[0001] 本发明涉及橡皮囊成形技术领域，特别涉及一种橡皮囊成形设备。

[0002] 橡皮囊成形设备是一种利用橡皮囊作为弹性凹模（或凸模），用油作为传压介质，使金属板料按刚性凸模（或凹模）成形的一种设备，属于一种软模成形设备。不仅可以用于
铝合金的成形，也可以用于黑色钣金及汽车覆盖件的成形，可用来取代部分落压成形及拉
伸成形。橡皮囊成形的特点是，省去了上模，简化了模具结构，大大减少了模具加工量，从而
降低了模具制造成本，以实现降低产品制造成本。

[0003] 橡皮囊成形设备的核心系统是压力控制系统，目前，橡皮囊内液体压力的控制多采用增压器控制，此种控制方式限于增压器本身结构限制，会造成低压控制时压力不稳定
的情况，也会发生橡皮囊内压力需要降压时，采用增压器控制压力的方式会无法及时降压
或无法降到所需压力的情况，对于某些板材零件成形具有极大的局限性。

[0016] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有
其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发
明的范围。

[0017] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0018] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领
域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

[0019] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性
表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可
以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征
进行结合和组合。

[0020] 实施例下面结合图1对本发明实施例进行说明：
图1为本发明提供的一种橡皮囊成形设备实施例的示意图。

[0021] 本发明提供一种橡皮囊成形设备，包括主泵组1、成形油液压力及方向控制装置3、第一比例阀13、油路启闭装置14、超高压压力控制装置11、电控系统、橡皮囊成形装置15、增
压器8、电液换向阀5、辅助泵组2和辅助油液压力及方向控制装置4：
所述主泵组1的出液口和所述成形油液压力及方向控制装置3的进液口通过管道
连接，主泵组1给成形油液压力及方向控制装置3供油，成形油液压力及方向控制装置3用于
给橡皮囊成形装置15和增压器8供油，并调节给橡皮囊成形装置15和增压器8供油量的多
少。

[0022] 所述超高压压力控制装置11的进液口和所述橡皮囊成形装置15的进液口通过管道连接，橡皮囊成形装置15用于挤压板材，使板材成形。

[0023] 所述成形油液压力及方向控制装置3的第一出液口和所述橡皮囊成形装置15的进液口通过管道连接，超高压压力控制装置11用于控制橡皮囊成形装置15内部油液压力的大
小。

[0024] 所述油路启闭装置14和超高压压力控制装置11的出液口通过管道连接，油路启闭装置14用于控制橡皮囊成形装置15从低压向高压或超高压转换。

[0025] 所述第一比例阀13和超高压压力控制装置11的出液口通过管道连接，所述第一比例阀13用于控制橡皮囊成形装置的内缩和扩张。

[0026] 所述电控系统和所述成形油液压力及方向控制装置3、辅助油液压力及方向控制装置4、电液换向阀5、第一比例阀13、超高压压力控制装置11、油路启闭装置14电连接，电控
系统用于控制本发明实施例提供的橡皮囊成形设备的工作。

[0027] 所述辅助泵组2的出液口与辅助油液压力及方向控制装置4的输入口通过管道连接。

[0028] 增压器8内设有活塞，所述活塞上连接有活塞杆，所述增压器8由所述活塞杆分为高压腔和低压腔，所述高压腔用于提供更高的压力，所述低压腔用于控制高压腔的压力，所
述增压器8由所述活塞分为有杆腔和无杆腔，所述高压腔设有进液口和出液口。

[0029] 所述辅助油液压力及方向控制装置4的第一输出口和增压器8的高压腔的进液口通过管道连接。辅助泵组2与辅助油液压力及方向控制装置4用于给增压器8的高压腔供油。

[0030] 所述辅助油液压力及方向控制装置4的第二输出口和超高压压力控制装置11的控制腔通过管道连接，辅助油液压力及方向控制装置4用于控制超高压压力控制装置11的控
制腔。

[0031] 所述增压器8的高压腔出液口和超高压压力控制装置11的进液口通过管道连接。

[0032] 所述电液换向阀5的第一换向口与有杆腔通过管道连接，所述电液换向阀5的第二换向口与无杆腔通过管道连接，所述电液换向阀5的进液口和成形油液压力及方向控制装
置3的第二出液口通过管道连接。增压器8通过控制有杆腔和无杆腔内油液压力的比例控制
高压腔的油液压力，电液换向阀5用于控制有杆腔和无杆腔内油液压力。

