阅读说明：本技术 一种大截面差空心结构件轴压胀锻工艺方法 (Large-section-difference hollow structural member axial compression expansion forging process method ) 是由 初冠南 苑世剑 孙磊 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：一种中空零件成形方法,特别涉及一种大截面差空心结构件轴压胀锻工艺方法。本发明解决了目前大截面差零件内高压成形存在的壁厚减薄的问题。方法如下：先制造大截面差预成形坯,然后在内部充填流体介质,相当于将管材变为实心棒材,再沿轴向压缩大径区,在内部介质支撑下,随着压缩进行各部位逐渐贴模；最后再进一步压缩大径区使其长度缩短壁厚增厚到目标值,成形结束。本发明是提高该类零件壁厚均匀性的方法,同时还能起到提高形状精度的作用。(a method for forming a hollow part, in particular to a method for carrying out axial compression and expansion forging on a hollow structural member with a large section difference. The invention solves the problem of wall thickness reduction in the existing high-pressure forming of parts with large section difference. The method comprises the following steps: firstly, manufacturing a large-section-difference preform, then filling fluid medium in the preform, namely changing a pipe into a solid bar, axially compressing a large-diameter area, and gradually attaching the mould to each part along with compression under the support of the internal medium; finally, the large-diameter area is further compressed to shorten the length of the large-diameter area and thicken the wall to a target value, and the forming is finished. The invention is a method for improving the uniformity of the wall thickness of the parts, and can also play a role in improving the shape precision.)

一种大截面差空心结构件轴压胀锻工艺方法

技术领域

本发明涉及工业制造技术领域的一种成形方法，尤其涉及一种大截面差空心结构件轴压胀锻工艺方法。

背景技术

大截面差变径管是汽车排气系统关键形状，其特征是截面变径率大，一般都超过1.5。对于该大变径率零件，最早是采用焊接拼装的方法制造，存在工序多，焊缝易腐蚀，焊接热变形大等不足。随着汽车对该类零件质量要求的提高，焊接拼装工艺不能满足高品质制造需求。近几年液压成形被用来制造该类零件。液压成形避免了焊缝的引入，但存在壁厚减薄问题，大径区的壁厚减薄率超过20％，严重降低了零件使用性能。专利CN106311857A提出了能降低壁厚减薄的成形方法，但该方法是对横截面进行压缩，即所成形的零件其截面周长是减小的，因此不能用于截面变大的零件的制造。更为重要的是它没有改善壁厚的作用即不能使零件沿轴向壁厚均匀。针对此问题，本发明提出了一种提高该类零件壁厚均匀性的方法，同时还能起到提高形状精度的作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种大截面差空心结构件轴压胀锻工艺方法。

本发明所采用的技术方案是：

步骤一、成形出大截面差预成形零件1，可以通过液压成形或者旋压等变径工艺；为表述方便将预成形零件1划分为三个特征区，大径区a、过渡区b和小径区c；在前述变径工艺过程中大径区壁厚肯定小于过渡区和小径区的壁厚，对预成形零件1的预成型质量要求是其小径区的形状与终成形零件7的小径区形状相同；过渡区形状接近终成形零件7，具体讲形状误差不超过30％；大径区的长度大于终成形零件7的大径区长度，具体讲比终成形零件7的大径区长度大1％-50％；大径区的截面轮廓周长不大于终成形零件7的截面轮廓周长，具体比终成形零件7的大径区的截面轮廓周长小0-20％；

步骤二、终成形模具，包括端部冲头2、端部冲头3、上模4和下模5，将预成形零件1放入下模5中，合模，然后将预成形零件1内部填充满流体介质，并密封，相当于将其转为实心结构，

步骤三、端部冲头2和端部冲头3沿轴向推压大径区，在内部流体介质的支撑下管坯材料向未贴模区域移动，填充满模具型腔，变形模式类似于闭式模锻，

步骤四、当贴模度达到90％以上时，通过调压阀6控制内部流体介质的支撑压力p，内压p需保证在步骤五中已经贴靠模具的管坯始终贴合在模具型腔上，

步骤五、端部冲头2和端部冲头3沿轴向继续相向移动，对大径区进行压缩，因此大径区轴向长度缩短，则大径区的壁厚增厚，当大径区壁厚增厚至目标值时，停止压缩，

步骤六、排除内部流体介质，打开模具取出零件7。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.相比焊接拼装的制造方法，不存在焊缝，零件的耐腐蚀好，美观且形状精度高；

2.所成形零件大径区不存在壁厚减薄，结构性能优异；

3.通过推压使各处贴模而不是通过升高内压使零件像吹气球一样膨胀贴模，所需要的压力很小，特别是能成形出锐利的轮廓线；

4.成形过程中始终为压缩变形，材料受三向压应力作用，不易破裂，因此本技术能用于低塑性材料成形；

本发明设计合理、工作可靠、效果显著，具有较强的推广价值。

附图说明

图1初始零件和终成形模具示意图。

图2将预成型零件放入终成形模具合模示意图。

图3沿轴向推压大径区贴模具90％示意图。

图4调压管坯贴合在模具型腔上示意图。

图5端部冲头和端部冲头相向移动，对大径区进行压缩示意图。

图6成型零件7示意图。

1-预成形零件 2-端部冲头 3-端部冲头 4-上模 5-下模 6-调压阀 7-终成形零件

具体实施方式

如图1-6所示，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

方式一：步骤一、成形出大截面差预成形零件1，可以通过液压成形或者旋压等变径工艺；为表述方便将预成形零件1划分为三个特征区，大径区a、过渡区b和小径区c；在前述变径工艺过程中大径区壁厚肯定小于过渡区和小径区的壁厚。对预成形零件1的预成型质量要求是其小径区的形状与终成形零件7的小径区形状相同；过渡区形状接近终成形零件7，具体讲形状误差不超过30％；大径区的长度大于终成形零件7的大径区长度，具体讲比终成形零件7的大径区长度大1％-50％；大径区的截面轮廓周长不大于终成形零件7的截面轮廓周长，具体比终成形零件7的大径区的截面轮廓周长小0-20％；

步骤二、终成形模具，包括端部冲头2、端部冲头3、上模4和下模5，将预成形零件1放入下模5中，合模，然后将预成形零件1内部填充满流体介质，并密封，相当于将其转为实心结构，

步骤三、端部冲头2和端部冲头3沿轴向推压大径区，在内部流体介质的支撑下管坯材料向未贴模区域移动，填充满模具型腔，变形模式类似于闭式模锻，

步骤四、当贴模度达到90％以上时，通过调压阀6控制内部流体介质的支撑压力p，内压p需保证在步骤五中已经贴靠模具的管坯始终贴合在模具型腔上，

步骤五、端部冲头2和端部冲头3沿轴向继续相向移动，对大径区进行压缩，因此大径区轴向长度缩短，则大径区的壁厚增厚，当大径区壁厚增厚至目标值时，停止压缩，

步骤六、排除内部流体介质，打开模具取出零件7。

方式二：本实施方式中的支撑压力p为1-1000MPa。其他与具体实施方式一相同。