CN108326108B - 一种内高压三通管壁厚均匀成形的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内高压三通管壁厚均匀成形的方法及装置，方法包括如下步骤：在管坯两端各切除一管角；管坯未切除管角一侧的直管外壁与设有支管型腔的体模贴合，管坯切除管角一侧的直管外壁与未设有支管型腔的体模贴合；内高压成型时，在左推头和右推头上分别安装一可拆卸密封头，并使可拆卸密封头与管坯内壁密封。装置包括上体模、下体模、可拆卸密封头、成形型腔、支管孔和顶杆，左推头和右推头前端分别连接有一可拆卸密封头，可拆卸密封头和管坯使用了上述的方法设计而成。本发明通过对管坯形状的设计及装置的改进，可提高成形的三通管直管的整体壁厚均匀性。

Description

一种内高压三通管壁厚均匀成形的方法及装置
技术领域
本发明涉及内高压成形技术领域，特别是涉及一种内高压三通管壁厚均匀成形的方法及装置。
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成形方法。与传统的冲压工艺相比，内高压成形工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势，同时又具有近净成形与绿色制造等特点。
内高压的成形过程是在液压机上通过上下模合模，向管材型腔内注满液体介质，两个180°放置的推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，然后打开上下模，取出成形件的工艺过程。
而在使用管材内高压成形工艺制作三通管时，实验表明：该成形方法成形后的三通管还存在实质性的缺陷。成形初期，贴近三通管支管型腔附近的直管区域的材料向支管型腔内移动，导致三通管有支管那一面的直管壁厚值减小；而在成形过程中，由于内压增加较慢、进给量增加较快，会导致支管对面的直管区域材料产生堆积使壁厚增加。因此，成形结束后，支管对面的直管壁厚明显大于有支管一侧的直管壁厚，降低了三通管的壁厚均匀性和组织性能，致使成型率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种内高压三通管壁厚均匀成形的方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过对管坯形状的设计，以提高成形的三通管直管的整体壁厚均匀性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种内高压三通管壁厚均匀成形的方法，包括如下步骤：
S1：取外径为D，壁厚为T，长度为L的管坯待用；
S2：在所述管坯两端各切除一管角；
S3：所述管坯未切除所述管角一侧的直管外壁与设有支管型腔的体模贴合，所述管坯切除所述管角一侧的直管外壁与未设有支管型腔的体模贴合；
S4：内高压成型时，在左推头和右推头上分别安装一可拆卸密封头，并使所述可拆卸密封头与所述管坯内壁密封。
优选地，步骤S2中，所述管角的一端位于所述管坯的对称面上，所述管角的端面与所述管坯的径向平面的夹角为45°～60°。
优选地，所述可拆卸密封头包括依次连接的小径部分、大径部分及螺杆部分，所述小径部分与所述大径部分垂直过渡；所述小径部分能够***所述管坯中且与所述管坯的内径单边间隙为0.1mm，所述小径部分上开有两道环形槽，所述环形槽中放有橡胶密封圈，所述橡胶密封圈用于使所述小径部分与所述管坯内壁密封；所述大径部分不能***所述管坯中，所述大径部分的外径与所述管坯外径相同，所述大径部分与所述小径部分的垂直过渡面用于推动所述管坯运动；所述小径部分的长度不小于支管的高度，且小于所述管坯三分之一的长度；所述小径部分的端面设有倒角，所述螺杆部分用于与所述左推头或所述右推头连接。
