CN102107230B - 一种双凸模差速挤压制备管材弯曲件的成型装置 - Google Patents

Abstract

一种双凸模差速挤压制备管材弯曲件的成型装置，挤压成型装置包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分；模具成型部分包括凹模、凸模、芯轴和挤压块；模具固定部分包括底座固定板、支撑座、滑板、凹模固定板；模具的导向部分包括导向柱、导套、顶板、底座固定板。本发明的优点是：模具采用卧式挤压，提高了挤出弯曲管件的长度范围。模具成型部分的凹模，凹模固定板均采用分块形式，便于挤压完成后工件的取出与坯料的再次挤压。芯轴固定板通过导向杆和燕尾槽导向，由螺杆通过手动顶出。凹模与凸模、芯轴中心线在一条直线上，装配方便易于调整。通过改变凸模A、B的挤压速度，制造凸模A、B之间的挤压速度差值，利用这个差值来制备管材弯曲件，该装置结构合理、工艺简单，管材弯曲件壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变，质量可靠，具有广泛的应用前景。

Description

一种双凸模差速挤压制备管材弯曲件的成型装置

技术领域

本发明涉及中、薄壁管材弯曲件的制备技术，特别是一种采用双凸模差速挤压成型平面上任意弯曲的管件的装置。

背景技术

随着成型装备及制造技术的发展，复杂形状的管材弯曲件在工业领域特别是科技含量高的工业领域出现的越来越频繁，如飞机、船舶、汽车的输油，气体管道，还有部分支架。因为使用弯曲管件代替原来的线材或者塑料管材，可以降低重量，提高耐用性能。随着管材弯曲件的普遍应用，人们对管材的弯曲质量和成形工艺的要求也越来越高，传统工艺方法如推弯，滚弯等生产的弯曲管件大多存在一些缺陷，如外侧壁的减薄与破裂，内侧壁的增厚，起皱以及横截面畸变等缺陷，并且管件的弯曲角度及方向有限，不能达到任意弯曲。

发明内容

本发明提供一种在同一平面内能够向不同方向弯曲，弯曲角度范围为90°～180°，且弯曲角度受到控制的制备管材弯曲件的双凸模差速挤压成型装置。

本发明的技术方案为：

一种采用双凸模差速挤压制备管材弯曲件的成型装置，其特征在于：挤压成型装置包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分；模具成型部分包括凹模、凸模、芯轴和挤压块，凹模型腔上部分为圆柱形，出料端为圆锥台，凸模为半圆环状(见图5-f)，凹模，凸模的中心线、坯料中心线与芯棒中心线重合，坯料为同心料；模具固定部分包括底座固定板、支撑座、滑板、凹模固定板，凹模固定板有燕尾槽，滑板与固定板之间滑动配合，凹模固定板与凹模连接，凹模固定板的一半固定在底座固定板上，底座固定板固定在支撑板上；底座固定板的中心设有出料口，模具成型部分位于凹模固定板内，芯轴嵌于滑板内，芯棒下端位于凹模锥形出口处；导向部分包括导向柱、导套、顶板、底座固定板、滑板，导套固定在滑板内，导向柱与导套之间为小间隙滑配，保证滑板的准确滑动。

所述凹模出料端的圆锥台，锥度为45°～60°，锥台高度h为15mm～30mm，挤压筒高度即凹模型腔内圆柱形的高度H≥50mm。

弯曲管件壁厚3mm≥t≥0.5mm；弯曲角度为180°≥α≥90°。

设定凸模A的高度为H_A，凸模B的高度为H_B，坯料的高度为H，凸模A的速度为V_A，凸模B的速度为V_B，则须满足：

V_A＞V_B时，

V_B＞V_A时，

凸模A和凸模B之间的速度差值乘以速度快的凸模挤压整个坯料的时间须小于速度慢的凸模的高度。

所述的模具成型部分的凹模、凹模固定板均采用分块形式，便于挤压完成后工件的取出与坯料的再次挤压。

本发明的工作原理：

本发明通过双凸模差速挤压成型装置将金属坯料成型，通过液压装置将挤压力分别施加到凸模A和B上，凸模A和B在各自挤压力的作用下获得不同的速度。凸模A、B向坯料方向运动，挤压坯料。因为凸模A、B的运动速度不同，所以凸模A、B挤压在坯料上的力也不同，与凸模A和B接触的坯料两端受力不同，所以坯料两端的材料流动速度也不同。凸模A和B之间存在一个速度差值，使得它们作用的坯料在向下挤出的过程中产生了一个不均匀的速度场。这个不均匀的速度场表现在材料流出时各质点的流速不同，各材料质点的速度差值导致了管坯在流出时的弯曲。通过控制金属材料流动的不平衡场，即控制凸模A和凸模B之间的速度差，可以成型同一平面内任意弯曲，不同形状的管材弯曲件。

本发明的优点是：模具采用卧式挤压，提高了挤出弯曲管件的长度范围。模具成型部分的凹模，凹模固定板均采用分块形式，便于挤压完成后工件的取出与坯料的再次挤压。芯轴固定板通过导向杆和燕尾槽导向，由螺杆通过手动顶出。凹模与凸模、芯轴中心线在一条直线上，装配方便易于调整。通过改变凸模A、B的挤压速度，制造凸模A、B之间的挤压速度差值，利用这个差值来制备管材弯曲件，该装置结构合理、工艺简单，管材弯曲件壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变，质量可靠，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1、图2为双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的装置结构示意图。

