技术领域
[0001] 本发明涉及金属成型技术领域，尤其涉及一种腔体工件的校形方法。
相关背景技术
[0002] 校形是指对成型后的工件局部区域施以小变形量，修整工件的指标以满足工件指标要求的工序。
[0003] 在航天领域，尤其是航天飞行器领域，具有轻量化和高强度等优异性能的舱体类结构被应用。现有舱体类结构通过连续挤压制造，且制得工件具有空腔且长度可达1m以上。现有技术中对于此类工件的校形采用向空腔充入流体，并使空腔处于密闭状态，通过控制密闭空腔内流体压力进而完成校形，但是存在以下不足：现有校形方式只能适用于工件壁厚在5cm以下的工件，随着工件的厚度增大，虽然还能够控制密闭空腔内流体压力，但是该压力对工件校形的效果变差甚至没有校形效果。
具体实施方式
[0080] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
[0081] 实施例1
[0082] 本发明公开的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种腔体工件的校形方法，包括:
[0083] S1，向待校形工件200的腔体内充液，完成充液后，密封腔体；
[0084] S2，对待校形工件200进行压缩量校形和防止回弹校形，得到成型产品。
[0085] 本实施例中，在待校形工件200腔体内充液的情况下，加热腔体内液体，达到控制腔体内压的目的，再结合施加到待校形工件200上的外压，以实现在控制待校形工件200承受的外压和控制待校形工件腔体内压的情况下，完成待校形工件200的压缩量校形和防止回弹校形，得到成型产品，从而实现在一次合模过程中不仅能够完成压缩量校形还能够完成防止回弹校形，提高校形效率。
[0086] 在尺寸大的待校形工件的防止回弹校形中，因为待校形工件的厚度为高达30mm、长度在1m以上，导致利用现有电磁线圈加热存在加热不均匀，导致校形效果差，还存在因待校形工件体型大，导致电磁线圈布置困难的问题。而本实施例通过加热腔体内液体，使待校形工件受热均匀，在腔体内壁受压的情况下，使待校形工件与容置腔的内壁具有更好贴合效果，不仅提高压缩量的校形效果，还能显著提升防止回弹的校形效果；同时因不使用电磁线圈，还能显著降低校形成本和降低对校形设备的要求。
[0087] 本实施例中，压缩量和工件壁厚呈负相关，即料工件壁越厚，压缩量越小。对壁厚为[5mm,30mm]的工件，压缩量为工件长度尺寸的[6％,15％]。更具体地：
[0088] 对壁厚为[5mm,10mm]的工件，压缩量为工件长度尺寸的[10％,15％]。
[0089] 对壁厚为(10mm,20mm]的工件，压缩量为工件长度尺寸的[8％,10％)。
[0090] 对厚度为(20mm,30mm]的工件，压缩量为工件长度尺寸的[6％,8％)。
[0091] 进一步地，设定待校形工件中腔体的轴向为第一方向；S1之前还包括S0，待校形工件200置于校形装置100的容置腔内，校形装置100包括上模具110、下模具120、第一导向块131和第二导向块141。
[0092] S0具体包括：
[0093] S01，待校形工件200置于下模具120上；
[0094] S02，上模具110和下模具120相对运动，使上模具110与待校形工件200接触；
[0095] S03，第一导向块131和第二导向块141分别伸入待校形工件的腔体内；至第一导向块131的外壁和第二导向块141的外壁分别与待校形工件腔体的内壁接触为止。
[0096] 在本实施例中，通过上模具110和下模具120的协同作用，使上模具110、下模具120和待校形工件200处于相对静止状态，同时还限制待校形工件200在第一方向上的位置，利于第一导向块131和第二导向块141分别与待校形工件200腔体的连接。
[0097] 在本实施例中，第一导向块131和第二导向块141伸入待校形工件200的腔体内并与腔体内壁接触，为向腔体内充液和冲头与待校形工件腔体的密接做准备。
