一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置制造方法
【專利摘要】一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置，包括扭力梁內(nèi)高壓成形模具、雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置和充液回路，充液回路通過高壓管路分別與扭力梁成形模具和雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置連通，扭力梁內(nèi)高壓成形模具包括上模和下模，雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置包括壓力缸，壓力缸中的活塞桿與滑動板連接，兩根直桿穿過滑動板，兩個(gè)滾珠絲杠螺母連接在滑動板上，伺服電機(jī)與滾珠絲杠連接，本發(fā)明屬于“被動內(nèi)高壓成形”，無需超高壓源提供超高壓力，管材內(nèi)部的液體壓力由模具下移和管材內(nèi)部液體的密封產(chǎn)生，降低對高壓動力源的要求，降低了工藝難度。
【專利說明】一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車扭力梁成形【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]扭力梁式后懸架在半獨(dú)立和非獨(dú)立后懸架中具備更優(yōu)秀的性能，它不僅成本低，而且能通過前束控制，使整車具備良好的平順性能和操控性能。
[0003]傳統(tǒng)扭力梁都是采用板材沖壓成形V型或者U型，然后在中間加上穩(wěn)定桿的方法實(shí)現(xiàn)的，但在汽車輕量化工程中，扭力梁的減重也是一項(xiàng)重要舉措。隨著內(nèi)高壓成形技術(shù)廣泛應(yīng)用于異形截面的汽車零部件的制造過程，國外一些學(xué)者相繼采用內(nèi)高壓成形方法成形扭力梁零件，提高了成形精度，以及零件整體強(qiáng)度、剛度和抗彎模量等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了零件減重。
[0004]然而，隨著扭力梁材料強(qiáng)度的增加，屈服應(yīng)力可達(dá)980MPa，以及壁厚的增加，厚度可達(dá)4mm。采用傳統(tǒng)內(nèi)高壓成形方法，即合模后在管材坯料內(nèi)部施加高壓水的方法，成形內(nèi)壓可超過450MPa，該內(nèi)壓將超過目前增壓器所提供的最大壓力，并且導(dǎo)致設(shè)備噸位和模具體積顯著增大，為了保證扭力梁，特別是高強(qiáng)度扭力梁的制造，需要研制出新的內(nèi)高壓成形設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的目的在于提供一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置，無需超高壓源提供超高壓力，設(shè)備造價(jià)低。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置，包括扭力梁內(nèi)高壓成形模具1、雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II和充液回路III，充液回路III通過高壓管路分別與扭力梁成形模具I和雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II連通，充液回路III包括注水口 15d，注水口 15d連通高壓單向閥15a的入口端，高壓單向閥15a的出口端一路連通扭力梁內(nèi)高壓成形模具I的第一沖頭11a，另一路連通雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的輸出口，雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的輸出口設(shè)有傳感器40，第一高壓截止針閥15b的一端連通扭力梁內(nèi)高壓成形模具I的第二沖頭11b，另一端連通液箱，第二高壓截止針閥15c —端連通雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的排氣孔18，另一端連通液箱。
