CN105921588A - 一种单侧进给多支管内高压成形方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单侧进给多支管内高压成形方法与装置，该装置包括上模、管坯、下模、压紧部件和轴向进给部件；压紧部件和轴向进给部件分别位于管坯的两侧；所述压紧部件包括夹芯杆和压块；所述轴向进给部件包括轴向穿心冲头、高压连接块和固定座。本发明采用移动推块和轴向穿心冲头同时轴向进给移动，管坯与成形模具型腔的摩擦阻力被转变成有益助力，促进管坯材料流向支管，解决支管胀形补料难；采用单侧冲头进给方式，可以消除轴向进给同步性差对成形支管高度的影响；而且可实现一根管坯上的多次支管成形，即多支管的内高压成形方法，成形的支管高度较传统多支管成形工艺有明显提高。

Description

一种单侧进给多支管内高压成形方法与装置
技术领域
本发明涉及机械制造领域，特别涉及一种单侧进给多支管内高压成形方法与装置。
背景技术
传统多支管大部分采用铸造、焊接连接成形和胀形成形工艺加工。随着对成形零件的要求越来越高，铸造和焊接连接成形已不能满足零件的使用要求，内高压胀形工艺得到发展和应用，目前广泛应用于板料液压成形、壳体液压成形和管材液压成形三大领域。三通管和多支管的内高压胀形工艺属于管材液压成形领域，其成形过程为：管坯置放在成形模具型腔里，两端冲头进给压紧管坯两端面，管坯内部增压，两端冲头轴向相对进给，同时(单个或多个)背压冲头带压后退，支管成形完成。管材成形过程中支管变形升高所需要的材料可以由轴向进给补充；但多支管的成形轴向进给补充的管料不能越过支管补充中间支管减薄区域，实验研究结果表明支管中间管坯材料不流动，支管成形高度极为有限。同时，轴向进给的两种方式包括轴向挤压进给和轴向位移进给，两种轴向载荷方式难以保证冲头的位置同步，满足精度控制指标0.2mm时支管成形工艺最好要求，工厂现有成形设备不能满足同步精度要求；而且，随着成形内压不断增大，管坯与成形模具间的摩擦阻力急剧增大，阻碍管坯材料的流动。所以传统的内高压胀形工艺存在以下问题：(1)传统多支管成形方法不能满足成形的支管高度要求；(2)两端轴向冲头的同步精度差，成形的管件支管不高；(3)随着内压的增加，管坯与成形模具型腔的摩擦阻力阻碍管坯材料流向支管，影响支管高度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种成形质量好、支管高度高的单侧进给多支管内高压成形方法。
本发明的另一目的在于提供一种单侧进给多支管内高压成形装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种单侧进给多支管内高压成形装置，包括上模1、管坯3、下模4、压紧部件和轴向进给部件；上模1和下模4的内侧中心位置设置有相对应的型腔，形成模具型腔，用于放置管坯3；上模1和下模4的外侧分别与垫板5固定连接；压紧部件和轴向进给部件分别位于管坯3的两侧；所述压紧部件包括夹芯杆2和压块13，管坯3的内部是中空的内腔，夹芯杆2穿入管坯3，用于横向压紧管坯3，压块13位于管坯3的上方，用于纵向压紧管坯3，压块13与下模4通过螺栓连接；所述轴向进给部件包括轴向穿心冲头9、高压连接块11和固定座12，轴向穿心冲头9的一端与管坯3的端面相接触，轴向穿心冲头9的另一端通过螺纹与高压连接块11的一侧内嵌连接，高压连接块11的另一侧与固定座12固定连接；垫块8固定在下模4上，用于给移动推块7的移动提供上下模的间隙空间，同时用于支撑成形过程中管坯3对移动推块7的作用力；移动推块7置于上模1、下模4、管坯3和垫块8四个零件之间；推杆10置于移动推块7和高压连接块11之间，用于给移动推块7提供推力；背压橡胶6置于上模1、下模4、移动推块7和压块13四个零件之间。
