CN105414227B - 球头接管的成型模块及成型设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种球头接管的成型模块及成型设备。该成型模块包括机座、夹紧装置、模具总成以及成型装置。该模具总成安装在机座上，其包括模套、成型模和芯棒，该成型模由特陶材料制成，同时成型模固定在模套中并且具有用于挤压接管头体的成型腔。本特陶材料制成的成型模具有高耐磨性，变形小，又具有良好的自润滑性，非常适合用作金属塑性成型的冷镦模具，即冷挤压成型模具。本申请提供的成型设备包括至少两个成型模块，该成型模块具有不同的尺寸大小，可用于制造满足不同压力的球头接管。该成型设备可根据实际需求选择不同的成型模块，实现模块化，极大地方便了实际生产使用。

Description

球头接管的成型模块及成型设备

技术领域

本申请涉及机械制造领域，尤其是涉及一种球头接管的成型装置。

背景技术

液压管接头作为现代液压传动中使用最广最核心的液压辅助元器件产品，连接着各个液压元器件、液压***及装备，是各种工业生产装置中不可缺少的环节，其使用量非常巨大。

在液压***中，无论是常规压力液压***，还是超高压液压***都存在容易产生泄漏的问题，还有防振动性能，布管方便性，使用寿命等也是非常现实要面对的问题，实际上现在液压***应用中，因管连接而带来的泄漏依然是一个主要问题。

对此，为了满足液压管接头在高压及超高压***中的应用，现出现一种以球头接管(带有球面形头体的接管)为主的管接头结构，其主要依靠接管的球面形头体与接头体的挤压变形成面密封结构，从而提高管接头的密封性能。同时，为了制造该球头接管，通常是利用夹紧装置将接管夹紧，然后由采用精钢制成的球模在成型装置的驱动下压延接管的头体，使头体变形成球面形。

但，在以上球头接管成型过程中，精钢制成的球模冷挤压成型效果不理想，摩擦阻力大，发热明显，使用寿命较低，造成模具变形、模具过热，从而导致球头接管的成品率降低。

发明内容

本申请提供一种新型的球头接管的成型模块及成型设备。

本申请提供的球头接管的成型模块，包括：

机座；

夹紧装置，所述夹紧装置安装在机座上，用于夹紧接管；

模具总成，所述模具总成安装在机座上，其包括模套、成型模和芯棒，所述成型模由特陶材料制成，所述成型模固定在模套中并且具有用于挤压接管头体的成型腔，所述模套和成型模上设有芯棒孔，所述芯棒贯穿所述芯棒孔；

以及成型装置，所述成型装置安装在机座上，用于驱动成型模挤压接管的头体。

作为所述成型模块的进一步改进，所述模套由金属材料制成，所述成型模热镶在模套内。

作为所述成型模块的进一步改进，所述成型腔包括自芯棒孔向外依次连接的成型腔壁、中间腔壁和收尾腔壁，所述中间腔壁为环状的内球面形，所述成型腔壁与中间腔壁的曲率不同。

作为所述成型模块的进一步改进，所述成型腔壁包括第一成型腔壁和与第一成型腔壁连接的第二成型腔壁，所述中间腔壁连接在第二成型腔壁之后，所述第一成型腔壁的曲率为中间腔壁曲率的118％-128％，所述第二成型腔壁的曲率为中间腔壁曲率的118％-106％。

作为所述成型模块的进一步改进，所述第一成型腔壁的曲率为中间腔壁曲率的122％，所述第二成型腔壁的曲率为中间腔壁曲率的110％。

作为所述成型模块的进一步改进，所述第一成型腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的13％-16％，所述第二成型腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的16％-20％。

作为所述成型模块的进一步改进，所述收尾腔壁包括依次连接的第一收尾腔壁、第二收尾腔壁和第三收尾腔壁；所述第一收尾腔壁与中间腔壁连接，且其曲率为中间腔壁曲率的100％-110％，所述第二收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的120％-130％，所述第三收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的95％-85％。