[0008]所述的扭力梁內(nèi)高壓成形模具I，包括上平板1和安裝在上平板1的上模4，兩個(gè)氮?dú)飧?分布在上模4兩端，并固定在上平板1上，氮?dú)飧?上安裝有上密封壓塊2，右上楔形塊5a、左上楔形塊5b分別固定在上平板1上，分別與右連接塊6a、左連接塊6b連接，右連接塊6a、左連接塊6b固定在上平板1上，與上模4配合的下模為分瓣模，包括左半下模13a和右半下模13b，左半下模13a、右半下模13b分別固定在左下滑塊8a、右下滑塊8b上，左下滑塊8a和右下滑塊8b安裝在下平板9上的滑軌上，左下滑塊8a、右下滑塊8b之間裝有第一壓縮彈簧12a、第二壓縮彈簧12b，壓縮彈簧處于壓縮狀態(tài)，左下滑塊8a、右下滑塊8b上對應(yīng)安裝有左下楔形塊7b、右下楔形塊7a，右下楔形塊7a、左下楔形塊7b的斜楔面與上平板1上的右上楔形塊5a、左上楔形塊5b的斜楔面完全貼合，下密封壓塊10固定在下平板9上，扭力梁內(nèi)高壓成形模具I兩側(cè)設(shè)有第一沖頭11a和第二沖頭11b，第一沖頭11a、第二沖頭lib、上密封壓塊2和下密封壓塊10組成密封機(jī)構(gòu)，管坯14放置在上密封壓塊2和下密封壓塊10之間，通過第一沖頭11a、第二沖頭lib的圓錐面與上密封壓塊2、下密封壓塊10組成的圓錐面，夾緊管坯14。
[0009]所述的雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II，包括底板19和安裝在底板19上的左立板16、中立板23、右立板28、電機(jī)支撐板29，其中左立板16、中立板23和右立板28，由兩根直桿17連接固定，左立板16與中立板23之間安裝有壓力缸20，壓力缸20上方設(shè)有排氣孔18，下方有泄液孔21，中立板23和右立板28之間安裝有滑動板26，壓力缸20中的活塞桿24與滑動板26連接，兩根直桿17穿過滑動板26，并通過滑動導(dǎo)套25連接在一起，第一滾珠絲杠27、第二滾珠絲杠37兩端通過軸承23安裝在中立板23和右立板28之間，并由軸承端蓋31固定，第一滾珠絲杠螺母33、第二滾珠絲杠螺母38均連接在滑動板26上，第一伺服電機(jī)30、第二伺服電機(jī)36的輸出軸分別與第一滾珠絲杠27、第二滾珠絲杠37連接，第一伺服電機(jī)30、第二伺服電機(jī)36固定在電機(jī)支撐板29上。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]一、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)扭力梁的一次快速成形，成形精度高。在上模下移過程中，管材零件內(nèi)部保持一定壓力，隨著上模下移，管材內(nèi)部壓力保持不變或呈脈動式波動，從而使扭力梁零件小圓角處的變形為推擠入模具型腔，不同于傳統(tǒng)內(nèi)高壓成形小圓角處變形為脹形，所需內(nèi)壓力大，且模具填充性差。
[0012]二、相比于傳統(tǒng)內(nèi)高壓成形，本發(fā)明屬于“被動內(nèi)高壓成形”，無需超高壓源提供超高壓力，以所述伺服壓力控制裝置代替超高壓源，設(shè)備造價(jià)低。管材內(nèi)部的液體壓力由模具下移和管材內(nèi)部液體的密封產(chǎn)生，采用專用低壓內(nèi)高壓成形裝置，降低了工藝難度。
[0013]三、本發(fā)明即可用于V型扭力梁的管材內(nèi)高壓成形，也可用于U型扭力梁的管材內(nèi)高壓成形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是扭力梁內(nèi)高壓成形模具軸測圖。
[0016]圖3是圖2的A-A剖視圖。
[0017]圖4是圖2的B方向視圖。
[0018]圖5是圖3的C-C剖視圖。
[0019]圖6是雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的主視圖。
[0020]圖7是雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的俯視圖。
[0021]圖8是雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的左視圖。
[0022]圖9是扭力梁成形裝置控制曲線示意圖。
[0023]圖10是伺服壓力控制裝置脈動壓力值曲線示意圖。
[0024]圖11是成形后扭力梁工件示意圖。
[0025]圖12是扭力梁內(nèi)高壓成形模具I的成形過程示意圖。