上模1和下模4的外侧分别通过内六角螺栓与垫板5固定连接。
管坯2的内部压力由外部高压液体提供，夹芯杆2的长度根据成形支管数量多少而进行改变。
管坯3置于压块13与下模4的中间，压块13与下模4的接触面分别磨去1mm厚，可以避免压块13和下模4直接接触以削减对管坯3的夹紧力，螺栓的拉力Fs直接作用在管坯3上，把管坯3牢固夹紧。
高压连接块11设置有外接高压源接头压纹，可直接连接高压连接管以通入高压液体。
高压连接块11通过两颗内六角螺栓与固定座12固定连接。
推杆10的两端分别与移动推块7、高压连接块11螺纹连接。
轴向进给部件安装在侧向的液压缸或大吨位力的推杆上，用于提供轴向力Fz。
背压橡胶6可以压缩，随着轴向的进给，移动推块7压缩背压橡胶6使之沿轴向缩小；同时成形支管也对背压橡胶6有压力使之沿支管作用力方向缩小，背压橡胶6对管坯3始终保持接触和提供背压压力。
上述单侧进给多支管内高压成形装置是放置在普通三梁四柱压力机上，压力机为成形装置提供合模力Fc和提供开合模动作。
一种单侧进给多支管内高压成形方法，包括下述步骤：
(1)管坯3放在下模4的型腔里，用压块13和夹芯杆2将管坯3压紧固定，然后合上上模1；
(2)轴向穿心冲头9轴向进给压紧管坯3的端面，然后高压连接块11通入高压液体；高压液体通过轴向穿心冲头9充满管坯3的内腔，高压液体的压力即管坯3的内压根据管坯3的材料力学性能不同而不同；
(3)轴向穿心冲头9轴向进给推动管坯3的端面产生轴压，推杆10推动移动推块7，同时增加高压液体的压力；管坯3在轴压和内压的作用下，发生塑性变形，成形出高度很小的椭圆支管；
(4)继续轴向进给，在移动推块7的作用下椭圆支管逐渐缩小同时高度逐渐增高，轴向进给管坯3的支管区域得到补料，支管壁厚均匀，支管变形使得背压橡胶6受压缩小，但为支管提供一定的背压力防止支管成形管壁减薄破裂，当轴向进给距离到达设定位置时，支管成形完成；
(5)然后打开上下模，拧开压块13上的螺栓，把已完成支管成形的管件沿压紧部件一端移动，移动距离是成形支管移出压块的距离，把已完成支管成形的管件作为二次成形管坯，重复(1)～(4)步骤即可成形出二次支管，以此方法重复多次即可成形出多支管。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明采用移动推块和轴向穿心冲头同时轴向进给移动，管坯与成形模具型腔的摩擦阻力被转变成有益助力，促进管坯材料流向支管，解决支管胀形补料难。
(2)本发明的单侧冲头进给方式，可以消除轴向进给同步性差对成形支管高度的影响。
(3)本发明采用单侧进给和压紧部件配合使用，可实现一根管坯上的多次支管成形，即多支管的内高压成形方法，成形的支管高度较传统多支管成形工艺有明显提高。
附图说明
图1为单侧进给多支管内高压成形装置的立体结构示意图。
图2为本发明装置沿上下模分形面的剖面图。
图3为上下模和垫板连接方式的剖面图。
图4为压紧部件的剖面图；
图5为多支管成形过程图。
