CN109590372A - 一种管件复合成形装置 - Google Patents
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Abstract
一种管件复合成形装置，属于金属材料加工成形领域，解决了现有的管件内高压成形容易出现起皱、屈曲和破裂等形式的失效的问题。所述管件复合成形装置：在上凹模的底面和下凹模的顶面上分别内陷设置有上形腔和下形腔，二者构成组合式模具单元的形腔，待成形的管件水平夹持在上凹模与下凹模之间。加热单元用于将管件加热至预定的温度。液压单元用于向达到预定温度的管件内注入乳化液，以使管件达到变形临界点，并在管件成形后回收乳化液。轴向补料单元用于对处于变形临界点的管件施加轴向压力，以使管件的外壁起皱。冲击单元用于电磁脉冲发生单元的作用下，通过管件内的乳化液对外壁起皱的管件施加冲击力，直至管件贴合于组合式模具单元的形腔。
Description
技术领域
本发明涉及一种管件成形装置，属于金属材料加工成形领域。
背景技术
内高压成形也叫液压成形或液力成形，是一种利用液体作为成形介质，通过控制内压力和材料流动来成形中空零件的材料成形工艺。与现有冲压和焊接等材料成形工艺相比，内高压成形具有模具数量少、零件成形步骤少、材料利用率高和有效改善零部件性能等诸多优点。伴随着先进控制技术在内高压成形设备上的应用，内高压成形已经成为一种灵活可控、安全高效的材料成形工艺。近年来，运用内高压成形工艺制造的各种管件越来越多地应用于汽车和航空航天等领域，并且还在不断拓展其应用领域和范围。
影响管件内高压成形质量的因素有很多，例如轴向进给量、管件内压以及成形模具结构等。各个影响因素之间不仅存在着紧密的联系，而且互相制约，因此，各个影响因素之间的匹配程度直接关系到管件内高压成形的质量，只有各个影响因素间匹配得当，才能获得合格的零件。一旦各个影响因素间的匹配出现问题，零部件在内高压成形过程中就会出现起皱、屈曲和破裂等形式的失效。
发明内容
本发明为解决现有的管件内高压成形容易出现起皱、屈曲和破裂等形式的失效的问题，提出了一种管件复合成形装置。
本发明所述的管件复合成形装置包括组合式模具单元、加热单元、液压单元、轴向补料单元、电磁脉冲发生单元和冲击单元；
组合式模具单元包括上凹模1和下凹模2，在上凹模1的底面上内陷设置有上形腔，在下凹模2的顶面上内陷设置有下形腔，上凹模1与下凹模2上下相对且固设，待成形的管件3水平夹持在上凹模1与下凹模2之间，上形腔与下形腔共同构成组合式模具单元的形腔；
加热单元用于将管件3加热至预定的温度；
液压单元用于向达到预定温度的管件3内注入乳化液，以使管件3达到变形临界点，并在管件3成形后回收乳化液；
轴向补料单元用于对处于变形临界点的管件3施加轴向压力，以使管件3的外壁起皱；
电磁脉冲发生单元包括高压脉冲发生子单元和线圈4，二者构成电气回路；
冲击单元用于在线圈4所产生的电磁力的作用下，通过管件3内的乳化液对外壁起皱的管件3施加冲击力，使管件3发生径向膨胀，直至管件3贴合于组合式模具单元的形腔。
作为优选的是，组合式模具单元还包括上模座板5、上模垫板6、上凹模套板7、下凹模套板8、套筒9、固定板10、支承板11、推杆12、推杆固定板13、推板14和下模座板15；
在下模座板15的顶面上设置有第一垫块16和第二垫块17，支承板11、固定板10、下凹模2、上凹模1和上模座板5通过第一垫块16和第二垫块17自下而上地堆叠在下模座板15上；
上凹模套板7套设在上凹模1上，上模垫板6套设在上凹模套板7上，上凹模1与上凹模套板7、上凹模套板7与上模垫板6均咬合设置，上凹模套板7和上模垫板6的顶面均与上模座板5的底面相接，上模垫板6固设在上模座板5上，在开、合模的过程中，上凹模1通过上凹模套板7和上模垫板6与上模座板5联动；
下凹模套板8套设在下凹模2上，套筒9套设在下凹模套板8上，下凹模2与下凹模套板8、下凹模套板8与套筒9均咬合设置，下凹模套板8和套筒9的底面均与固定板10的顶面相接；
在固定板10的顶面上设置有第一滑块座18和第二滑块座19，第一滑块座18和第二滑块座19分别位于固定板10的两侧；