具體實(shí)施方案
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0027]如圖1所示，一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置，包括扭力梁內(nèi)高壓成形模具1、雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II和充液回路III，充液回路III通過高壓管路分別與扭力梁成形模具I和雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II連通，充液回路III包括注水口 15d，注水口15d連通高壓單向閥15a的入口端，高壓單向閥15a的出口端一路連通扭力梁內(nèi)高壓成形模具I的第一沖頭11a，另一路連通雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的輸出口，雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的輸出口設(shè)有傳感器40，第一高壓截止針閥15b的一端連通扭力梁內(nèi)高壓成形模具I的第二沖頭11b，另一端連通液箱，第二高壓截止針閥15c —端連通雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II的排氣孔18，另一端連通液箱。
[0028]如圖2、圖3，圖4和圖5所示，所述的扭力梁內(nèi)高壓成形模具I，包括上平板1和安裝在上平板1的上模4，兩個(gè)氮?dú)飧?分布在上模4兩端，并固定在上平板1上，氮?dú)飧?上連接有上密封壓塊2，右上楔形塊5a、左上楔形塊5b分別通過螺釘連接在上平板1上，并與右連接塊6a、左連接塊6b連接，右連接塊6a、左連接塊6b通過螺釘固定在上平板1上，與上模4配合的下模為分瓣模，包括左半下模13a和右半下模13b，左半下模13a、右半下模13b分別固定在左下滑塊8a和右下滑塊8b上，左下滑塊8a和右下滑塊8b安裝在下平板9上的滑軌上，左下滑塊8a、右下滑塊8b之間裝有第一壓縮彈簧12a、第二壓縮彈簧12b，壓縮彈簧處于壓縮狀態(tài)，左下滑塊8a、右下滑塊8b上對應(yīng)安裝有左下楔形塊7b、右下楔形塊7a，右下楔形塊7a、左下楔形塊7b的斜楔面與上平板1上的右上楔形塊5a、左上楔形塊5b的斜楔面完全貼合，下密封壓塊10固定在下平板9上，扭力梁內(nèi)高壓成形模具I兩側(cè)設(shè)有第一沖頭11a和第二沖頭11b，第一沖頭11a、第二沖頭lib、上密封壓塊2、下密封壓塊10組成密封機(jī)構(gòu)，管坯14放置在上密封壓塊2和下密封壓塊10之間，通過第一沖頭11a、第二沖頭lib的圓錐面與上密封壓塊2、下密封壓塊10組成的圓錐面，夾緊管坯14。
[0029]如圖6、圖7和圖8所示，所述的雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II，包括底板19和安裝在底板19上的左立板16、中立板23、右立板28、電機(jī)支撐板29，其中左立板16、中立板23和右立板28，由兩根直桿17通過螺母22連接固定，左立板16與中立板23之間安裝有壓力缸20，壓力缸20上方設(shè)有排氣孔18，下方設(shè)有泄液孔21，中立板23和右立板28之間安裝有滑動板26，壓力缸20中的活塞桿24與滑動板26通過螺紋連接，兩根直桿17穿過滑動板26，并通過滑動導(dǎo)套25連接在一起，第一滾珠絲杠27和第二滾珠絲杠37兩端通過軸承23安裝在中立板23和右立板28之間，并由軸承端蓋31固定，第一滾珠絲杠螺母33、第二滾珠絲杠螺母38均連接在滑動板26上,第一伺服電機(jī)30、第二伺服電機(jī)36的輸出軸通過聯(lián)軸器34和鍵35分別與第一滾珠絲杠27、滾珠絲杠37連接，第一伺服電機(jī)30、第二伺服電機(jī)36固定在電機(jī)支撐板29上。
[0030]本發(fā)明的工作原理為:
[0031]將管坯14放入下密封壓塊10上，上平板1下移，參照圖9，即圖9中的上平板位移曲線C1的o-to段，上平板1上的氮?dú)飧?連帶上密封壓塊2向下運(yùn)動，上密封壓塊2先于上模4接觸到管坯14，上平板1繼續(xù)下行一定距離，在氮?dú)飧?的作用下，上密封壓塊2緊壓在下密封壓塊10上，夾緊管坯14，此時(shí)上模4未接觸到管坯14，第一沖頭11a和第二沖頭lib頂緊管坯14，即通過第一沖頭11a和第二沖頭lib的圓錐面與上密封壓塊2和下密封壓塊10組成的圓錐面，夾緊管坯14，實(shí)現(xiàn)密封。