图中：1、上模；2、夹芯杆；3、管坯；4、下模；5、垫板；6、背压橡胶；7、移动推块；8、垫块；9、轴向穿心冲头；10、推杆；11、高压连接块；12、固定座；13、压块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种单侧进给多支管内高压成形装置，如图1、图2所示，包括上模1、管坯3、下模4、压紧部件和轴向进给部件。压紧部件和轴向进给部件分别位于管坯3的两侧。
上模1和下模4的内侧中心位置设置有相对应的型腔，形成模具型腔，用于放置管坯3。上模1和下模4的外侧分别通过内六角螺栓与垫板5固定连接，如图3所示。
所述压紧部件包括夹芯杆2和压块13，如图4所示。管坯3的内部是中空的内腔，管坯2的内部压力由外部高压液体提供。夹芯杆2穿入管坯3，用于横向压紧管坯3，夹芯杆2的长度根据成形支管数量多少而进行改变。压块13位于管坯3的上方，用于纵向压紧管坯3。管坯3置于压块13与下模4的中间，压块13与下模4通过螺栓连接，压块13与下模4的接触面分别磨去1mm厚，可以避免压块13和下模4直接接触以削减对管坯3的夹紧力，螺栓的拉力Fs直接作用在管坯3上，把管坯3牢固夹紧。
所述轴向进给部件包括轴向穿心冲头9、高压连接块11和固定座12。轴向穿心冲头9的一端与管坯3的端面相接触，轴向穿心冲头9的另一端通过螺纹与高压连接块11的一侧内嵌连接，高压连接块11的另一侧通过两颗内六角螺栓与固定座12固定连接。高压连接块11设置有外接高压源接头压纹，可直接连接高压连接管以通入高压液体。垫块8固定在下模4上，用于给移动推块7提供两种支撑力，一种是支撑上下模的合模力Fc，避免合模后移动推块7被夹住推不动，给移动推块7的移动提供上下模的间隙空间，同时用于支撑成形过程中管坯3对移动推块7的作用力；移动推块7置于上模1、下模4、管坯3和垫块8四个零件之间；推杆10置于移动推块7和高压连接块11之间，其两端分别与移动推块7、高压连接块11螺纹连接，用于给移动推块7提供推力；背压橡胶6置于上模1、下模4、移动推块7和压块13四个零件之间。背压橡胶6可以压缩，随着轴向的进给，移动推块7压缩背压橡胶6使之沿轴向缩小；同时成形支管也对背压橡胶6有压力使之沿支管作用力方向缩小，背压橡胶6对管坯3始终保持接触和提供背压压力Fb。轴向进给部件安装在侧向的液压缸或大吨位力的推杆上，用于提供轴向力Fz。
上述单侧进给多支管内高压成形装置是放置在普通三梁四柱压力机上，压力机为成形装置提供合模力Fc和提供开合模动作。
实施例2
一种单侧进给多支管内高压成形方法，采用本发明的单侧进给多支管内高压成形装置，如图5所示，包括下述步骤：
(1)管坯3放在下模4的型腔里，用压块13和夹芯杆2将管坯3压紧固定，然后合上上模1；如图5的step0所示。
(2)轴向穿心冲头9轴向进给压紧管坯3的端面，然后高压连接块11通入高压液体；高压液体通过轴向穿心冲头9充满管坯3的内腔，高压液体的压力根据管坯3的材料力学性能不同而不同；如图5的step0所示。
(3)轴向穿心冲头9轴向进给推动管坯3的端面产生轴压，推杆10推动移动推块7，同时增加高压液体的压力；管坯3在轴压和内压的作用下，发生塑性变形，成形出高度很小的椭圆支管；如图5的step1和step4所示。
(4)继续轴向进给，在移动推块7的作用下椭圆支管逐渐缩小同时高度逐渐增高，轴向进给管坯3的支管区域得到补料，支管壁厚均匀，支管变形使得背压橡胶6受压缩小，但为支管提供一定的背压力防止支管成形管壁减薄破裂，当轴向进给距离到达设定位置时，支管成形完成；如图5的step2和step5所示。