作为所述成型模块的进一步改进，所述第一收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的105％，所述第二收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的126％，所述第三收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的90％。

作为所述成型模块的进一步改进，所述第一收尾腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的10％-14％，所述第二收尾腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的14％-18％，所述第三收尾腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的4％-6％。

作为所述成型模块的进一步改进，所述夹紧装置包括夹紧缸、调整螺杆组件和夹紧块组件，所述夹紧块组件具有用于容置接管的夹紧腔；所述夹紧缸和调整螺杆组件均安装在机座上，并分别从两侧夹紧所述夹紧块组件；所述成型装置包括成型缸，所述成型缸安装在机座上，所述成型缸的活塞作用于模具总成，驱动成型模挤压接管的头体；所述成型缸和夹紧缸均采用70MPa以上液压***进行驱动。

本申请提供的球头接管的成型设备，包括至少两种结构如上述任一项所述的成型模块。

本申请的有益效果是：

本申请提供的球头接管的成型模块，其包括机座、夹紧装置、模具总成以及成型装置。该夹紧装置用于夹紧接管，模具总成则安装在机座上，其包括模套、成型模和芯棒，该成型模由特陶材料制成，同时成型模固定在模套中并且具有用于挤压接管头体的成型腔，成型装置则用于驱动成型模挤压接管的头体。本特陶材料制成的成型模具有高耐磨性，变形小，又具有良好的自润滑性，非常适合用作金属塑性成型的冷镦模具，即冷挤压成型模具。由该成型模块制得的球头接管成品率较精钢模块更高。

本申请提供的成型设备包括至少两个成型模块，该成型模块具有不同的尺寸大小，可用于制造满足不同压力的球头接管。该成型设备可根据实际需求选择不同的成型模块，实现模块化，极大地方便了实际生产使用。

附图说明

图1为本申请球头接管的成型模块一种实施例的剖视图；

图2为图1所示实施例剖视状态下的分解图；

图3为图1所示实施例中模具总成剖视状态下的分解图；

图4为图1所示实施例中成型模剖视图；

图5为成型后的球头接管剖视图；

图6为本申请球头接管的成型设备一种实施例的结构示意图；

图7为本申请球头接管的成型设备另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

实施例一：

本实施例一提供一种球头接管的成型模块。

该成型模块包括机座、夹紧装置、模具总成以及成型装置。

该夹紧装置安装在机座上，用于夹紧接管。夹紧装置可以是手动夹紧，也可以利用气液电等动力进行夹紧。

模具总成安装在机座上，其包括模套、成型模和芯棒，该成型模由特陶材料制成。成型模固定在模套中并且具有用于挤压接管头体的成型腔，模套和成型模上设有芯棒孔，芯棒贯穿所述芯棒孔。

该成型装置安装在机座上，用于驱动成型模挤压接管的头体。同理，该成型装置可以是手动施力成型，也可以利用气液电等动力进行成型。

具体地，请参考图1和2，机座100具有安装腔110，用于安装各个部件。本实施例所示例的夹紧装置包括夹紧缸200、夹紧块组件300和调整螺杆组件400。

该夹紧块组件300具有用于容置接管的夹紧腔330。具体地，该夹紧块组件300可以包括两个夹紧块310、320，该两个夹紧块310、320围合形成一个夹紧腔330。该夹紧块组件300安装在机座100上，在***接管900前处于松弛状态。

该夹紧缸200和调整螺杆组件400均安装在机座100上，并分别从两侧夹紧上述夹紧块组件300。请参考图1和2，该调整螺杆组件400可通过螺钉锁紧在机座100上。同时，该调整螺杆组件400中螺杆410是可相对机座100移动的，即可以调整夹紧块组件300在机座100上的位置。

