CN108097777A - 一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法和装置，在管坯的成形过程中，在推头和管坯之间增加了衬块，在衬块与管坯相抵处倒45°圆角，采用衬块的设计使得原来两端增厚的部分材料往胀形区流动，降低材料胀形区域变薄，克服了在成形过程中胀形区域易产生破裂的现象，易于成形，衬块的设计控制送料区管端部分壁厚的均匀性与大小，管坯材料的纤维流向不会遭到破坏，并且管材的组织性能也不会受损；提高了成形效率和材料利用率，减少了后续机械减薄加工工序，降低了加工成本及生产投资。

Description

一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法及装置

技术领域

本发明涉及管材内高压成形技术领域，特别是涉及一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法及装置。

背景技术

管材内高压成形工艺是利用轴向补料内部加压的方式，使管坯贴合在型腔表面的一种先进的轻量化成形方法。其广泛应用于航空管件、汽车管件、空调管件等行业。内高压的成形过程是在液压机上通过上下合模，向管材型腔内注满水，两个180°分置的冲头在液压缸的推力下同时向中间进给，保压完成后退回原位置，然后打开合模，取出成形件的工艺过程。

目前，该成形方法成形后的成形件还存在的缺陷，以往实验表明：在推头的加载下，管材由两端部向中间进给，导致越靠近管端材料增厚越明显，成形件整体壁厚分布不均匀，并且原始坯料管坯的壁厚越大，其成形件的增厚厚度也越为严重。所得成形件后期需采用机加工的方法去除成形件管端增厚部分，这样不但增加了工艺的复杂性，同时也破坏了管材的材料纤维，降低了管材的强度。因此，如何保障工件壁厚相对均匀并控制最小壁厚在一定范围内是内高压成形三通管的难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法及装置，通过向管坯送料区内放置一定长度衬块，既保障工件壁厚相对均匀并控制最小壁厚在一定范围内，同时因材料补充胀形区解决了在成形过程中胀形区域易产生破裂的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法，包括以下步骤：

步骤1：确定管坯的尺寸；

使用切割机切割好直径d，壁厚T，长度L的管坯，切割完后的所述管坯去除管坯两端端口的毛刺，保证所述管坯的端面与管轴垂直；

步骤2：确定型腔的尺寸；

通过所述管坯的尺寸确定型腔的尺寸，所述型腔的直径尺寸为D，所述型腔的直径尺寸与所述管坯外径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm，支管型腔的高度为h，直径为d₁；

步骤3：确定衬块的尺寸：

根据所述管坯的直径尺寸确定衬块的尺寸，所述衬块的直径尺寸与所述管坯内径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm，衬块的长度大于或等于胀形支管高度的二分之一，且所述衬块的长度小于管坯长度的二分之一；

步骤4：在模具上安装管坯：

将涂有润滑剂的所述管坯放入已经清理好的模具型腔中心位置，启动液压机，所述液压机的上缸带动上模体通过定位销与下模体合模固定，将所述衬块分别连接在左推头和右推头上，所述衬块与模具型腔轴心共线；然后左右液压缸带动推头将所述衬块缓慢推入模具中的所述管坯内，直到所述管坯外段的所述衬块端面与所述管坯两端的端面相接触；将所述管材的两端密封，校正推头与液压推缸的轴心，然后左推头和右推头的位置与液压推缸固定，对所述模具型腔注入内压并保压；

步骤5：管坯的内高压成形；

启动所述液压机操作台上的液压缸运动按钮，左右两端的液压缸开始匀速相向进给，在所述左推头和所述右推头的挤压下，所述管坯的材料发生胀形，所述管坯被挤压的材料流入支管型腔中，当左右液压缸的行程达到已设定的位移值时，停止所述液压机的工作；

最后左右推缸缓慢回程，上缸回程将上下模具分离，顶杆向上顶料，取出成形后的管件。

优选的，在所述步骤3中，所述衬块端面设置有45度的倒圆角；

优选的，在所述步骤3中，所述衬块与推头连接的部分的直径与所述管坯的外径相等；

为了实现上述方法，本发明还提供了一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的装置，包括模具、液压缸和衬块，所述模具包括上体模和下体模，所述模具的型腔支管孔上设置有顶杆，所述模具型腔内设置有放置管坯的成形槽，所述液压缸的左推头和右推头上均安装有所述衬块，所述衬块与待成形件管坯内径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm；