[0033] 根据本发明提供的一种橡皮囊成形设备，所述高压腔的出液口处设有超高压压力传感器9。超高压压力传感器9用以检测高压腔输出油液压力的大小并起到安全阀的作用。

[0034] 根据本发明提供的一种橡皮囊成形设备，还包括第二比例阀6，第二比例阀6安装在所述电液换向阀5的第二换向口与无杆腔之间，所述第二比例阀6用于控制有杆腔和无杆
腔内油液的压力。

[0035] 根据本发明提供的一种橡皮囊成形设备，还包括第二超高压单向阀7：所述第二超高压单向阀7的输入口与辅助油液压力及方向控制装置4的输出口通
过管道连接；
所述第二超高压单向阀7的输出口与所述高压腔的进液口通过管道连接。第二超
高压单向阀7用于防止油液回流造成其他器件损坏。

[0036] 根据本发明提供的一种橡皮囊成形设备，还包括压力传感器12，所述压力传感器12安装在超高压压力控制装置11的出液口处。压力传感器12用于测量超高压压力控制装置
11内油液压力大小。

[0037] 根据本发明提供的一种橡皮囊成形设备，还包括第一超高压单向阀10，所述第一超高压单向阀10的进液口与成形油液压力及方向控制装置3的第一出液口通过管道连接，
所述第一超高压单向阀10的出液口与超高压压力控制装置11的进液口通过管道连接。第一
超高压单向阀10用于防止油液回流，造成其它部件的损坏。

[0038] 本实施例中：主泵组1的出液口和成形油液压力及方向控制装置3的进液口连接，成形油液压力
及方向控制装置3的第一出液口和第一超高压单向阀10的进液口相连接，第一超高压单向
阀10的出液口和超高压压力控制装置11的进液口连接，超高压压力控制装置11的进液口和
橡皮囊成形装置15的进液口连接。增压器8内设有活塞，增压器8的活塞上连接有活塞杆，增
压器8由活塞杆分为高压腔和低压腔，增压器8的低压腔由活塞分为有杆腔和无杆腔，高压
腔设置有进液口和出液口。辅助泵组2的出液口和辅助油液压力及方向控制装置4的进液口
相连接，辅助油液压力及方向控制装置4的出液口和第二超高压单向阀7的进液口相连接，
第二超高压单向阀7的出液口和增压器8的高压腔的进液口相连接，增压器8的高压腔的出
液口和超高压压力控制装置11的进液口相连接，超高压压力传感器9安装在增压器8的高压
腔的出液口处。成形油液压力及方向控制装置3的第二出液口和电液换向阀5的进液口相连
接，电液换向阀5的第一换向口和增压器8的有杆腔相连接，电液换向阀5的第二换向口和增
压器8的无杆腔相连接，第二比例阀6安装在电液换向阀5和无杆腔之间。超高压压力控制装
置11的出液口与油路启闭装置14的进液口相连接，超高压压力控制装置11的出液口与第一
比例阀13相连接，压力传感器12安装在超高压压力控制装置11的出液口处。

[0039] 本发明实施例的工作原理：根据工艺需求设定橡皮囊成形压力，当没有反顶工艺动作时，由电控系统进行判
断选择压力控制方式：
当设定压力在主泵组1的可输出范围时，此时本发明实施例受到低压系统控制。此
时，压力传感器12检测到压力未达到设定值，主泵组1从油箱中吸油，通过成形油液压力及
方向控制装置3选择向第一超高压单向阀10方向注入到橡皮囊成形装置15内，油路启闭装
置14处于关闭状态，超高压压力控制装置11处于打开状态，此时第一比例阀13控制橡皮囊
成形装置15内压，当压力传感器12检测到压力达到预设值时，成形油液压力及方向控制装
置3切断，压力调节完成。

[0040] 当设定压力超出主泵组1的可输出范围时，此时超高压压力传感器9检测到压力未达到设定值，此时油路启闭装置14打开，第一比例阀13打开，超高压压力控制装置11按设置
进行压力控制，控制主泵组1开始从油箱中吸油，通过成形油液压力及方向控制装置3选择
向第一超高压单向阀10方向注入到橡皮囊成形装置15内。