该夹紧缸200采用的是液压驱动，其活塞210与调整螺杆组件400中螺杆410分别从两侧抵住夹紧块组件300。在接管900放入夹紧腔330后，该活塞210在液压***驱动下逐渐推动夹紧块310移动，从而夹紧接管900。

请继续参考图1和2，本实施例所示例的夹紧装置包括成型装置包括成型缸800。该成型缸800安装在机座100上，其由液压***驱动。成型缸800的活塞810作用于模具总成，驱动成型模600挤压接管900的头体。如图5所示，成型后的接管900具有球面形的头体910。

其中，成型缸800和夹紧缸200可以均采用70MPa以上液压***进行驱动。

请继续参考图1至4，该成型模600可以是采用氧化锆或氮化硅特种陶瓷材料经成型、增强、烧结和加工制成。本特陶材料制成的成型模600具有高耐磨性，变形小，又具有良好的自润滑性，非常适合用作金属塑性成型的冷镦模具，即冷挤压成型模具。由该成型模块制得的球头接管900成品率较精钢模块更高。

进一步地，为了弥补特陶模具的冲击韧性不足和增强模具整体强度和耐用性，本申请技术的成型模600具采用热镶(红装)技术镶嵌在金属材料制成的模套500内。

具体工艺如下：

首先，根据不同规格尺寸设计不同的过盈量，常用规格一般为0.01-0.03mm，将模套500在箱式电炉中加热到220-280℃，持续2-4小时，同时以120-180℃加热成型模600达1-2小时，随后带防烫手套人工轻松将成型模600镶入模套500中。原理是特陶120℃以下基本没有热胀冷缩，120℃以上热胀变形也很少，远不及模套500的热胀变形量，加上加温温度低时间短，所以金属套变形量(直径变大)与成型模600热胀变形量(少许变大)的差值足以大于设计时所留的过盈量，成型模600得以轻松镶入模套500中，待温度恢复正常，成型模600便牢牢镶嵌在模套500中。这就是热装工艺或称红装。

进一步地，请参考图3、4，为了使成型后的接管900具有更好的密封性能，该成型腔610包括自芯棒孔620向外依次连接的成型腔壁611、中间腔壁612和收尾腔壁613。其中，成型腔壁611与中间腔壁612的曲率不同。

该中间腔壁612为环状的内球面形，使得制得的球头接管900可以在任意角度与管接头体锥孔形成有效密封。

成型腔壁611和收尾腔壁613则需要考虑到金属连续挤压包覆的运动学、塑性变形金属学中的晶体滑移、滑移带、孪生、孪生变形、位错运动等，总之，球头成型过程希望受力渐进、流动良好、变形均匀，对于成品，宏观看球头形状完整、光滑平顺、无皱褶毛刺、无明显过压点(带)，微观上则考虑减少晶须、减少晶体变性硬化、保证金属纤维完整性等。

本技术设备球头成型过程是一个金属冷挤压成型过程，即金属晶体因作用力和模具产生滑移、位错运动、孪生等而形成新的形状。滑移带进而变成滑移面，一般说来，滑移面总是原子排列最密的面，这正是我们成品需要考虑的，即实际密封带——外球面体部分(球头中段)因滑移等原子排列有一定的密集化，但不宜失去原材质的主要特性和不能过多硬化，本申请技术成型设备制得的产品成功地做到了恰到好处，即球头密封带面，材质性能得到加强，关键的弹性及恢复能力没因挤压成型减弱反而有所加强；而成品球头的前段(即球头接管900与成型腔壁611对应的部分)和尾段(即球头接管900与收尾腔壁613对应的部分)必然是原子排列最密的面，变形硬化是必然趋势，本申请技术成型设备制得产品的这两个部位虽有明显硬化弹性减弱，但并没有产生纤维断裂，尾段一定的硬化程度有利于锁紧螺栓的压紧和反复作用，球头前段与管接头体并无直接作用，所以硬化的球头前端部不影响管接头的正常使用。