[0098] 进一步地，校形装置100还包括充液组件170和压力传感器，充液组件170包括通液孔171，通液孔171布置在第一导向块131和/或第二导向块141上，第一导向块131和第二导向块141上均布置压力传感器，用于测量腔体内液体的压力。
[0099] 如图3所示，S1具体包括：
[0100] S11，启动充液组件170的进液功能；
[0101] S12，液体经过第一导向块131和/或第二导向块141上的通液孔171流入待校形工件200的腔体内；
[0102] S13，当腔体内液体的压力为P预设时，完成校形装置100与待校形工件200腔体内壁的密封连接；
[0103] S14，关闭充液组件170的进液功能。
[0104] 在本实施例中，第一导向块131和第二导向块141分别伸入腔体内时，已经与腔体内壁抵接但并未形成密封，水虽然会流出，但是流出量远远小于腔体的进液量，随着进液时间增加，腔体内液量逐渐增大，对两个冲头的压力增加，当压力达到P预设时，表示腔体内的液体为充满状态或所需液量，完成对腔体的充液。
[0105] 更进一步地，校形装置100还包括第一冲头130和第二冲头140，第一冲头130上设置第一导向块131，第二冲头140上设置第二导向块141。S13更具体的包括：当腔体内液体的压力为P预设时，第一冲头130和第二冲头140相对运动，第一冲头130和第二冲头140分别与待校形工件200腔体内壁的密封连接，从而完成待校形工件200腔体的密封。
[0106] 在本实施例中，第一冲头130和第二冲头140中的任意一个或两个移动，实现压缩量校形，第一冲头130和第二冲头140的位移之和等于待校形待校形工件200需要校形的压缩量。
[0107] 进一步地，S2,对待校形工件进行压缩量校形和防止回弹校形，得到成型产品，如图2所示，具体包括：
[0108] S21，加热待校形工件200腔体内的液体；
[0109] S22，根据预设升压曲线完成腔体内压力的升压和保压；
[0110] 获取完成升压曲线后，腔体内的压力；腔体内的液温，记为T1；
[0111] S23，获取待校形工件200的防止回弹温度T回；
[0112] 判断T1与T回的关系；
[0113] 如果T1≥T回，保温保压后进入S26；
[0114] 如果T1＜T回，则进入S24；
[0115] S24，上模具110、下模具120和两个冲头同时启动，对加热后的待校形工件200施加荷载；
[0116] S25，实时获取施加荷载状态下腔体内的液温，记为T荷载，直至T荷载＝T回，停止施加荷载，保温保压后进入S26；
[0117] S26，完成压缩量校形和防止回弹校形，得到完成校形的成型产品。
[0118] 在S22中，待校形工件200的腔体设置多个，根据预设升压曲线完成待校形工件200各个腔体内部的同步升压和同步保压，以使待校形工件200的各个腔体同步完成校形。
[0119] 在本实施例中，S24中对待校形工件施加荷载，腔体内的压力上升，待校形工件腔体内的温度上升，进而达到防止回弹温度T回，利于防止回弹校形。
[0120] 在本实施例中，S25中，停止对待校形工件200施加荷载后，获取腔体内的压力，记为P’，P校形min＜P’≤P校形max，P校形min表示待校形工件在校形过程中所需要的最小压力，P校形max表示待校形工件在校形过程中所需要的最大压力。
[0121] 在本实施例中，升压曲线中的最小压力大于P2，P2表示S1中待校形工件200密封腔体内的压力。
[0122] 在本实施例中，通过对待校形工件200腔体内液体进行加热，不仅改变待校形工件腔体内壁的受压情况，同时因液体被加热，进而提高待校形工件200的温度，并达到待校形工件200材料的防止回弹温度，减少或消除待校形工件材料内部应力，从而避免成型后产品发生回弹。
[0123] 在本实施例中，S24之前，需要确定上模具110、下模具120、第一冲头130、第二冲头140和待校形工件200位置相对不变。具体来说：第一冲头130和第二冲头140分别与待校形工件200仍处于密闭连接状态，上模具110和下模具120分别与待校形工件200仍处于抵接状态。