本发明还提供了一种内高压三通管壁厚均匀成形的装置，包括上体模、下体模、可拆卸密封头、成形型腔、支管孔和顶杆，所述上体模通过模块固定沉头孔及螺栓与液压机床的纵向液压缸连接，所述下体模通过模块固定沉头孔及螺栓固定在所述液压机床的平台上；所述上体模和所述下体模上均开设有相互匹配的成形型腔，所述成形型腔用于容纳管坯，所述支管孔开设在所述上体模或所述下体模内，所述顶杆设置在所述支管孔内且能够在所述支管孔内移动；所述液压机床的左液压缸连接有左推头，所述液压机床的右液压缸连接有右推头，所述左推头和所述右推头前端分别连接有一所述可拆卸密封头，所述可拆卸密封头和所述管坯使用了上述的内高压三通管壁厚均匀成形的方法设计而成。
优选地，所述可拆卸密封头包括粗段和细段，所述粗段用于与所述左推头或所述右推头连接，所述细段用于***所述管坯中，所述粗段的直径与所述管坯的外径相等。
优选地，所述支管孔开设在所述下体模内，所述管坯未切除所述管角的直管外壁与所述下体模的所述成形型腔贴合，所述管坯切除所述管角一侧一侧的直管外壁与所述上体模的所述成形型腔贴合。
优选地，所述上体模和所述下体模上设有定位销和销孔。
优选地，所述左推头和/或所述右推头上设有注水孔和溢流孔。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明对管坯形状的设计对支管对面的直管区域材料的堆积起到有效的缓解作用，减少了支管对面的直管区域材料向直管中间区域的流动；可拆卸密封头的设计和使用，既提高了密封性，又使得原来两端增厚的部分材料往胀形区流动，减少了材料胀形区域的变薄，克服了在成形过程中胀形区域易产生破裂的现象，提高了送料区管端部分壁厚的均匀性，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。进而保证了所制造出来的三通管直管的整体壁厚均匀性和管材的组织性能，提高了成形率。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为使用了本发明的内高压三通管壁厚均匀成形的方法而设计出的管坯主视图；
图2为使用了本发明的内高压三通管壁厚均匀成形的方法而设计出的管坯俯视图；
图3为使用了本发明的内高压三通管壁厚均匀成形的方法而设计出的管坯侧视图；；
图4为本发明的内高压三通管壁厚均匀成形的装置的结构示意图；
图5为图4中H处的局部放大图；
图6为本发明的内高压三通管壁厚均匀成形的装置的局部结构示意图；
图7为图6中E处的局部放大图；
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-模块固定沉头孔，11-管角，12-成形型腔，13-可拆卸密封头，14-顶杆，15-环形槽，16-橡胶密封圈。
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内高压三通管壁厚均匀成形的方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过对管坯形状的设计，以提高成形的三通管直管的整体壁厚均匀性。
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。
如图1～图3所示：本实施例提供了一种内高压三通管壁厚均匀成形的方法，包括如下步骤：
S1：取外径为D，壁厚为T，长度为L的管坯待用；
S2：在所述管坯两端各切除一管角；具体地，所述管角的一端位于所述管坯的对称面上，所述管角的端面与所述管坯的径向平面的夹角为45°～60°，切割后的管坯如图1所示；优选采用线切割等切割机切除管角；
S3：所述管坯未切除所述管角一侧的直管外壁与设有支管型腔的体模贴合，所述管坯切除所述管角一侧的直管外壁与未设有支管型腔的体模贴合；
S4：内高压成型时，在左推头和右推头上分别安装一可拆卸密封头，并使可拆卸密封头与管坯内壁密封，具体地，可拆卸密封头包括依次连接的小径部分、大径部分及螺杆部分，小径部分与大径部分垂直过渡；小径部分能够***管坯中且与管坯的内径单边间隙为0.1mm，小径部分上开有两道环形槽，环形槽中放有橡胶密封圈，橡胶密封圈用于使小径部分与管坯内壁密封；大径部分不能***管坯中，大径部分的外径与管坯外径相同，大径部分与小径部分的垂直过渡面用于推动管坯运动；小径部分的长度不小于支管的高度，且小于管坯三分之一的长度；小径部分的端面设有倒角，螺杆部分用于与左推头或右推头连接。