第一滑块座18和第二滑块座19的结构相同，第一滑块座18包括底板和侧板，在底板的顶面上设置有滑槽和两个定位斜盲孔，底板的内端与套筒9的外壁相接，侧板竖直设置在底板的外端上；
在第一滑块座18和第二滑块座19的滑槽内分别设置有第一滑块20和第二滑块21，第一滑块20和第二滑块21均内置有两个贯穿斜滑道，在上模垫板6上设置有第一斜导柱22、第二斜导柱、第三斜导柱和第四斜导柱23，第一斜导柱22～第四斜导柱23的上端均内置于上模垫板6，第一斜导柱22和第二斜导柱的下端在分别穿过第一滑块20的两个贯穿斜滑道后，分别***第一滑块座18的两个定位斜盲孔，第三斜导柱和第四斜导柱23的下端在分别穿过第二滑块21的两个贯穿斜滑道后，分别***第二滑块座19的两个定位斜盲孔；
在第一滑块座18和第二滑块座19的侧板上分别设置有第一限位螺钉24和第二限位螺钉25，每个限位螺钉用于在合模的过程中限定其对应滑块的初始位置，使该滑块对应的两个斜导柱的下端能够分别进入该滑块的两个贯穿斜滑道；
在上模座板5的两侧分别向下延伸设置有第一限位板26和第二限位板27，第一限位板26和第二限位板27用于在合模后分别扣紧第一滑块20和第二滑块21；
在下模座板15的中部、自其顶面至底面竖直设置有第一通孔，推板14和推杆固定板13自下而上地堆叠在下模座板15上并位于第一垫块16与第二垫块17之间，推板14覆盖第一通孔的上端，推杆12的下端内置于推杆固定板13，推杆12的上端在依次贯穿支承板11、固定板10和下凹模2后与下形腔的底面平齐；
推杆固定板13与支承板11的间距为推杆固定板13的最大上升高度。
作为优选的是，第一限位板26和第二限位板27均通过内螺钉固设在上模座板5上，上模座板5与上模垫板6通过内螺钉固设，固定板10、支承板11、第一垫块16与下模座板15通过内螺钉固设，固定板10、支承板11、第二垫块17与下模座板15通过内螺钉固设；
固定板10与支承板11通过第一直导柱28、第二直导柱、第三直导柱和第四直导柱29定位，第一直导柱28～第四直导柱29的下端均内置于支承板11，第一直导柱28和第二直导柱的上端在贯穿固定板10后***第一滑块座18，第三直导柱和第四直导柱29的上端在贯穿固定板10后***第二滑块座19；
推杆固定板13与推板14通过第五直导柱30、第六直导柱、第七直导柱和
第八直导柱31定位，第五直导柱30～第八直导柱31均竖直设置在下模座板15的顶面上，第五直导柱30和第六直导柱、第七直导柱和第八直导柱31分别位于第一通孔的两侧，第五直导柱30～第八直导柱31的上端在依次贯穿推板14和推杆固定板13后与支承板11的底面相接，在推杆固定板13和推板14的内部均设置有与第五直导柱30～第八直导柱31相匹配的导套。
作为优选的是，加热单元包括第一加热棒～第八加热棒；
第一加热棒～第四加热棒内置于上凹模1并贴近管件3，用于通过上凹模1间接为管件3加热；
第五加热棒～第八加热棒内置于下凹模2并贴近管件3，用于通过下凹模2间接为管件3加热。
作为优选的是，轴向补料单元包括液压缸32、补料推杆33和补料定管34；
组合式模具单元还包括镶块35和支架36，镶块35固设在下模座板15的顶面上，镶块35的内端嵌入第一垫块16中，镶块35的外端超出下模座板15的边缘，支架36竖直固设在镶块35的外端上；
液压缸32固定在支架36上，用于控制补料推杆33的轴向进给；
补料推杆33的自由端在贯穿第一滑块20后，依次经过上模垫板6与套筒9的间隙、上凹模套板7与下凹模套板8的间隙和上凹模1与下凹模2的间隙，并与管件3的第一端面相接；
补料定管34的第一端固定内置于第二滑块21，补料定管34的第二端在贯穿第二滑块21后，依次经过上模垫板6与套筒9的间隙、上凹模套板7与下凹模套板8的间隙和上凹模1与下凹模2的间隙，并与管件3的第二端面相接；
补料推杆33的直径与管件3的外径相等，补料定管34的内、外径分别与管件3的内、外径相等。
作为优选的是，液压单元包括真空泵37、补液装置38、增压泵39、单向阀40、密封转换接头41、输液头42、第一高压油管和第二高压油管；
