先进制造技术

本发明提供一种用于立式管材的气胀热成形方法及成形模具，具体步骤为：分别对上冲头和下冲头进行初始预紧；通过定位销将上成形镶块与下成形镶块连接，使得上成型镶块和下成型镶块的型腔面围合形成型腔通道空间；对待加工合金管坯形成密封后，采用温度控制装置对模具进行加热，使得待加工合金管坯温度达到成形温度，之后向待加工合金管坯内通入气体，使待加工合金管坯内产生压力，利用液压机为待加工合金管坯施加轴向推力进行补料，进而气胀成形得到空心零件。本发明能够保证成型件壁厚均匀，降低设备要求，适用于各种铝镁合金等管材加工成变截面零部件，有利于促进轻合金材质的空心变截面零部件的应用，推进航空、航天和汽车工业技术的进步。

“以空代实”的结构在航空、航天、汽车等许多工业领域中得到广泛应用。零件采用空心变截面结构，一方面能满足载荷要求，另一方面能达到减重和节省材料的目的。

中空变截面零件常用的制造方法有分段焊接、高压充液成形等。焊接法生产的变径管具有焊缝缺陷，因而其刚度和耐蚀性能较差，限制了其应用范围。高压充液成形技术主要是通过向合金管坯内部通入高压液体，管坯在高压液体的径向压力和管端的轴向压力的共同作用下产生变形。利用高压充液成形技术制造的空心变截面零件，由于没有焊缝，因此部件整体的强度和刚度较好。

高压充液成形工艺主要用于普通钢管、铜管等易成型材料的冷成型。采用高压充液成形加工方法将导致成形所需压力过大，对液压设备的要求过高，经常很难达到所需液压设备的要求，影响工件加工的效率，而且容易受到液压设备的限制，影响到工件加工的效率，而且容易因提供的液压系统不能满足所需液压系统的要求。这些限制了铝合金材料的空心变截面构件在汽车产品中的应用。

因而，采用气胀热成形法加工空心变截面零件，是一种容易实现、加工效率高、适用于铝合金、镁合金等材质的合金管加工的新方法。然而管材气胀成形方法存在成形温度不稳定、成形件管壁壁厚减薄严重、密封性差、设备要求高等问题，极大程度制约了管材气胀成形的推广应用，因此，亟需一种新的成形结构和方法来解决以上问题。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明在成形过程中利用温度控制装置对模具进行持续加热，可以保证成形温度恒定，保证了管材超塑性的稳定性，使得管材能够在最佳的成形温度下成形，同时下冲头塞可以保证成形件壁厚不变，上冲头在液压机的作用下能够保证待成形管坯在成形过程中及时补料，以保证成形件壁厚不变。

2.本发明中带有密封刃口的上冲头，可以保证管材成形过程中的密封性，保证成形内压恒定；在成形过程中，待加工合金管坯与冲头塞之间采用过渡配合，以保证在成形过程中，配合部位管材壁厚不发生改变。

3.本发明采用液压机来代替管材气胀成形专用设备，可以降低设备要求，密封容易，成型温度控制精准，零件壁厚均匀，成形件的质量良好，通用性强，节约设备成本。

4.本发明能够降低设备要求，保证成型件壁厚均匀，适用于各种铝合金、镁合金等管材加工成变截面零部件，解决了管材气胀成形方法存在成形温度不稳定、成形件管壁壁厚减薄严重和密封性差等问题，有利于促进轻合金材质的空心变截面零部件在汽车产品中的应用，推进航空、航天和汽车工业技术的进步。