图3、图4为双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的装置A-A剖面示意图。

图5为典型零件立体结构示意图。

图1-4中：1.导向柱 2.底座固定板 3.凹模镶块1、2 4.坯料 5.挤压块A、B 6.凹模固定板1、2 7.滑板 8.导套-1 9.导向柱 10.顶板 11.凸模A、B 12.螺钉-1 13.支撑座 14.螺杆 15.螺杆固定板 16.圆销钉-1 17.螺钉-2 18.六角螺母 19.芯轴 20.螺钉-3 21.螺钉-322.导套-2 23.导柱 24.螺钉-4 25.螺钉-5 26.圆销钉-2 27.圆销钉-3

图5中：图5-a  凹模镶块1；图5-b  凹模镶块2；5-c凹模镶块组合图；5-d坯料；

图5-e挤压块组合；图5-f凸模图；5-g芯轴；图5-h滑板

具体实施方式

实施例1：

双凸模差速挤压制备管材弯曲件的成型装置，挤压成型装置包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分；模具成型部分包括凹模镶块1和2，芯轴19和挤压块A和B，凹模镶块1、2通过螺钉24和销钉25分别固定在凹模固定板1和2上，凸模由两半圆环状柱体组成，凹模镶块组成的凹模，芯轴和凸模的几何中心线在模具装配后位于同一条直线；模具固定部分包括底座固定板2、支撑座13、滑板7、凹模固定板6，凹模固定板6-2上有燕尾槽，滑板7与凹模固定板之间为滑动配合，凹模固定板6-2通过螺钉21和销钉27固定在底座固定板2上，底座固定板2则通过螺钉17和销钉16固定在支撑座13上，加工制造时底座固定板2、支撑座13、滑板7、凹模固定板6，它们之间的接触面要求高的平面度和平行度，保证模具的准确定位与运行。模具的导向有两种形式，分别为燕尾槽和导柱、导套。芯轴19固定在滑板7上，滑板7通过燕尾槽和导向柱9与导套8的滑动使芯轴准确的进入凹模型腔内。分块式凹模固定板6-1和6-2通过到导柱23和导套23导向，由螺钉24紧固。凹模镶块，凹模固定板做成分块式便于坯料的存放于工件的取出。模具加压部分为凸模和挤压块，液压机柱塞携带凸模运行时，首先凸模进入固定芯轴的滑板，模具导向柱和导套之间为小间隙配合，保证凸模的准确滑入，凸模与挤压快接触后，挤压块挤压坯料，使之产生塑性变形。

本实施例中，弯管的内径是20mm，壁厚是3mm，坯料为5052铝合金，凹模出料端的锥度为59°，球面半径为20mm，液压机的压力为100t，坯料中心有中心孔，温度为室温。

本实施例的工作程序为：总装模具完成并固定于卧式液压机上后，将坯料4放入凹模镶块3中，芯轴19上端固定在滑板7上，芯棒19下端穿过挤压块5和坯料4位于凹模镶块3的出口端；凸模11-A和11-B承接液压机的加载，通过挤压块5-A和5-B作用于坯料4上，由于开始设定的卧式液压机作用于凸模11-A和11-B上的加载不同，使得凸模11-A和11-B在不同挤压力的作用下获得不一样的挤压速度。凸模11-A和11-B向坯料方向运动，挤压坯料。因为凸模A、B的运动速度不同，所以凸模A、B挤压在坯料上的力也不同，与凸模A和B接触的坯料两端受力不同，所以坯料两端的材料流动速度也不同。凸模A和B之间存在一个速度差值，使得它们作用的坯料在向下挤出的过程中产生了一个不均匀的速度场。这个不均匀的速度场表现在材料流出时各质点的流速不同，各材料质点的速度差值导致了管坯在流出时的弯曲。通过控制金属材料流动的不平衡场，即控制凸模A和凸模B之间的速度差，使得管材发生弯曲，从而获得我们所需要的管材弯曲件。

本实施例制备的管材弯曲件壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变，应用前景广阔。

Claims (1)

1.一种双凸模差速挤压制备管材弯曲件的成型装置，其特征在于：挤压成型装置包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分；模具成型部分包括凹模、凸模、芯轴和挤压块，凹模型腔上部分为圆柱形，出料端为圆锥台，凸模为半圆环状，凹模，凸模的中心线、坯料中心线与芯棒中心线重合，坯料为同心料；模具固定部分包括底座固定板、支撑座、滑板、凹模固定板，凹模固定板有燕尾槽，滑板与凹模固定板之间滑动配合，凹模固定板与凹模连接，凹模固定板的一半固定在底座固定板上，底座固定板固定在支撑板上；底座固定板的中心设有出料口，模具成型部分位于凹模固定板内，芯轴嵌于滑板内，芯棒下端位于凹模锥形出口处；导向部分包括导向柱、导套、顶板、底座固定板、滑板，导套固定在滑板内，导向柱与导套之间为小间隙滑配；设定凸模A的高度为H_A，凸模B的高度为H_B，坯料的高度为H，凸模A的速度为V_A，凸模B的速度为V_B，则须满足：

V_A＞V_B时， $V_A-V_B<\frac{H_B\&times;V_A}{H};$

V_B＞V_A时， $V_B-V_A<\frac{H_A\&times;V_B}{H};$

所述凹模出料端的圆锥台，锥度为45°～60°，锥台高度h为15mm～30mm，挤压筒高度即凹模型腔内圆柱形的高度H≥50mm；

装置所成型弯曲管件壁厚3mm≥t≥0.5mm；弯曲角度为180°＞α≥90°；

所述的模具成型部分的凹模、凹模固定板均采用分块形式，便于挤压完成后工件的取出与坯料的再次挤压。

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