优选的，所述上体模上均匀设置有上模沉头孔，所述上体模通过所述上模沉头孔与液压机床的纵向液压缸连接；所述下体模均匀设置有下模沉头孔，所述下体模通过所述下模沉头孔与所述液压机床平台固定；

优选的，所述液压缸的推头上均设置有注水孔和溢流孔；

优选的，所述液压缸的推头通过螺纹与所述衬块连接；

优选的，所述衬块与所述管坯相抵的一端开有内六角沉孔；

优选的，所述下体模的合模端上设置有至少一个定位销。

本发明相对于现有技术而言取得了以下技术效果：

1、本发明采用衬块的设计使得原来两端增厚的部分材料往胀形区流动，降低材料胀形区域变薄，克服了在成形过程中胀形区域易产生破裂的现象，易于成形，衬块的设计控制了送料区管端部分壁厚的均匀性与大小，管坯材料的纤维流向不会遭到破坏，并且管材的组织性能也不会受损；提高了成形效率和材料利用率，减少了后续机械减薄加工工序，降低了加工成本及生产投资。

2、本发明的衬块端口圆角设计对管坯材料的流动起到了缓冲过度的作用。衬块端口圆角的设计优于未导圆角的设计，在使用未导圆角的衬块进行实验时，观察实验后的成形件发现，由于衬块端口边缘比较尖锐，管坯在成形过程中，在端口处因材料的流动性易产生堆积现象，使得该管坯段区域材料组织发生重叠，导致成形后的管坯在该区域留有褶皱痕迹。而在有设计圆角的衬块下，成形件未出现褶皱痕迹，并且表面光滑，成形件的管坯两端壁厚呈均匀分布，成形效果良好。

3、本发明的衬块与推头的螺纹连接设计，便于根据不同管径大小的实验要求来更换相应直径尺寸的衬块，也降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例成形模具的结构示意图；

图2为本发明实施例成形模具成形槽的示意图；

图3为本发明实施例三通管与衬块的装配示意图；

图4为本发明实施例衬块的结构示意图；

图5为本发明实施例液压缸推头的示意图；

图6为本发明实施例推头与衬块的装配示意图；

其中，1-上体模、2-下体模、3-左推头、4-右推头、5-管坯、6-支管孔、7-注水孔、8-溢流孔、9-定位销、10-上模沉头孔、11-下模沉头孔、12-成形槽、13-衬块、14-顶杆、15-内六角沉孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明的目的是提供一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法及装置，通过向管坯送料区内放置一定长度衬块，既解决了在成形过程中三通管两端增厚较大的问题，同时因材料补充胀形区解决了胀形区域易破裂的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1-6所示，本实施例对本发明一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法及装置的原理和工作过程进行详细的说明。

如图1-3所示，本发明还提供了一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的装置，具体包括模具、液压缸和衬块13，模具包括上体模1和下体模2，模具的型腔支管孔6上设置有顶杆14，支管孔6下放内置可调的顶杆14，用于将成形后的零件顶出模具型腔，以及在成形过程中，对于大过度圆角成形，可以很好的防止管坯5胀形区域顶部材料的减薄，防止破裂；模具型腔内设置有放置管坯5的成形槽12，液压缸的左推头3和右推头4上均安装有衬块13，液压缸的推头上均设置有注水孔7和溢流孔8。

成型模具的具体结构包括，上体模1上均匀设置有上模沉头孔10，本实施例的上模沉头孔10设置了4个，上体模1通过上模沉头孔10与液压机床的纵向液压缸连接；下体模2均匀设置有下模沉头孔11，本实施例的下模沉头孔11设置了4个，下体模2通过下模沉头孔11与液压机床平台固定，下体模2的合模端上设置有至少一个定位销9，便于上体模1和下体模2的精确合模和固定，防止上下模具不能对中，而导致上缸合模时发生错位，严重时发生模具损坏。