[0124] 进一步地，在S1和S2之间还包括A1，完成待校形工件200的初级压缩量校形，得到初级工件，如图4所示，具体包括：
[0125] A11，上模具110、下模具120和两个冲头同时启动，并使待校形工件200受到相同荷载；
[0126] A12，在两个冲头相对运动的情况下，待校形工件200被压缩，完成预设压缩量，停止施加荷载，得到初级工件，并进入S2。
[0127] 在A11中，通过上模具110和下模具120对待校形工件施加竖向荷载，同时，通过第一冲头130和第二冲头140对待校形工件施加沿第一方向横向荷载，使得位于容置腔内的待校形工件受压，被压缩，完成初级压缩量变形。
[0128] 在A12中，在上模具110、下模具120、第一冲头130、第二冲头140和初级工件的位置处于相对不变的情况下，使初级工件保压一段时间，利于校形的稳定。
[0129] 进一步地，考虑到A12中初级工件腔体内压力不利于防止回弹校形，在A12‑S2之间，还包括B1，对初级工件腔体进行卸压，如图5所示，具体包括：
[0130] B11,打开校形装置100的高压液出口，具体：打开充液组件170上的高压液出口；
[0131] B12,腔体内的液体通过通液孔171从腔体内流出；
[0132] B13,直至初级工件腔体内的压力降低至所需压力时，关闭校形装置100上的高压液出口，具体:关闭充液组件170上的高压液出口，完成卸压。
[0133] 在B13中，通过两个冲头上的压力传感器实时监测待校形工件200腔体内的压力变化，用以指导是否关闭充液组件170的高压液出口。
[0134] 在本实施例中，设定A12中初级工件腔体内的压力为P1,S1中待校形工件200密封腔体内的压力为P2，在B13中，P2＜所需压力＜P1。
[0135] 在本实施例中，卸压阶段，上模具110、下模具120、第一冲头130、第二冲头140和待校形工件200的位置不变、接触状态不变和密闭连接状态不变，为后续的防回弹校形提供支撑。
[0136] 进一步地，校形装置100还包括供液单元190，供液单元190包括依次连接的流体存储组件191、快充组件192、过滤器193和缓冲器194。
[0137] 在S03和S1中之间还包括C1，通过供液单元190向待校形工件200内充液，如图6所示，具体包括：
[0138] C11，判断流体存储组件191内的液量是否达到预设液量；
[0139] 如果是，则直接进入C12；
[0140] 如果否，则液源向流体存储组件191充入液体，直至流体存储组件191内的液量达到预设液量为止，进入C12；
[0141] C12，快充组件192将流体存储组件191内的液体输入到过滤器193内；
[0142] C13，经过滤器193过滤的液体输入到缓冲器194内；
[0143] C14，缓冲器194内的液体经充液组件170被输入到待校形工件200的腔体内。
[0144] 实施例2
[0145] 本实施例公开了一个具体实施例，如图7、图8和图10所示，公开了一种实现如实施例1所述的腔体工件校形方法的校形装置，包括上模具110、下模具120、第一冲头130、第二冲头140、充液组件170和加热组件180；第一冲头130包括充液管路安装腔和第一导向块131，充液组件170包括通液孔171和与通液孔171连接的充液管路172，通液孔171布置在第一导向块131上，充液管路172布置在充液管路安装腔内。第二冲头140包括导线管安装腔和第二导向块141，加热组件180包括加热件181、与加热件181供电连接的导线、导线管182和温度传感器，如图11所示，导线固定设置在导线管182中，导线管182布置在导线管安装腔内，加热件181与第二导向块141密接，通过导线，加热件181与电源连接，温度传感器布置在第一导向块131上。