需要说明的是：切割完后的管坯要保证管坯两端口无毛刺，以防止在成形过程中刮伤模具的成形型腔，同时也要保持管坯的平整，使管坯轴心线与直管型腔轴心线重合。
如图4～图7所示：本实施例还提供了一种内高压三通管壁厚均匀成形的装置，包括上体模1、下体模2、可拆卸密封头13、成形型腔12、支管孔6和顶杆14，所述上体模1通过模块固定沉头孔10及螺栓与液压机床的纵向液压缸连接，所述下体模2通过模块固定沉头孔10及螺栓固定在所述液压机床的平台上，所述上体模1和所述下体模2上设有定位销9和销孔。定位销9和销孔的作用是防止上体模1与下体模2因不能对中而在合模时发生错位，甚至损坏模具。
所述上体模1和所述下体模2上均开设有相互匹配的成形型腔12，所述成形型腔12用于容纳管坯5，所述管坯5使用了上述的内高压三通管壁厚均匀成形的方法设计而成。所述支管孔6开设在所述上体模1或所述下体模2内，优选地，所述支管孔6开设在所述下体模2内，所述管坯5未切除所述管角11一侧(即图1的主视图的下侧)的直管外壁与所述下体模2的所述成形型腔12贴合，所述管坯5切除所述管角11一侧(即图1的主视图的上侧)的直管外壁与所述上体模1的所述成形型腔12贴合。所述顶杆14设置在所述支管孔6内且能够在支管孔6内上下移动，顶杆14用于将成形后的三通管顶出型腔，以及在成形过程中，对于大过度圆角的成形，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。
液压机床的左液压缸连接有左推头3，所述液压机床的右液压缸连接有右推头4，左推头3和右推头4前端分别连接有一所述可拆卸密封头13，所述右推头4上设有注水孔7和溢流孔8。所述可拆卸密封头13使用了上述的内高压三通管壁厚均匀成形的方法设计而成。优选地，可拆卸密封头13包括依次连接的小径部分、大径部分及螺杆部分，小径部分与大径部分垂直过渡；小径部分能够***管坯5中且与管坯5的内径单边间隙为0.1mm，小径部分上开有两道环形槽15，环形槽15中放有橡胶密封圈16，橡胶密封圈16用于使小径部分与管坯5内壁密封；大径部分不能***管坯5中，大径部分的外径与管坯5外径相同，大径部分与小径部分的垂直过渡面用于推动管坯5运动；小径部分的长度不小于支管的高度，且小于管坯5三分之一的长度；小径部分的端面设有倒角，螺杆部分用于与左推头3或右推头4连接。
可拆卸密封头13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，防止管坯5两端壁厚增厚，并有益于材料往胀形区流动，保持工件壁厚的整体均匀性。粗段和细段的设计可使得管坯5端口与可拆卸密封头13外端面紧密贴合，且环形槽15和橡胶密封圈16可使管坯5与可拆卸密封头13形成一段密封，保证了管坯5内压的稳定性。
本实施例的内高压三通管壁厚均匀成形装置的使用方法如下：
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，并且使未切除管角11的直管底部贴近有支管孔6的下体模2，启动液压机床，液压机床的纵向液压缸带动上模体在定位销9及销孔的辅助下与下模体进行合模固定；将安装好橡胶密封圈16的两个可拆卸密封头13分别安装在左推头3和右推头4上，并与上体模1和下体模2的成形型腔12构成的型腔轴心对中，然后液压机床的左液压缸和右液压缸同时带动左推头3和右推头4将可拆卸密封头13缓慢***管坯5内，使得粗段的台阶面与管坯5两端面相接触，并将管坯5的两端用橡胶密封圈16密封，保持左推头3和右推头4位置与左液压缸和右液压缸固定；经注水孔7注入成型液形成内压并保压一段时间；然后使左液压缸和右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材料发生胀形后，被挤压的材料流入支管型腔中，当左液压缸和右液压缸的行程达到设定的位移值时，左液压缸和右液压缸停止；然后左液压缸和右液压缸缓慢回程，纵向液压缸回程将上体模1和下体模2分离，顶杆14向上顶料，即可取出成形后三通管。