补液装置38的出液端口依次通过增压泵39、单向阀40和密封转换接头41与输液头42的进液端口相连通，输液头42的出液端口与第一高压油管的进液端口相连通，第一高压油管的出液端口在依次贯穿支架36和补料推杆33后与补料推杆33的自由端平齐；
补液装置38的进液端口与真空泵37的出液端口相连通，真空泵37的进液端口与第二高压油管的出液端口相连通，第二高压油管的进液端口在依次贯穿推板14、推杆固定板13、支承板11、固定板10和下凹模2后，与下凹模2的顶面平齐并位于管件3的第一端的前方；
在补液装置38上还设置有补液端口。
作为优选的是，高压脉冲发生子单元包括高压变压器T、整流器UF、充电电阻R、开关S、辅助放电间隙F和储能电容C；
高压变压器T的原边线圈的两端分别与交流电压源AC的两端相连，高压变压器T的副边线圈的第一端依次通过整流器UF和充电电阻R与开关S的第一端相连，开关S的第二端同时与辅助放电间隙F的第一端和储能电容C的第一端相连，辅助放电间隙F的第二端与线圈4的第一端相连，线圈4的第二端、储能电容C的第二端和高压变压器T的副边线圈的第二端均与电源地相连。
作为优选的是，冲击单元包括固定架43、驱动片44、驱动杆45和座架46；
固定架43固定架设在座架46上；
固定架43为薄壁圆筒形结构，固定架43的第一端敞开，在固定架43的第二端的端面上开设有第二通孔；
线圈4为圆盘线圈，线圈4紧密固设在固定架43的开口端上并与固定架43同轴；
驱动片44为圆盘形结构，驱动片44设置在固定架43内并与固定架43同轴，驱动片44的第一端面与线圈4贴合，驱动杆45同轴固设在驱动片44的第二端面上，驱动杆45的自由端在穿过第二通孔后水平进入补料定管34内，并与补料定管34的第二端的端面平齐，驱动杆45的直径与管件3的内径相等；
驱动片44能够在线圈4所产生的电磁力的作用下，在固定架43内、自其第一端向第二端滑动，进而带动驱动杆45挤压管件3内的乳化液；
在固定架43内、其第二端面上沿着驱动杆45的圆周方向均匀设置有多个弹簧限位结构47，多个弹簧限位结构47用于在驱动杆45对管件3内的乳化液完成一次充分挤压后对驱动片44进行复位。
作为优选的是，所述管件复合成形装置还包括带式输送机48；
座架46通过夹块49固定在带式输送机48的输送带上，带式输送机48用于调整冲击单元的位置以使驱动杆45的自由端水平进入补料定管34，并与补料定管34的第二端的端面平齐。
作为优选的是，所述管件复合成形装置还包括液压机，液压机用于为组合式模具单元提供合模力和开模力以及在开模后对推板14施加向上的推力。
采用本发明所述的管件复合成形装置对管件进行成形包括管件预成形和管件最终成形两个阶段。在管件预成形阶段，加热单元、液压单元和轴向补料单元同时工作，加热单元对管件进行加热以提高管件变形能力、提高预成形效率。与此同时，控制轴向补料单元的轴向进给量和液压单元的充液速度以使管件得外壁起皱，即实现管件预成形。管件预成形能够有效地防止管件起死皱、屈曲和破裂等失效的发生。在管件最终成形阶段，加热单元、液压单元、电磁脉冲发生单元和冲击单元同时工作，通过液压单元控制管件的内压，以防止因管件内压过大而导致管件破裂以及因管件内压过小而导致管件无法成形。与此同时，通过电磁脉冲发生单元与冲击单元的协作，多次对管件内的乳化液进行高速率冲击，以使管件贴模成形。
本发明所述的管件复合成形装置，通过加热单元、液压单元、轴向补料单元、电磁脉冲发生单元和冲击单元的相互配合，对管件进行复合成形，在很大程度上弥补了现有管件内高压成形的一些不足之处，大大提高了管件的成形率，减少了管件起死皱、屈曲和破裂等失效情况的发生，可成形尺寸精度高、整体性好、具有高强度和高刚度的复杂管件。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的管件复合成形装置进行更详细的描述，其中：
图1为实施例所述的管件复合成形装置的结构示意图；
图2为实施例提及的组合式模具单元的结构示意图；
图3为实施例提及的轴向补料单元的结构示意图；
图4为实施例提及的液压单元的结构示意图；
图5为实施例提及的电磁脉冲发生单元的电路原理图；
图6为实施例提及的冲击单元与带式输送机的组合结构示意图；