(5)然后打开上下模，拧开压块13上的螺栓，把已完成支管成形的管件沿压紧部件一端移动，移动距离是成形支管移出压块的距离，把已完成支管成形的管件作为二次成形管坯，重复(1)-(4)步骤即可成形出二次支管，以此方法重复多次即可成形出多支管，如图5的Step3所示。

Claims (7)

1.一种单侧进给多支管内高压成形装置，其特征在于：包括上模、管坯、下模、压紧部件和轴向进给部件；上模和下模的内侧中心位置设置有相对应的型腔，形成模具型腔，用于放置管坯；上模和下模的外侧分别与垫板固定连接；压紧部件和轴向进给部件分别位于管坯的两侧；所述压紧部件包括夹芯杆和压块，管坯的内部是中空的内腔，夹芯杆穿入管坯，用于横向压紧管坯，压块位于管坯的上方，用于纵向压紧管坯，压块与下模通过螺栓连接；所述轴向进给部件包括轴向穿心冲头、高压连接块和固定座，轴向穿心冲头的一端与管坯的端面相接触，轴向穿心冲头的另一端通过螺纹与高压连接块的一侧内嵌连接，高压连接块的另一侧与固定座固定连接；垫块固定在下模上，用于给移动推块的移动提供上下模的间隙空间，同时用于支撑成形过程中管坯对移动推块的作用力；移动推块置于上模、下模、管坯和垫块四个零件之间；推杆置于移动推块和高压连接块之间，用于给移动推块提供推力；背压橡胶置于上模、下模、移动推块和压块四个零件之间。
2.根据权利要求1所述的单侧进给多支管内高压成形装置，其特征在于：管坯置于压块与下模的中间，压块与下模的接触面分别磨去1mm厚，螺栓的拉力Fs直接作用在管坯上，把管坯牢固夹紧。
3.根据权利要求1所述的单侧进给多支管内高压成形装置，其特征在于：高压连接块设置有外接高压源接头压纹，直接连接高压连接管以通入高压液体。
4.根据权利要求1所述的单侧进给多支管内高压成形装置，其特征在于：轴向进给部件安装在侧向的液压缸或大吨位力的推杆上，用于提供轴向力Fz。
5.根据权利要求1所述的单侧进给多支管内高压成形装置，其特征在于：背压橡胶可以压缩，随着轴向的进给，移动推块压缩背压橡胶使之沿轴向缩小；同时成形支管也对背压橡胶有压力使之沿支管作用力方向缩小，背压橡胶对管坯始终保持接触和提供背压压力Fb。
6.根据权利要求1所述的单侧进给多支管内高压成形装置，其特征在于：所述单侧进给多支管内高压成形装置是放置在普通三梁四柱压力机上，压力机为成形装置提供合模力Fc和提供开合模动作。
7.一种单侧进给多支管内高压成形方法，其特征在于：采用权利要求1～6任一项所述的单侧进给多支管内高压成形装置，包括下述步骤：
(1)管坯放在下模的型腔里，用压块和夹芯杆将管坯压紧固定，然后合上上模；
(2)轴向穿心冲头轴向进给压紧管坯的端面，然后高压连接块通入高压液体；高压液体通过轴向穿心冲头充满管坯的内腔，高压液体的压力根据管坯的材料力学性能不同而不同；
(3)轴向穿心冲头轴向进给推动管坯的端面产生轴压，推杆推动移动推块，同时增加高压液体的压力；管坯在轴压和内压的作用下，发生塑性变形，成形出高度很小的椭圆支管；
(4)继续轴向进给，在移动推块的作用下椭圆支管逐渐缩小同时高度逐渐增高，轴向进给管坯的支管区域得到补料，支管壁厚均匀，支管变形使得背压橡胶受压缩小，但为支管提供一定的背压力防止支管成形管壁减薄破裂，当轴向进给距离到达设定位置时，支管成形完成；
(5)然后打开上下模，拧开压块上的螺栓，把已完成支管成形的管件沿压紧部件一端移动，移动距离是成形支管移出压块的距离，把已完成支管成形的管件作为二次成形管坯，重复(1)～(4)步骤即可成形出二次支管，以此方法重复多次即可成形出多支管。
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