[0032]上平板1保持位置不變，參照圖9，即圖9中的上平板位移曲線C1的tO-tl段，從充液回路III的注水口 15d向管坯14及伺服壓力控制裝置高壓腔39注水，液體經(jīng)過高壓單向閥15a與第一沖頭11a進(jìn)入管坯14，管坯14內(nèi)氣體經(jīng)由第二沖頭lib與第一高壓截止針閥15b排出，待第一高壓截止針閥15b處無氣體排出后，關(guān)閉第一高壓截止針閥15b ;液體經(jīng)過高壓單向閥15a進(jìn)入伺服壓力控制裝置高壓腔39，腔內(nèi)氣體經(jīng)由排氣孔18與第二高壓截止針閥15c排出，待第二高壓截止針閥15c處無氣體排出后，關(guān)閉第二高壓截止針閥15c，即完成充液過程。
[0033]上平板1繼續(xù)下行，參照圖9，即圖9中的上平板位移曲線C1的tl_t2段，固定在上平板1上的上模4隨著向下運(yùn)動，同時(shí)通過上平板1上的右上楔形塊5a和左上楔形塊5b，分別帶動與其貼合的安裝在左下滑塊8a和右下滑塊8b上的楔形塊7a和楔形塊7b，從而使左下滑塊8a和右下滑塊8b向靠近管坯14的方向運(yùn)動，即左下滑塊8a和右下滑塊8b上的左半下模13a和右半下模13b與上模4同步運(yùn)動，對管坯14進(jìn)行被動式內(nèi)高壓成形。
[0034]與此同時(shí)，啟動雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置II，結(jié)合傳感器40反饋的壓力值信息，形成閉環(huán)控制，從而控制管坯內(nèi)液體壓力值保持在所需壓力值。
[0035]上平板1繼續(xù)下行，參照圖9，即圖9中的上平板位移曲線C1的tl_t2段，上模4與左半下模13a和右半下模13b同步運(yùn)動，即上模4向下運(yùn)動，左半下模13a和右半下模13b向靠近管坯14的方向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對管坯14的三向擠壓，對管坯14進(jìn)行被動式內(nèi)高壓成形，如圖12所示，在擠壓過程中，管坯14內(nèi)的高壓液體使管坯14能夠緊貼在成形模具的型面上，管坯14內(nèi)的空間減小，伺服壓力控制裝置的壓力缸20中的活塞桿24向后移動，即圖9中的活塞位移曲線C2的tl-t2段，管坯14內(nèi)多余的液體將經(jīng)由第一沖頭11a流入伺服壓力控制裝置高壓腔39，通過對第一伺服電機(jī)30和第二伺服電機(jī)36的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對活塞桿24的運(yùn)動控制，即控制活塞桿24向后移動或保持靜止，從而保證成形管坯14內(nèi)的液體壓力值曲線與圖9中定值壓力值曲線C3吻合，壓力缸20內(nèi)經(jīng)由活塞桿24泄露的液體通過泄液孔21回到液箱中，另外，所述伺服壓力控制裝置通過控制活塞桿24的位移曲線，還能實(shí)現(xiàn)如圖10中的脈動壓力值曲線C4，以提高成形效果，使管坯14更易貼合模具型腔。
[0036]上平板1上行，參照圖9，即圖9中的上平板位移曲線C1的t2_t3段，第二沖頭1 lb和第一沖頭11a后撤，解除密封，同時(shí)，伺服壓力控制裝置的活塞桿24向前移動，排出高壓腔39內(nèi)多余液體，上平板1帶動上模4上行，左下滑塊8a和右下滑塊8b在第一壓縮彈簧12a和第二壓縮彈簧12b的彈簧力作用下向外張開，帶動左半下模13a和右半下模13b向遠(yuǎn)離管坯14的方向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)開模。
[0037]上平板1繼續(xù)上行，直至上密封壓塊2與下密封壓塊10分離，取下成形后扭力梁工件41,扭力梁工件41如圖11所示,成形過程如圖12所示。
【權(quán)利要求】