图7为实施例提及的外壁起皱的管件的示意图；
图8为实施例提及的上模座板的主视图；
图9为实施例提及的上模座板的俯视图；
图10为实施例提及的上凹模的主视图；
图11为实施例提及的上凹模的俯视图；
图12为实施例提及的上凹模套板的主视图；
图13为实施例提及的上凹模套板的俯视图；
图14为实施例提及的上模垫板的主视图；
图15为实施例提及的上模垫板的俯视图；
图16为实施例提及的下凹模的主视图；
图17为实施例提及的下凹模的俯视图；
图18为实施例提及的下凹模套板的主视图；
图19为实施例提及的下凹模套板的俯视图；
图20为实施例提及的固定板的主视图；
图21为实施例提及的固定板的俯视图；
图22为实施例提及的支承板的主视图；
图23为实施例提及的支承板的俯视图；
图24为实施例提及的推杆固定板的主视图；
图25为实施例提及的推杆固定板的俯视图；
图26为实施例提及的推板的主视图；
图27为实施例提及的推板的俯视图；
图28为实施例提及的下模座板的主视图；
图29为实施例提及的下模座板的俯视图；
图30为实施例提及的支架与镶块组合体的正视图；
图31为实施例提及的支架与镶块组合体的左视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的管件复合成形装置作进一步说明。
实施例：下面结合图1～图31详细地说明本实施例。
本实施例所述的管件复合成形装置包括组合式模具单元、加热单元、液压单元、轴向补料单元、电磁脉冲发生单元和冲击单元；
组合式模具单元包括上凹模1和下凹模2，在上凹模1的底面上内陷设置有上形腔，在下凹模2的顶面上内陷设置有下形腔，上凹模1与下凹模2上下相对且固设，待成形的管件3水平夹持在上凹模1与下凹模2之间，上形腔与下形腔共同构成组合式模具单元的形腔；
加热单元用于将管件3加热至预定的温度；
液压单元用于向达到预定温度的管件3内注入乳化液，以使管件3达到变形临界点，并在管件3成形后回收乳化液；
轴向补料单元用于对处于变形临界点的管件3施加轴向压力，以使管件3的外壁起皱；
电磁脉冲发生单元包括高压脉冲发生子单元和线圈4，二者构成电气回路；
冲击单元用于在线圈4所产生的电磁力的作用下，通过管件3内的乳化液对外壁起皱的管件3施加冲击力，使管件3发生径向膨胀，直至管件3贴合于组合式模具单元的形腔。
本实施例的组合式模具单元还包括上模座板5、上模垫板6、上凹模套板7、下凹模套板8、套筒9、固定板10、支承板11、推杆12、推杆固定板13、推板14和下模座板15；
在下模座板15的顶面上设置有第一垫块16和第二垫块17，支承板11、固定板10、下凹模2、上凹模1和上模座板5通过第一垫块16和第二垫块17自下而上地堆叠在下模座板15上；
上凹模套板7套设在上凹模1上，上模垫板6套设在上凹模套板7上，上凹模1与上凹模套板7、上凹模套板7与上模垫板6均咬合设置，上凹模套板7和上模垫板6的顶面均与上模座板5的底面相接，上模垫板6固设在上模座板5上，在开、合模的过程中，上凹模1通过上凹模套板7和上模垫板6与上模座板5联动；
下凹模套板8套设在下凹模2上，套筒9套设在下凹模套板8上，下凹模2与下凹模套板8、下凹模套板8与套筒9均咬合设置，下凹模套板8和套筒9的底面均与固定板10的顶面相接；
在固定板10的顶面上设置有第一滑块座18和第二滑块座19，第一滑块座18和第二滑块座19分别位于固定板10的两侧；
第一滑块座18和第二滑块座19的结构相同，第一滑块座18包括底板和侧板，在底板的顶面上设置有滑槽和两个定位斜盲孔，底板的内端与套筒9的外壁相接，侧板竖直设置在底板的外端上；
在第一滑块座18和第二滑块座19的滑槽内分别设置有第一滑块20和第二滑块21，第一滑块20和第二滑块21均内置有两个贯穿斜滑道，在上模垫板6上设置有第一斜导柱22、第二斜导柱、第三斜导柱和第四斜导柱23，第一斜导柱22～第四斜导柱23的上端均内置于上模垫板6，第一斜导柱22和第二斜导柱的下端在分别穿过第一滑块20的两个贯穿斜滑道后，分别***第一滑块座18的两个定位斜盲孔，第三斜导柱和第四斜导柱23的下端在分别穿过第二滑块21的两个贯穿斜滑道后，分别***第二滑块座19的两个定位斜盲孔；