如图4所示，本实施例的衬块13为圆柱形，衬块13的两端外径大小不同，衬块13与管坯5相抵端的外径与管坯5外径相等，衬块13与推头相抵端的外径与推头的外径相等，这样设计不仅能够抵住管坯5，而且衬块13外部能够与推头更好的传递力的作用。由于衬块13两端的直径不同，可以采用圆台形状，也可以采用梯形圆柱；考虑到管坯成形过程中控制厚度且防止衬块13顶死，从而确定衬块13的尺寸选择，具体的衬块13的直径尺寸与管坯5内径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm，衬块13的长度大于或等于胀形支管的高度的二分之一，且衬块13的长度小于管坯5长度的二分之一，衬块13与推头连接的部分的直径与管坯5的外径相等。

如图5和6所示，本实施例的衬块13与液压缸的推头通过螺纹与衬块13连接，衬块13与推头的螺纹连接设计，便于根据不同管径大小的实验要求来更换相应直径尺寸的衬块13，也降低了生产成本；衬块13与管坯5相抵的一端开有内六角沉孔15，这样设计是为了方便管坯5成形后衬块13取下。衬块13的设计在成形过程中需伸入管坯5内，这样可以有效阻止管坯5在成形过程中材料往管坯5两端流动，引起管坯5两端壁厚增厚；更有益于管坯5材料往胀形区流动，保持工件壁厚整体均匀，也使得管坯5端口与衬块13外端面紧密贴合，通过挤压与管材自然形成一段密封，起到良好的密封作用。

采用上述实施例中的装置实现控制内高压成形三通管两端径向增厚，具体的方法为：包括以下步骤

S001：确定管坯5的尺寸；

使用切割机切割好直径d，壁厚T，长度L的管坯5，切割完后的管坯5去除管坯5两端端口的毛刺，保证管坯5的端面与管轴垂直；

S002：确定型腔的尺寸；

通过管坯5的尺寸确定型腔的尺寸，型腔的直径尺寸为D，型腔的直径尺寸与管坯5外径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm，支管型腔的高度为h，直径为d₁；

S003：确定衬块13的尺寸：

根据管坯5的直径尺寸确定衬块13的尺寸，衬块13的直径尺寸与管坯5内径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm，衬块13的长度大于或等于胀形支管的高度的二分之一，且衬块13的长度小于管坯5长度的二分之一，衬块13与推头连接的部分的直径与管坯5的外径相等；

S004：在模具上安装管坯5：

将涂有润滑剂的管坯5放入已经清理好的模具型腔中心位置，启动液压机，液压机的上缸带动上模体通过定位销9与下模体合模固定，将衬块13分别连接在左推头3和右推头4上，衬块13与模具型腔轴心共线；然后左右液压缸带动推头将衬块13缓慢推入模具中的管坯5内，直到管坯5外段的衬块13端面与管坯5两端的端面相接触；将管材的两端密封，校正推头与液压推缸的轴心，然后左推头3和右推头4的位置与液压推缸固定，对模具型腔注入内压并保压；

S005：管坯5的内高压成形；

启动液压机操作台上的液压缸运动按钮，左右两端的液压缸开始匀速相向进给，在左推头3和右推头4的挤压下，管坯5的材料发生胀形，管坯5被挤压的材料流入支管型腔中，当左右液压缸的行程达到已设定的位移值时，停止液压机的工作；

最后左右推缸缓慢回程，上缸回程将上下模具分离，顶杆14向上顶料，取出成形后的管件。

本实施例在S003中，衬块13端面设置有45度的倒圆角；衬块13的端口圆角的设计优于未导圆角的设计，具体的在使用未导圆角的衬块13进行实验时，观察实验后的成形件发现，由于衬块13端口边缘比较尖锐，管坯5在成形过程中，在端口处因材料的流动性易产生堆积现象，使得该管坯5段区域材料组织发生重叠，导致成形后的管坯5在该区域留有褶皱痕迹；本实施例衬块13端口圆角设计对管坯5材料的流动起到了缓冲过度的作用，设计有圆角的衬块13，在成形件中未出现褶皱痕迹，并且表面光滑，成形件的管坯5两端壁厚呈均匀分布，成形效果良好。