在成型过程中，由于管坯5两端提前切除了管角11，对支管对面直管中间区域材料的堆积起到有效的缓解作用，减少了支管对面的直管两端区域材料向管坯5中间区域的流动量，使得支管对面的直管的壁厚得到了有效地控制，实现了三通管整体壁厚的均匀内高压成形。
本说明书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 (8)

1.一种内高压三通管壁厚均匀成形的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：取外径为D，壁厚为T，长度为L的管坯待用；
S2：在所述管坯两端各切除一管角；
S3：所述管坯未切除所述管角一侧的直管外壁与设有支管型腔的体模贴合，所述管坯切除所述管角一侧的直管外壁与未设有支管型腔的体模贴合；
S4：内高压成型时，在左推头和右推头上分别安装一可拆卸密封头，并使所述可拆卸密封头与所述管坯内壁密封，所述可拆卸密封头包括依次连接的小径部分、大径部分及螺杆部分，所述小径部分与所述大径部分垂直过渡；所述小径部分能够***所述管坯中且与所述管坯的内径单边间隙为0.1mm。
2.根据权利要求1所述的内高压三通管壁厚均匀成形的方法，其特征在于：步骤S2中，所述管角的一端位于所述管坯的对称面上，所述管角的端面与所述管坯的径向平面的夹角为45°～60°。
3.根据权利要求1所述的内高压三通管壁厚均匀成形的方法，其特征在于：所述小径部分上开有两道环形槽，所述环形槽中放有橡胶密封圈，所述橡胶密封圈用于使所述小径部分与所述管坯内壁密封；所述大径部分不能***所述管坯中，所述大径部分的外径与所述管坯外径相同，所述大径部分与所述小径部分的垂直过渡面用于推动所述管坯运动；所述小径部分的长度不小于支管的高度，且小于所述管坯三分之一的长度；所述小径部分的端面设有倒角，所述螺杆部分用于与所述左推头或所述右推头连接。
4.一种内高压三通管壁厚均匀成形的装置，其特征在于：包括上体模、下体模、可拆卸密封头、成形型腔、支管孔和顶杆，所述上体模通过模块固定沉头孔及螺栓与液压机床的纵向液压缸连接，所述下体模通过模块固定沉头孔及螺栓固定在所述液压机床的平台上；所述上体模和所述下体模上均开设有相互匹配的成形型腔，所述成形型腔用于容纳管坯，所述支管孔开设在所述上体模或所述下体模内，所述顶杆设置在所述支管孔内且能够在所述支管孔内移动；所述液压机床的左液压缸连接有左推头，所述液压机床的右液压缸连接有右推头，所述左推头和所述右推头前端分别连接有一所述可拆卸密封头，所述可拆卸密封头和所述管坯使用了权利要求1-3中任一项所述的内高压三通管壁厚均匀成形的方法设计而成。
5.根据权利要求4所述的内高压三通管壁厚均匀成形的装置，其特征在于：所述可拆卸密封头包括依次连接的小径部分、大径部分及螺杆部分，所述小径部分与所述大径部分垂直过渡；所述小径部分能够***所述管坯中且与所述管坯的内径单边间隙为0.1mm，所述小径部分上开有两道环形槽，所述环形槽中放有橡胶密封圈，所述橡胶密封圈用于使所述小径部分与所述管坯内壁密封；所述大径部分不能***所述管坯中，所述大径部分的外径与所述管坯外径相同，所述大径部分与所述小径部分的垂直过渡面用于推动所述管坯运动；所述小径部分的长度不小于支管的高度，且小于所述管坯三分之一的长度；所述小径部分的端面设有倒角，所述螺杆部分用于与所述左推头或所述右推头连接。
6.根据权利要求4所述的内高压三通管壁厚均匀成形的装置，其特征在于：所述支管孔开设在所述下体模内，所述管坯未切除所述管角一侧的直管外壁与所述下体模的所述成形型腔贴合，所述管坯切除所述管角一侧的直管外壁与所述上体模的所述成形型腔贴合。
7.根据权利要求4所述的内高压三通管壁厚均匀成形的装置，其特征在于：所述上体模和所述下体模上设有定位销和销孔。
8.根据权利要求4所述的内高压三通管壁厚均匀成形的装置，其特征在于：所述左推头和/或所述右推头上设有注水孔和溢流孔。
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