在第一滑块座18和第二滑块座19的侧板上分别设置有第一限位螺钉24和第二限位螺钉25，每个限位螺钉用于在合模的过程中限定其对应滑块的初始位置，使该滑块对应的两个斜导柱的下端能够分别进入该滑块的两个贯穿斜滑道；
在上模座板5的两侧分别向下延伸设置有第一限位板26和第二限位板27，第一限位板26和第二限位板27用于在合模后分别扣紧第一滑块20和第二滑块21；
在下模座板15的中部、自其顶面至底面竖直设置有第一通孔，推板14和推杆固定板13自下而上地堆叠在下模座板15上并位于第一垫块16与第二垫块17之间，推板14覆盖第一通孔的上端，推杆12的下端内置于推杆固定板13，推杆12的上端在依次贯穿支承板11、固定板10和下凹模2后与下形腔的底面平齐；
推杆固定板13与支承板11的间距为推杆固定板13的最大上升高度。
在本实施例中，第一限位板26和第二限位板27均采用斜面设计，每个滑块的与其对应限位板的接触面也采用了斜面设计。如此设置，能够增加限位板对滑块的扣紧效果。
在本实施例中，第一限位板26和第二限位板27均通过内螺钉固设在上模座板5上，上模座板5与上模垫板6通过内螺钉固设，固定板10、支承板11、第一垫块16与下模座板15通过内螺钉固设，固定板10、支承板11、第二垫块17与下模座板15通过内螺钉固设；
固定板10与支承板11通过第一直导柱28、第二直导柱、第三直导柱和第四直导柱29定位，第一直导柱28～第四直导柱29的下端均内置于支承板11，第一直导柱28和第二直导柱的上端在贯穿固定板10后***第一滑块座18，第三直导柱和第四直导柱29的上端在贯穿固定板10后***第二滑块座19；
推杆固定板13与推板14通过第五直导柱30、第六直导柱、第七直导柱和
第八直导柱31定位，第五直导柱30～第八直导柱31均竖直设置在下模座板15的顶面上，第五直导柱30和第六直导柱、第七直导柱和第八直导柱31分别位于第一通孔的两侧，第五直导柱30～第八直导柱31的上端在依次贯穿推板14和推杆固定板13后与支承板11的底面相接，在推杆固定板13和推板14的内部均设置有与第五直导柱30～第八直导柱31相匹配的导套。
本实施例的加热单元包括第一加热棒～第八加热棒；
第一加热棒～第四加热棒内置于上凹模1并贴近管件3，用于通过上凹模1间接为管件3加热；
第五加热棒～第八加热棒内置于下凹模2并贴近管件3，用于通过下凹模2间接为管件3加热。
本实施例的轴向补料单元包括液压缸32、补料推杆33和补料定管34；
组合式模具单元还包括镶块35和支架36，镶块35固设在下模座板15的顶面上，镶块35的内端嵌入第一垫块16中，镶块35的外端超出下模座板15的边缘，支架36竖直固设在镶块35的外端上；
液压缸32固定在支架36上，用于控制补料推杆33的轴向进给；
补料推杆33的自由端在贯穿第一滑块20后，依次经过上模垫板6与套筒9的间隙、上凹模套板7与下凹模套板8的间隙和上凹模1与下凹模2的间隙，并与管件3的第一端面相接；
补料定管34的第一端固定内置于第二滑块21，补料定管34的第二端在贯穿第二滑块21后，依次经过上模垫板6与套筒9的间隙、上凹模套板7与下凹模套板8的间隙和上凹模1与下凹模2的间隙，并与管件3的第二端面相接；
补料推杆33的直径与管件3的外径相等，补料定管34的内、外径分别与管件3的内、外径相等。
在本实施例中，补料推杆33的外壁紧贴第一滑块20、上模垫板6与套筒9、上凹模套板7与下凹模套板8、上凹模1与下凹模2，补料定管34的管壁紧贴第二滑块21、上模垫板6与套筒9、上凹模套板7与下凹模套板8、上凹模1与下凹模2。
本实施例的液压单元包括真空泵37、补液装置38、增压泵39、单向阀40、密封转换接头41、输液头42、第一高压油管和第二高压油管；
补液装置38的出液端口依次通过增压泵39、单向阀40和密封转换接头41与输液头42的进液端口相连通，输液头42的出液端口与第一高压油管的进液端口相连通，第一高压油管的出液端口在依次贯穿支架36和补料推杆33后与补料推杆33的自由端平齐；