[0041] 当超高压压力传感器9检测到压力即将超过主泵组1允许输出压力时，本发明实施例受到高压系统控制。此时辅助泵组2开始吸油，通过辅助油液压力及方向控制装置4和第
二超高压单向阀7将油液注入到增压器8的高压室内。同时，成形油液压力及方向控制装置3
选择向电液换向阀5输出，向有杆腔和无杆腔注入油液，第二比例阀6通过控制有杆腔和无
杆腔内部油液的比例，来控制高压腔内部的油液压力。当增压器8的高压腔输出超高压力
时，超高压压力控制装置11同时处于控制状态，并起安全阀的作用，实现从高压到超高压力
的精确控制。

[0042] 设备中的第一超高压单向阀10和第二超高压单向阀7起到的作用均是防止油液回流对成形油液压力及方向控制装置3和辅助油液压力及方向控制装置4造成损害。

[0043] 当成形结束时，通过超高压压力控制装置11进行比例泄压，降低设备冲击力。

[0044] 当存在反顶工艺时，增压器8负责提供超高压压力源，顶起缸造成橡皮囊内压力升高时，通过超高压压力控制装置11进行压力调节，弥补增压器降压调节性能差的情况。

[0045] 本发明具有的优点和积极效果是：本发明通过机械结构和油液进行控制，橡皮囊成形时，当所需橡皮囊成形压力不高时，此时该系统使用主成形泵组为橡皮囊成形提供常
规压力油，通过第一比例阀13进行压力控制，实现低压（0 25兆帕）到高压（25 35兆帕）段压
~ ~
力精确控制，此时超高压压力控制装置11为常通状态，油路启闭装置14处于关闭状态，增压
器8处于位置保持状态。当所需成形压力为超高压（大于35兆帕）时，前期通过主泵组1建立
常规压力，当压力超过主泵组1所能提供的压力时，切换到通过增压器8输出超高压压力，实
现高压到超高压阶段的增压控制和输出，当增压器8输出超高压压力时，超高压压力控制装
置11处于同时控制状态并起到安全阀的作用，油路启闭装置14处于开启状态，实现高压到
超高压阶段的压力精确控制。当成形结束时，通过超高压压力控制装置11进行比例泄压，降
低设备冲击。当存在反顶工艺时，增压器8负责提供超高压压力源，顶起缸造成橡皮囊内压
力升高时，通过超高压压力控制装置11进行压力调节，弥补增压器8降压调节性能差的情
况。

[0046] 本发明实施例还可以实现橡皮囊压力从低压到高压的平滑过渡，实现快速响应的同时，提升了材料变形的精度。所述系统具体步骤如下：
S1：通过传感器实时获取橡皮囊内的实际压力 ，通过电控系统设定目标压力。
同时，设定低压系统控制与高压系统控制切换阈值压力 。

[0047] S2：计算当前橡皮囊内的实际压力 与切换阈值压力 的差值 ：当 达到低压高压系统切换阈值的差值预设值 时，高压系统提前介
入，以准备进入高压模式。

[0048] S3：当橡皮囊内压力达到低压高压系统的切换阈值压力 时，低压控制系统逐步降低输出，高压系统逐步加大输出。直至低压系统完全退出，后段由高压系统完成。此时的
橡皮囊内的实际压力为 达到目标压力，实现了压力的无缝衔接。

[0049] 本发明实施例还可以实现脉动加载液压成形功能，可有效提高材料的成形性能，提升材料变形均匀性，降低摩擦力的阻碍作用，减少材料的反弹。所述系统具体步骤如下：
步骤一：由用户选择是否开启脉动加载液压成形功能。如果选择开启，系统将进入
脉动加载液压成形模式，提升材料的成形性能。

[0050] 步骤二：按照用户设定的频率 和幅值 ，生成一条脉动命令曲线。脉动命令曲线可以表示为：
其中， 为脉动命令曲线，为时间， 为正弦函数。

[0051] 步骤三：将生成的脉动命令曲线 叠加到基础命令曲线 中，生成新的命令曲线 ：
确保脉动命令曲线与基础命令曲线同步，实现精确控制。

[0052] 步骤四：控制器根据新的命令曲线 执行操作，确保系统在成形过程中能够根据设定的脉动命令曲线进行加载，提高材料成形的均匀性和效果。

[0053] 步骤五：完成脉动加载液压成形。

[0054] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。