需要说明的是，本实施例并非限制本发明，本发明采用的衬块主要是对管坯材料的流动起到了缓冲过度的作用，使得原来两端增厚的部分材料往胀形区流动，降低材料胀形区域变薄，克服了在成形过程中胀形区域易产生破裂的现象，易于成形，同时衬块的设计控制了送料区管端部分壁厚的均匀性与大小。其核心在与衬块的巧妙运用，衬块的具体形状并不限于本实施例，而是根据管坯或者成形件的具体形状去设计，只要在推头和成形件之间增加了类似衬块的中间件，所起作用与本发明相同，均为本发明的技术启示。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定管坯的尺寸；

使用切割机切割好直径d，壁厚T，长度L的管坯，切割完后的所述管坯去除管坯两端端口的毛刺，保证所述管坯的端面与管轴垂直；

步骤2：确定型腔的尺寸；

通过所述管坯的尺寸确定型腔的尺寸，所述型腔的直径尺寸为D，所述型腔的直径尺寸与所述管坯外径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm，支管型腔的高度为h，直径为d₁；

步骤3：确定衬块的尺寸：

根据所述管坯的直径尺寸确定衬块的尺寸，所述衬块的直径尺寸与所述管坯内径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm，衬块的长度大于或等于胀形支管高度的二分之一，且所述衬块的长度小于管坯长度的二分之一；

步骤4：在模具上安装管坯：

将涂有润滑剂的所述管坯放入已经清理好的模具型腔中心位置，启动液压机，所述液压机的上缸带动上模体通过定位销与下模体合模固定，将所述衬块分别连接在左推头和右推头上，所述衬块与模具型腔轴心共线；然后左右液压缸带动推头将所述衬块缓慢推入模具中的所述管坯内，直到所述管坯外段的所述衬块端面与所述管坯两端的端面相接触；将所述管材的两端密封，校正推头与液压推缸的轴心，然后左推头和右推头的位置与液压推缸固定，对所述模具型腔注入内压并保压；

步骤5：管坯的内高压成形；

启动所述液压机操作台上的液压缸运动按钮，左右两端的液压缸开始匀速相向进给，在所述左推头和所述右推头的挤压下，所述管坯的材料发生胀形，所述管坯被挤压的材料流入支管型腔中，当左右液压缸的行程达到已设定的位移值时，停止所述液压机的工作；

最后左右推缸缓慢回程，上缸回程将上下模具分离，顶杆向上顶料，取出成形后的管件。

2.根据权利要求1所述的一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述衬块端面设置有45度的倒圆角。

3.根据权利要求1所述的一种控制内高压成形三通管两端径向增厚的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述衬块与推头连接的部分的直径与所述管坯的外径相等。

4.一种实现如权利要求1所述的控制内高压成形三通管两端径向增厚方法的装置，其特征在于，包括模具、液压缸和衬块，所述模具包括上体模和下体模，所述模具的型腔支管孔上设置有顶杆，所述模具型腔内设置有放置管坯的成形槽，所述液压缸的左推头和右推头上均安装有所述衬块，所述衬块与待成形件管坯内径尺寸间隙保持单边0.05～0.2mm。

5.根据权利要求4所述的实现控制内高压成形三通管两端径向增厚方法的装置，其特征在于，所述上体模上均匀设置有上模沉头孔，所述上体模通过所述上模沉头孔与液压机床的纵向液压缸连接；所述下体模均匀设置有下模沉头孔，所述下体模通过所述下模沉头孔与所述液压机床平台固定。

6.根据权利要求5所述的实现控制内高压成形三通管两端径向增厚方法的装置，其特征在于，所述液压缸的推头上均设置有注水孔和溢流孔。

7.根据权利要求6所述的实现控制内高压成形三通管两端径向增厚方法的装置，其特征在于，所述液压缸的推头通过螺纹与所述衬块连接。

8.根据权利要求7所述的实现控制内高压成形三通管两端径向增厚方法的装置，其特征在于，所述衬块与所述管坯相抵的一端开有内六角沉孔。

9.根据权利要求8所述的实现控制内高压成形三通管两端径向增厚方法的装置，其特征在于，所述下体模的合模端上设置有至少一个定位销。