补液装置38的进液端口与真空泵37的出液端口相连通，真空泵37的进液端口与第二高压油管的出液端口相连通，第二高压油管的进液端口在依次贯穿推板14、推杆固定板13、支承板11、固定板10和下凹模2后，与下凹模2的顶面平齐并位于管件3的第一端的前方；
在补液装置38上还设置有补液端口。
在本实施例中，真空泵37用于在管件成形后将管件3内的乳化液回收至补液装置38，补液装置38用于储存和收集乳化液，并在乳化液不足时从外界补充乳化液，增压泵39用于控制乳化液的压强和流速，以调整成形过程中管件3的内压，单向阀40用于防止乳化液回流以及限制乳化液流速。
本实施例的高压脉冲发生子单元包括高压变压器T、整流器UF、充电电阻R、开关S、辅助放电间隙F和储能电容C；
高压变压器T的原边线圈的两端分别与交流电压源AC的两端相连，高压变压器T的副边线圈的第一端依次通过整流器UF和充电电阻R与开关S的第一端相连，开关S的第二端同时与辅助放电间隙F的第一端和储能电容C的第一端相连，辅助放电间隙F的第二端与线圈4的第一端相连，线圈4的第二端、储能电容C的第二端和高压变压器T的副边线圈的第二端均与电源地相连。
本实施例的冲击单元包括固定架43、驱动片44、驱动杆45和座架46；
固定架43固定架设在座架46上；
固定架43为薄壁圆筒形结构，固定架43的第一端敞开，在固定架43的第二端的端面上开设有第二通孔；
线圈4为圆盘线圈，线圈4紧密固设在固定架43的开口端上并与固定架43同轴；
驱动片44为圆盘形结构，驱动片44设置在固定架43内并与固定架43同轴，驱动片44的第一端面与线圈4贴合，驱动杆45同轴固设在驱动片44的第二端面上，驱动杆45的自由端在穿过第二通孔后水平进入补料定管34内，并与补料定管34的第二端的端面平齐，驱动杆45的直径与管件3的内径相等；
驱动片44能够在线圈4所产生的电磁力的作用下，在固定架43内、自其第一端向第二端滑动，进而带动驱动杆45挤压管件3内的乳化液；
在固定架43内、其第二端面上沿着驱动杆45的圆周方向均匀设置有多个弹簧限位结构47，多个弹簧限位结构47用于在驱动杆45对管件3内的乳化液完成一次充分挤压后对驱动片44进行复位。
本实施例所述的管件复合成形装置还包括带式输送机48；
座架46通过夹块49固定在带式输送机48的输送带上，带式输送机48用于调整冲击单元的位置以使驱动杆45的自由端水平进入补料定管34，并与补料定管34的第二端的端面平齐。
本实施例所述的管件复合成形装置还包括液压机，液压机用于为组合式模具单元提供合模力和开模力以及在开模后对推板14施加向上的推力。
本实施例所述的管件复合成形装置采用了全新设计的组合式模具单元，配合加热单元、液压单元、轴向补料单元、电磁脉冲发生单元和冲击单元可提高管件的成形速度和效率，可提高管件的贴模性，增强管件的塑性成形能力，改善管件成形过程中的屈曲、破裂和折叠等问题，最终可成形尺寸精度高、整体性好、具有高强度和高刚度的复杂管件。除此之外，本实施例所述的管件复合成形装置还具有以下几个优点：
1、全新设计的组合式模具单元可以在普通的液压机上使用，解决了现有的管件内高压成形技术只能在专门的管件内高压成形设备上应用的问题，降低了管件内高压成形的设备投入成本和生产条件的门槛，为管件内高压成形技术的发展和普及提供了现实可能。
2、结合了全新设计的磁脉冲成形***，即电磁脉冲发生单元和冲击单元，磁脉冲成形技术的加入解决了以往管件成形过程中存在的成形速率慢和效率低的问题，不仅提高了管件的成形率，而且改善了管件成形过程中屈曲、破裂和折叠等失效情况，大大增加了今后管件成形的经济效益。
3、结合了全新设计的液压单元，可以更好地控制管件成形过程中的充液速度，为管件提供更为合理的内压，从而提高成形管件的成形精度，提高成形管件的强度和刚度，并且实现了管件内高压成形过程中的乳化液循环利用，不仅节约了生产成本，而且节能环保。
4、结合了全新设计的轴向补料单元，该轴向补料单元可以独立工作或拆装，无需依托液压机使管件的成形条件更为灵活。
5、结合了全新设计的加热单元，增强了管件的塑性变形能力，解决了以往管件成形过程难以成形、成形不均匀等问题，使成形管件的尺寸精度和整体性能够得到进一步的提高。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (10)