1.一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置，包括扭力梁內(nèi)高壓成形模具(I )、雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置(II )和充液回路(III)，其特征在于:充液回路(III)通過高壓管路分別與扭力梁成形模具(I )和雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置(II )連通，充液回路(III)包括注水口(15d)，注水口(15d)連通高壓單向閥(15a)的入口端，高壓單向閥(15a)的出口端一路連通扭力梁內(nèi)高壓成形模具(I )的第一沖頭(11a)，另一路連通雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置(II )的輸出口，雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置(II )的輸出口設(shè)有傳感器(40)，第一高壓截止針閥(15b)的一端連通扭力梁內(nèi)高壓成形模具(I )的第二沖頭(11b)，另一端連通液箱，第二高壓截止針閥(15c) —端連通雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置(II )的排氣孔(18)，另一端連通液箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置，其特征在于:所述的扭力梁內(nèi)高壓成形模具(I )，包括上平板(I)和安裝在上平板(I)的上模(4)，兩個(gè)氮?dú)飧?3)分布在上模(4)兩端，并固定在上平板(I)上，氮?dú)飧?3)上安裝有上密封壓塊(2)，右上楔形塊(5a)、左上楔形塊(5b)分別固定在上平板(I)上，分別與右連接塊(6a)、左連接塊(6b)連接，右連接塊(6a)、左連接塊^b)固定在上平板(I)上，與上模(4)配合的下模為分瓣模，包括左半下模(13a)和右半下模(13b)，左半下模(13a)、右半下模(13b)分別固定在左下滑塊(8a)、右下滑塊(Sb)上，左下滑塊(8a)和右下滑塊(Sb)安裝在下平板(9)上的滑軌上，左下滑塊(8a)、右下滑塊(Sb)之間裝有第一壓縮彈簧(12a)、第二壓縮彈簧(12b)，壓縮彈簧處于壓縮狀態(tài)，左下滑塊(8a)、右下滑塊(Sb)上對應(yīng)安裝有左下楔形塊(7b)、右下楔形塊(7a)，右下楔形塊(7a)、左下楔形塊(7b)的斜楔面與上平板(I)上的右上楔形塊(5a)、左上楔形塊(5b)的斜楔面完全貼合,下密封壓塊(10)固定在下平板(9)上，扭力梁內(nèi)高壓成形模具(I )兩側(cè)設(shè)有第一沖頭(Ila)和第二沖頭(11b)，第一沖頭(11a)、第二沖頭(11b)、上密封壓塊(2)和下密封壓塊(10)組成密封機(jī)構(gòu)，管坯(14)放置在上密封壓塊(2)和下密封壓塊(10)之間，通過第一沖頭(11a)、第二沖頭(Ilb)的圓錐面與上密封壓塊(2)、下密封壓塊(10)組成的圓錐面，夾緊管坯(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭力梁的低壓內(nèi)高壓成形裝置，其特征在于:所述的雙電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力控制裝置(II )，包括底板(19)和安裝在底板(19)上的左立板(16)、中立板(23)、右立板(28)、電機(jī)支撐板(29)，其中左立板(16)、中立板(23)和右立板(28)，由兩根直桿(17)連接固定，左立板(16)與中立板(23)之間安裝有壓力缸(20)，壓力缸(20)上方設(shè)有排氣孔(18)，下方有泄液孔(21)，中立板(23)和右立板(28)之間安裝有滑動板(26)，壓力缸(20)中的活塞桿(24)與滑動板(26)連接，兩根直桿(17)穿過滑動板(26)，并通過滑動導(dǎo)套(25)連接在一起，第一滾珠絲杠(27)、第二滾珠絲杠(37)兩端通過軸承(23)安裝在中立板(23)和右立板(28)之間，并由軸承端蓋(31)固定，第一滾珠絲杠螺母(33)、第二滾珠絲杠螺母(38)均連接在滑動板(26)上，第一伺服電機(jī)(30)、第二伺服電機(jī)(36)的輸出軸分別與第一滾珠絲杠(27)、第二滾珠絲杠(37)連接,第一伺服電機(jī)(30)、第二伺服電機(jī)(36)固定在電機(jī)支撐板(29)上。
【文檔編號】B21D26/033GK104438540SQ201410705725
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】張琦, 楊凱, 陳昇平, 樊天榮 申請人:西安交通大學(xué), 東莞璋泰五金制品有限公司