进一步地，请继续参考图4，该成型腔壁611包括第一成型腔壁6111和与第一成型腔壁6111连接的第二成型腔壁6112，中间腔壁612连接在第二成型腔壁6112之后。第一成型腔壁6111的曲率为中间腔壁612曲率的118％-128％，例如122％。第二成型腔壁6112的曲率为中间腔壁612曲率的118％-106％，例如110％。这里的曲率可以理解为沿图4中a所示中心线所在平面剖切，成型腔壁中各段所得横截曲线的曲率。

此外，还可以使第一成型腔壁6111在成型腔610轴向(即图4中a所示方向)上的长度占整个成型腔610长度的13％-16％，而第二成型腔壁6112在成型腔610轴向上的长度占整个成型腔610长度的16％-20％。

进一步地，请继续参考图4，收尾腔壁613包括依次连接的第一收尾腔壁6131、第二收尾腔壁6132和第三收尾腔壁6133。第一收尾腔壁6131与中间腔壁612连接，且其曲率为中间腔壁612曲率的100％-110％，例如105％。第二收尾腔壁6132的曲率为中间腔壁612曲率的120％-130％，例如126％。第三收尾腔壁6133的曲率为中间腔壁612曲率的95％-85％，例如90％。这里的曲率可以理解为沿图4中a所示中心线所在平面剖切，成型腔610壁中各段所得横截曲线的曲率。

此外，第一收尾腔壁6131在成型腔610轴向(即图4中a所示方向)上的长度占整个成型腔610长度的10％-14％，第二收尾腔壁6132在成型腔610轴向上的长度占整个成型腔610长度的14％-18％，第三收尾腔壁6133在成型腔610轴向上的长度占整个成型腔610长度的4％-6％。

需要说明的是，图4中仅是示意性表示出成型腔各段的大概占比，并非严格按照各比例精确绘制，具体地比例仍以文字描述为准。

本成型模块制造球头接管步骤简述如下：

第一步：进管。此时夹紧缸200和成型缸800都处于活塞缩回的待机状态；人工将管坯送入成型腔330内，直到管坯端部顶住不能前进，表示管坯已经送进到位；

第二步：夹紧。夹紧缸200开始工作，活塞210伸出，将管坯抱紧；

第三步：成型。成型缸800开始工作，活塞810伸出，将管坯头部压入成型腔610内，同时，贯穿模套500和成型模600的芯棒孔510、620的芯棒700抵住管坯的内孔，防止管坯头部向内孔变形，最后使头部缓慢成型；

第四步：取管。设备接收到制管完成的信号后，夹紧缸200和成型缸800的活塞同时缩回，重新处于待机状态，人工直接将制管完成的球头接管900取出。

成型模600采用以上设计有利于接管900头部变形的三向受压，配合具有良好自润滑性的特陶模具材料，成型模600和本实施例的成型工艺设计充分考虑使金属具有良好的流动性、金属变形过程的均匀性、成型过程减小模具与管坯的接触面等，从而获得满意的自带球头管接头产品。

