉61弹起；合模时脱模弹簧62被压缩，上下模分开时它恢复自然状态又将脱模钉61弹起，脱模钉61同时将成形好的板料4顶起，起到起模作用。

本发明进一步较佳实施例中，所述板料4为难变形合金板料，厚度为0.2-2mm。

综上所述，本发明用于板料的高速冲击液压成形，具有凹模便于更换，脱模灵活简单，方便搭配已有冲压机床，能够适用于多种难变形合金板材成形的优点。

本发明提供基于冲击液压原理用于板材加工的超高速成形装置进行板材加工具体实施方式，包括如下几步：

第一步：进料：该成形装置安装好后，把0.2-2mm的难变形合金板料4安装在已有的板材进料设备上，板材始端放入装置进料口111，板料通过脱模钉61上方，并沿导向装置5向前滑动；

第二步：合模：同液压油腔装置3安装成一体的上模装置1下行与下模装置2合模，此时上油腔13、板料4上表面和液压油缸31内腔形成容腔；

第三步：充液：接着从油孔131进油，油腔中的油液将活塞38顶起；

第四步：冲击：整个上油腔13、液压油缸31和板料4形成封闭容腔，此时来自分离式霍普金森杆、高速枪、轻气炮、火炮等动力加载设备的高速冲击体撞击冲击冲压接触盘35，冲击形成的油液冲击波冲击板料4，冲击体撞击冲击冲压接触盘35，冲击形成的油液冲击波冲击板料4，成形出凹模形状25，若单次冲击没有成形成功，可再次进行撞击；

第五步：排油分模：成形完成后，通过油孔131卸油，实现分模前的排油；油液卸净后，最后分模，脱模装置6将板料4顶起，随者板料4的再次进料，已成形部分随导向装置出料，实现一个冲压件的成形。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元之间的间接耦合或通信连接，可以是电信或者其它的形式。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。