一种超塑成型模具和使用方法与流程

1.本发明涉及超塑成型技术领域，具体是一种超塑成型模具和使用方法。


背景技术：

2.超塑成型是以超塑性金属为模具型腔坯料，在超塑性状态下，将工艺凸模压入坯料内部实现模具型腔成形加工的一种工艺方法。即指指利用某些金属在特定条件下所呈现的超塑性进行锻压成形的方法。金属的塑性通常用延伸率表示，其值一般小于40%。但在特定的条件下金属呈超塑性，其特征是：延伸率可提高几十到几百倍，最高可达2000%以上。目前常用的超塑性成形的材料主要有铝合金、镁合金、低碳钢、不锈钢及高温合金等。
3.而在超塑成型中，超塑气胀成型技术是一个比较新颖、先进而未成熟的技术，具有性能好、精度高、工序简单、操作方便等优点，在保证产品质量的同时还节约了能源和设备。
4.现有的超塑气胀成型技术存在以下问题，如果使用长方体形状的成型腔体进行超塑成型，当板材开始成型时，会以半球状形态向下成型，板材会首先贴合至成型腔体的直边，最后才完全贴合成型腔体的折弯处，而首先与成型腔体直边贴合的板材，贴合的两个表面会产生摩擦力，限制甚至防止板材继续流动，不参与之后的变形。因此造成折弯处可供拉伸的板材少，最终成型板材厚薄明显不均，成型板材折弯处区域厚度最薄。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种超塑成型模具和使用方法，以解决上述存在的问题。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种超塑成型模具，包括相对设置的上模和下模，所述下模内设置有向内呈长方体凹陷的成型模腔，所述上模靠近下模一侧设置有与成型模腔位置相对的预成型模头，所述预成型模头体积小于成型模腔体积，所述上模和下模合模时，所述预成型模头位于成型模腔内，所述预成型模头外壁设置有对应成型模腔折弯处的储料填充部，所述上模、下模分别设置有上进气孔、下进气孔，所述上模和下模合模时，所述上进气孔、下进气孔均与成型模腔相连通。
7.所述上模靠近下模一侧设置有封堵模头，所述下模靠近上模一侧设置有与封堵模头相匹配的第一封堵模腔。
8.所述上模靠近下模一侧设置有第二封堵模腔，所述上模和下模合模，下进气孔与第二封堵模腔相联通。
9.所述上模内开设有与上进气孔相连通的第一通路，所述下模内开设有第二通路，所述第二通路由第二通路一段、第二通路二段和第二通路三段相连组成，所述下进气孔与第二通路三段相联通，所述上模、下模合模时，所述第二通路一段与第一通路联通，所述第二通路二段与第二封堵模腔联通，所述第二通路一段上设置有用于限制气流由下进气孔进入、上进气孔排出的第二单向阀，所述第二通路三段上设置有用于限制气流由上进气孔进入、下进气孔排出的第一单向阀。
10.一种超塑成型模具的使用方法，该方法包括以下步骤：1）安装板材将板材安装至所述下模上，板材位于上模和下模之间；2）热冲压预成型将所述上模和下模升至高温，所述上模高速下降和下模合模，所述预成型模头对板材进行挤压，完成热冲压预成型；3）气胀预成型向下进气孔通入气体，向上进气孔抽出气体，下进气孔进入气体挤压板材完全贴合于预成型模头外壁，完成气胀预成型；4）气胀终成型向上进气孔通入气体，向下进气孔抽出气体，上进气孔进入气体挤压板材完全贴合于成型模腔内壁，获得壁厚分布均匀的板材成品。
11.本发明的有益效果是：（1）本发明先通过预成型模头在上下合模时完成对板材进行热冲压完成第一次预成型，由于板材未和成型模腔内壁紧密贴合，未受到摩擦力的阻碍，板材在热冲压预成型时壁厚均匀；通过下进气孔进气对板材进行气胀预成型，使板材贴合于预成型模头外壁，预成型模头外壁事先设置有与成型模腔折弯处对应的储料填充部，气胀预成型对储料填充部进行储料；通过上进气孔进气对板材进行气胀终成型，使板材完全贴合于成型模腔内壁，气胀预成型时板材某些较厚部分相对于较薄部分被更加拉伸，从而得到的板材成品厚度均匀；解决了现有技术中板材采用超塑气胀成型得到的成品厚薄明显不均的缺点。
12.（2）现有技术中板材的预成型和成型两个步骤分别位于不同的装置进行，本发明实现了一个装置同时进行预成型和成型步骤，大大节省了生产效率和生产成本。
13.（3）本发明通过设置第一封堵模腔、第二封堵模腔、封堵模头和下进气孔与第二封堵模腔联通，在进行热冲压预成型、气胀预成型时，板材边角处产生相应的形变分别与第一封堵模腔、第二封堵模腔紧密贴合，在上模下模合模时，成型模腔的气密性也相应提高。
14.（4）本发明通过设置第一通路、第二通路和限制组件，当气胀预成型时，板材形变与第二封堵模腔紧密贴合，当气胀终成型时，上进气孔通入气体始终使板材与第二封堵模腔紧密贴合，不会因为板材自身重力造成板材第二封堵模腔之间产生间隙，始终保证了成型模腔的气密性。
附图说明