本实施例所示成型模块产品内部组织和性能好，材料利用率高，流线分布合理，尺寸精度高，已达到无切削要求，生产效率高，适合于大批量生产。

实施例二：

本实施例二提供一种成型设备。

该成型设备包括至少两种结构如上述实施例一所示的成型模块。其中，这些成型模块具有不同的尺寸大小。

即，实施例一所示的成型模块，可以以任意的方式进行组合，从而形成本实施例二所示的成型设备。相同结构，但不同尺寸大小的成型模块可制作不同压力下使用的球头接管900。

请参考图6，图中给出了两种成型模块的组合，其分别包括成型模块A和成型模块B。

成型模块A可用于制造：

31.5MPa及以下的DN5-DN15管接头制管；

70MPa及以下的DN4-DN8管接头制管；

200MPa及以下的DN1.5压力表专用管接头制管。

成型模块B可用于制造：

31.5MPa及以下的DN20-DN25管接头制管；

70MPa及以下的DN20管接头制管。

请参考图7，图中给出了三种成型模块的组合，其分别包括成型模块A、成型模块C和成型模块D。

成型模块C可用于制造：

70MPa及以下的DN10-DN15管接头制管；

用于200MPa及以下的DN6管接头制管。

成型模块D可用于制造：

70MPa及以下的DN25管接头制管。

其中，成型模块ABCD的区别在于：

同等压力范围不同通径规格：主要球头模型腔的直径和轴向长度及高度等不同，其过渡曲线比例基本不变；

同等通径压力范围不同：由于壁厚不同，实际球头外径变化，冷镦压延变化部分金属层较厚(肉厚)，所以，球头模型腔直径和轴向长度及高度等不同，而且过渡曲线也有些许变化，但均在上述范围内。

本成型设备中，使用者可根据常用规格或用户要求任意组合成型模块，极大地方便了实际生产使用。

本成型设备同时也可增设行走轮，手推杆，吊耳等，方便现场推移、吊装。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (6)

1.一种球头接管的成型模块，其特征在于，包括：

机座；

夹紧装置，所述夹紧装置安装在机座上，用于夹紧接管；

模具总成，所述模具总成安装在机座上，其包括模套、成型模和芯棒，所述成型模由特陶材料制成，所述成型模固定在模套中并且具有用于挤压接管头体的成型腔，所述模套和成型模上设有芯棒孔，所述芯棒贯穿所述芯棒孔；

以及成型装置，所述成型装置安装在机座上，用于驱动成型模挤压接管的头体；

所述成型腔包括自芯棒孔向外依次连接的成型腔壁、中间腔壁和收尾腔壁，所述中间腔壁为环状的内球面形，所述成型腔壁与中间腔壁的曲率不同；

所述成型腔壁包括第一成型腔壁和与第一成型腔壁连接的第二成型腔壁，所述中间腔壁连接在第二成型腔壁之后，所述第一成型腔壁的曲率为中间腔壁曲率的118％-128％，所述第二成型腔壁的曲率为中间腔壁曲率的118％-106％；所述第一成型腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的13％-16％，所述第二成型腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的16％-20％；

所述收尾腔壁包括依次连接的第一收尾腔壁、第二收尾腔壁和第三收尾腔壁；所述第一收尾腔壁与中间腔壁连接，且其曲率为中间腔壁曲率的100％-110％，所述第二收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的120％-130％，所述第三收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的95％-85％；

所述第一收尾腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的10％-14％，所述第二收尾腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的14％-18％，所述第三收尾腔壁在成型腔轴向上的长度占整个成型腔长度的4％-6％。

2.如权利要求1所述的成型模块，其特征在于，所述模套由金属材料制成，所述成型模热镶在模套内。

3.如权利要求1所述的成型模块，其特征在于，所述第一成型腔壁的曲率为中间腔壁曲率的122％，所述第二成型腔壁的曲率为中间腔壁曲率的110％。

4.如权利要求1所述的成型模块，其特征在于，所述第一收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的105％，所述第二收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的126％，所述第三收尾腔壁的曲率为中间腔壁曲率的90％。

5.如权利要求1-4任一项所述的成型模块，其特征在于，所述夹紧装置包括夹紧缸、调整螺杆组件和夹紧块组件，所述夹紧块组件具有用于容置接管的夹紧腔；所述夹紧缸和调整螺杆组件均安装在机座上，并分别从两侧夹紧所述夹紧块组件；所述成型装置包括成型缸，所述成型缸安装在机座上，所述成型缸的活塞作用于模具总成，驱动成型模挤压接管的头体；所述成型缸和夹紧缸均采用70MPa以上液压***进行驱动。

6.一种球头接管的成型设备，其特征在于，包括至少两种结构如权利要求1-5任一项所述的成型模块。