[0146] 在本实施例中，充液组件170用于向待校形工件200的腔体内充液。加热组件180用于加热待校形工件200的腔体内的液体。通过将液体充入待校形工件200的腔体内，第一冲头130和第二冲头140分别与待校形工件200的腔体密接，接着加热腔体内的液体，使待校形工件200受热均匀、受压均匀，然后在上模具110、下模具120的相对运动过程、在第一冲头130和第二冲头140的相对运动过程，对待校形工件200施加荷载，完成压缩量校形和防止回弹校形，得到成型产品，实现在一次合模过程中不仅能够完成压缩量校形还能够完成防止回弹校形，提高校形效率。
[0147] 在本实施例中，每个第二导向块141上设置至少一个加热件181，如图10所示。加热件181设置多个，多个加热件181为并列关系，可以独立控制。温度传感器优选热电偶。
[0148] 在本实施例中，液管路172包括主管路1721和至少一个分支管路1722，每个分支管路1722的一端与主管路1721连通，另一端与通液孔171连通，如图9所示。待校形工件200包括多个腔体，考虑到待校形工件200上各个腔体的容积不同，按需设置各个分支管路的横截面积或控制各个腔体的进液速度，以使各个腔体同时充满。充液组件170还包括流量计和流量控制阀，每个分支管路1722均设置流量计和流量控制阀，根据待校形工件上各个腔体容积，通过流量控制阀控制分支管路1722上的流量，以使待校形工件的各个腔体同时充满。充液组件170还包括低压液入口和高压液出口，低压液入口和高压液出口分别与主管路1721连通，高压液出口利于腔体内压力的卸压。
[0149] 本实施例的校形装置100还包括压力传感器，第一导向块131和第二导向块141上均设置压力传感器，用于监测对应腔体内流体对密封冲压模具的压力，以得到腔体内的液体对两个冲头的压力。
[0150] 本实施例的校形装置100还包括供液单元190，通过供液单元190向充液组件170供液。供液单元190包括依次连接的流体存储组件191、快充组件192、过滤器193和缓冲器194，如图13所示。其中，缓冲器194的出口与充液组件170的入口连接，以实现向充液组件170供液。流体存储组件191包括液存储箱和分别与液存储箱连接的第一入液管、第二入液管和出液管，第一入液管还与液源连接，第二入液管的入口与底座150上的接液槽连通，以使液体达到循环利用的目的。出液管用于与快充组件192连通。
[0151] 在本实施例中，第一冲头130的主体结构和第二冲头140的主体结构相同，主体结构Z包括依次连接的立板Z1、加强块Z2、接触头Z3、密封凸块Z4和导向块Z5，如图12所示。立板Z1与液压装置连接，Z3一方面实现分别与上模具110和下模具120接触，另一方面为密封凸块Z4提供固定支撑。每个密封凸块Z4上设置导向块Z5，导向块Z5插入待校形工件200的腔体内，在轴向加载力即第一方向加载力的作用下，密封凸块Z4与待校形工件200密闭连接。第一冲头130主体结构上的导向块为第一导向块131，为通液孔171的布置提供基础。第二冲头140主体结构上的导向块为第二导向块141，为加热件181的布置提供基础。接触头Z3内腔和加强块Z2内腔连接后形成安装腔，第一冲头130主体结构上安装腔用于安装充液管路
172。第二冲头140的主体结构上安装腔用于安装导线管182。
[0152] 在本实施例中，为保证在第一冲头130和第二冲头140的相对移动过程中，第一冲头130和第二冲头140分别与待校形工件200的对准，校形装置100还包括底座150和连接组件160，通过连接组件160，冲头与底座150滑动连接，其中，连接组件160包括滑动匹配连接的滑轨161和滑槽162，滑槽162优选V型滑槽，不仅具有自动对中的导向功能，还能够实现高精度的位置控制。
[0153] 在本实施例中，考虑到充液过程和完成校形后从腔体内流出体的收集和再利用，底座150包括接液槽，下模具120布置在接液槽内，接液槽收集流出的液体，可以过滤后再利用，避免浪费。
[0154] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