1.一种管件复合成形装置，其特征在于，所述管件复合成形装置包括组合式模具单元、加热单元、液压单元、轴向补料单元、电磁脉冲发生单元和冲击单元；
组合式模具单元包括上凹模(1)和下凹模(2)，在上凹模(1)的底面上内陷设置有上形腔，在下凹模(2)的顶面上内陷设置有下形腔，上凹模(1)与下凹模(2)上下相对且固设，待成形的管件(3)水平夹持在上凹模(1)与下凹模(2)之间，上形腔与下形腔共同构成组合式模具单元的形腔；
加热单元用于将管件(3)加热至预定的温度；
液压单元用于向达到预定温度的管件(3)内注入乳化液，以使管件(3)达到变形临界点，并在管件(3)成形后回收乳化液；
轴向补料单元用于对处于变形临界点的管件(3)施加轴向压力，以使管件(3)的外壁起皱；
电磁脉冲发生单元包括高压脉冲发生子单元和线圈(4)，二者构成电气回路；
冲击单元用于在线圈(4)所产生的电磁力的作用下，通过管件(3)内的乳化液对外壁起皱的管件(3)施加冲击力，使管件(3)发生径向膨胀，直至管件(3)贴合于组合式模具单元的形腔。
2.如权利要求1所述的管件复合成形装置，其特征在于，组合式模具单元还包括上模座板(5)、上模垫板(6)、上凹模套板(7)、下凹模套板(8)、套筒(9)、固定板(10)、支承板(11)、推杆(12)、推杆固定板(13)、推板(14)和下模座板(15)；
在下模座板(15)的顶面上设置有第一垫块(16)和第二垫块(17)，支承板(11)、固定板(10)、下凹模(2)、上凹模(1)和上模座板(5)通过第一垫块(16)和第二垫块(17)自下而上地堆叠在下模座板(15)上；
上凹模套板(7)套设在上凹模(1)上，上模垫板(6)套设在上凹模套板(7)上，上凹模(1)与上凹模套板(7)、上凹模套板(7)与上模垫板(6)均咬合设置，上凹模套板(7)和上模垫板(6)的顶面均与上模座板(5)的底面相接，上模垫板(6)固设在上模座板(5)上，在开、合模的过程中，上凹模(1)通过上凹模套板(7)和上模垫板(6)与上模座板(5)联动；
下凹模套板(8)套设在下凹模(2)上，套筒(9)套设在下凹模套板(8)上，下凹模(2)与下凹模套板(8)、下凹模套板(8)与套筒(9)均咬合设置，下凹模套板(8)和套筒(9)的底面均与固定板(10)的顶面相接；
在固定板(10)的顶面上设置有第一滑块座(18)和第二滑块座(19)，第一滑块座(18)和第二滑块座(19)分别位于固定板(10)的两侧；
第一滑块座(18)和第二滑块座(19)的结构相同，第一滑块座(18)包括底板和侧板，在底板的顶面上设置有滑槽和两个定位斜盲孔，底板的内端与套筒(9)的外壁相接，侧板竖直设置在底板的外端上；
在第一滑块座(18)和第二滑块座(19)的滑槽内分别设置有第一滑块(20)和第二滑块(21)，第一滑块(20)和第二滑块(21)均内置有两个贯穿斜滑道，在上模垫板(6)上设置有第一斜导柱(22)、第二斜导柱、第三斜导柱和第四斜导柱(23)，第一斜导柱(22)～第四斜导柱(23)的上端均内置于上模垫板(6)，第一斜导柱(22)和第二斜导柱的下端在分别穿过第一滑块(20)的两个贯穿斜滑道后，分别***第一滑块座(18)的两个定位斜盲孔，第三斜导柱和第四斜导柱(23)的下端在分别穿过第二滑块(21)的两个贯穿斜滑道后，分别***第二滑块座(19)的两个定位斜盲孔；
在第一滑块座(18)和第二滑块座(19)的侧板上分别设置有第一限位螺钉(24)和第二限位螺钉(25)，每个限位螺钉用于在合模的过程中限定其对应滑块的初始位置，使该滑块对应的两个斜导柱的下端能够分别进入该滑块的两个贯穿斜滑道；
在上模座板(5)的两侧分别向下延伸设置有第一限位板(26)和第二限位板(27)，第一限位板(26)和第二限位板(27)用于在合模后分别扣紧第一滑块(20)和第二滑块(21)；
在下模座板(15)的中部、自其顶面至底面竖直设置有第一通孔，推板(14)和推杆固定板(13)自下而上地堆叠在下模座板(15)上并位于第一垫块(16)与第二垫块(17)之间，推板(14)覆盖第一通孔的上端，推杆(12)的下端内置于推杆固定板(13)，推杆(12)的上端在依次贯穿支承板(11)、固定板(10)和下凹模(2)后与下形腔的底面平齐；