15.图1为本发明实施例1安装板材步骤剖视图；图2为本发明实施例1热冲压预成型步骤剖视图；图3为本发明实施例1气胀预成型步骤剖视图；图4为本发明实施例1气胀终成型步骤剖视图；图5为本发明实施例2预成型模头示意图图中，1-上模，2-下模，3-成型模腔，4-预成型模头，5-储料填充部，6-上进气孔，7-下进气孔，8-封堵模头，9-第一封堵模腔，10-第二封堵模腔，11-第一通路，12-第二通路，1201-第二通路一段、1202-第二通路二段、1203-第二通路三段、13-第二单向阀，14-第一单
向阀，15-板材。
具体实施方式
16.下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
17.在此说明，以下方案中“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”的方位概念均为相对方向，在此就不一一列举。
18.一种超塑成型模具，参考图1-图4，包括上模1和下模2。上模1位于下模2的正上方。下模2内设置有向内凹陷的成型模腔3。成型模腔3上端开口。上模1下端设置有与成型模腔3位置相对的预成型模头4。上模1开设有上进气孔6，下模2开设有下进气孔7。当上模1和下模2合模时，预成型模头4位于成型模腔3内，预成型模头4体积小于成型模腔3，预成型模头4与成型模腔3不接触；上进气孔6和下进气孔7均与成型模腔3相联通。预成型模头4外壁设置有与成型模腔3折弯处相对应的储料填充部5。
19.上模1下侧设置有位于预成型模头4外侧的封堵模头8和第二封堵模腔10。下模2上侧设置有与封堵模头8位置相匹配的第一封堵模腔9。当上模1和下模2合模时，下进气孔7和第二封堵模腔10相联通。
20.上模1内设置有与上进气孔6相联通的第一通路11。下模2内设置有与下进气孔7相联通的第二通路12。第二通路12由第二通路一段1201、第二通路二段1202和第二通路三段1203相连而成。第二通路三段1203与下进气孔7相连。当上模1和下模2合模时，第一通路11和第二通路一段1201相联通。第二通路二段1202与第二封堵模腔10相联通。第二通路一段1201内设置有第二单向阀13。第二通路三段1203内设置有第一单向阀14。第一单向阀14限制气流从上进气孔6流向下进气孔7。第二单向阀13限制气流从下进气孔7进入上进气孔。
21.上进气孔2气孔和下进气孔7气孔的口径非常的小，成型时，成型材料并不会凹陷于其中。
22.本公司所设计并生产使用的成型模腔3长度1.5米，宽度1米，高度0.7米时。
23.一种超塑成型模具的使用方法，该方法包括以下步骤：1）安装板材将板材15安装至所述下模2上，板材15位于上模1和下模2之间。
24.2）热冲压预成型将上模1和下模2升至高温，上模1高速下降和下模2合模，预成型模头4对板材15进行挤压，完成热冲压预成型。
25.预成型模头4在上模1下模2合模时完成对板材15进行热冲压完成第一次预成型，由于板材15未和成型模腔3内壁紧密贴合，未受到摩擦力的阻碍，板材15在热冲压预成型时壁厚均匀。
26.在上模1下降合模的同时，封堵模头8挤压板材15，使板材15发生形变，板材15与第一封堵模腔9内壁紧密贴合，完成对成型模腔3的第一次密封。
27.3）气胀预成型
向下进气孔7通入气体，向上进气孔6抽出气体，下进气孔7进入气体挤压板材15完全贴合于预成型模头4外壁，完成气胀预成型；通过下进气孔7进气对板材15进行气胀预成型，使板材15贴合于预成型模头4外壁，预成型模头4外壁事先设置有与成型模腔3折弯处相对应的储料填充部5，气胀预成型的板材15与储料填充部5贴合部位储存更多的物料（由于储料填充部5和板材15贴合，当进行气胀预成型步骤时，由于两个贴合表面产生的摩擦力限制甚至防止板材15继续流动，从而该处板材15不参与之后变形不会受到拉伸，厚度相对于其他位置板材15更厚），便于在气胀终成型阶段更多的拉伸，保证厚度均匀。
28.在下进气孔7通气的同时，气体同时挤压板材15使其与第二封堵模腔10紧密贴合，完成对成型模腔3的第二次密封。
29.4）气胀终成型向上进气孔6通入气体，向下进气孔7抽出气体，上进气孔6进入气体挤压板材15完全贴合于成型模腔3内壁，获得壁厚分布均匀的板材15成品。
30.气胀预成型时板材15某些较厚部分相对于较薄部分被更加拉伸，从而得到的板材15成品厚度均匀。
31.板材15会因为自身重力发生轻微形变，可能会造成板材15与第二封堵模腔10在没有气体通入情况下出现间隙，造成成型模腔3密封性降低。设置第一通路11，上进气孔6进入气体挤压板材15的同时，上进气孔6进入气体始终进入第二封堵模腔10，使板材15与第二封堵腔10紧密贴合，保证了密封性。
32.作为本发明的进一步改进可根据上述案例，进行进一步延伸，提供多种新型的实施例。
33.在气胀预成型阶段，储料填充部5由于与板材15贴合，预成型模头4与板材15之间存在一部分气体未排出，无法使板材15紧密贴合于预成型模头3。对此，作为本发明的第二种实施例，在实施例1的基础上，参考图5，预成型模头4向上凹陷处开设有与上进气孔2联通的通口，在气胀预成型阶段便于预成型模头4与板材15之间存在的气体完全排出。
34.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。