推杆固定板(13)与支承板(11)的间距为推杆固定板(13)的最大上升高度。
3.如权利要求2所述的管件复合成形装置，其特征在于，第一限位板(26)和第二限位板(27)均通过内螺钉固设在上模座板(5)上，上模座板(5)与上模垫板(6)通过内螺钉固设，固定板(10)、支承板(11)、第一垫块(16)与下模座板(15)通过内螺钉固设，固定板(10)、支承板(11)、第二垫块(17)与下模座板(15)通过内螺钉固设；
固定板(10)与支承板(11)通过第一直导柱(28)、第二直导柱、第三直导柱和第四直导柱(29)定位，第一直导柱(28)～第四直导柱(29)的下端均内置于支承板(11)，第一直导柱(28)和第二直导柱的上端在贯穿固定板(10)后***第一滑块座(18)，第三直导柱和第四直导柱(29)的上端在贯穿固定板(10)后***第二滑块座(19)；
推杆固定板(13)与推板(14)通过第五直导柱(30)、第六直导柱、第七直导柱和第八直导柱(31)定位，第五直导柱(30)～第八直导柱(31)均竖直设置在下模座板(15)的顶面上，第五直导柱(30)和第六直导柱、第七直导柱和第八直导柱(31)分别位于第一通孔的两侧，第五直导柱(30)～第八直导柱(31)的上端在依次贯穿推板(14)和推杆固定板(13)后与支承板(11)的底面相接，在推杆固定板(13)和推板(14)的内部均设置有与第五直导柱(30)～第八直导柱(31)相匹配的导套。
4.如权利要求3所述的管件复合成形装置，其特征在于，加热单元包括第一加热棒～第八加热棒；
第一加热棒～第四加热棒内置于上凹模(1)并贴近管件(3)，用于通过上凹模(1)间接为管件(3)加热；
第五加热棒～第八加热棒内置于下凹模(2)并贴近管件(3)，用于通过下凹模(2)间接为管件(3)加热。
5.如权利要求4所述的管件复合成形装置，其特征在于，轴向补料单元包括液压缸(32)、补料推杆(33)和补料定管(34)；
组合式模具单元还包括镶块(35)和支架(36)，镶块(35)固设在下模座板(15)的顶面上，镶块(35)的内端嵌入第一垫块(16)中，镶块(35)的外端超出下模座板(15)的边缘，支架(36)竖直固设在镶块(35)的外端上；
液压缸(32)固定在支架(36)上，用于控制补料推杆(33)的轴向进给；
补料推杆(33)的自由端在贯穿第一滑块(20)后，依次经过上模垫板(6)与套筒(9)的间隙、上凹模套板(7)与下凹模套板(8)的间隙和上凹模(1)与下凹模(2)的间隙，并与管件(3)的第一端面相接；
补料定管(34)的第一端固定内置于第二滑块(21)，补料定管(34)的第二端在贯穿第二滑块(21)后，依次经过上模垫板(6)与套筒(9)的间隙、上凹模套板(7)与下凹模套板(8)的间隙和上凹模(1)与下凹模(2)的间隙，并与管件(3)的第二端面相接；
补料推杆(33)的直径与管件(3)的外径相等，补料定管(34)的内、外径分别与管件(3)的内、外径相等。
6.如权利要求5所述的管件复合成形装置，其特征在于，液压单元包括真空泵(37)、补液装置(38)、增压泵(39)、单向阀(40)、密封转换接头(41)、输液头(42)、第一高压油管和第二高压油管；
补液装置(38)的出液端口依次通过增压泵(39)、单向阀(40)和密封转换接头(41)与输液头(42)的进液端口相连通，输液头(42)的出液端口与第一高压油管的进液端口相连通，第一高压油管的出液端口在依次贯穿支架(36)和补料推杆(33)后与补料推杆(33)的自由端平齐；
补液装置(38)的进液端口与真空泵(37)的出液端口相连通，真空泵(37)的进液端口与第二高压油管的出液端口相连通，第二高压油管的进液端口在依次贯穿推板(14)、推杆固定板(13)、支承板(11)、固定板(10)和下凹模(2)后，与下凹模(2)的顶面平齐并位于管件(3)的第一端的前方；
在补液装置(38)上还设置有补液端口。
7.如权利要求6所述的管件复合成形装置，其特征在于，高压脉冲发生子单元包括高压变压器T、整流器UF、充电电阻R、开关S、辅助放电间隙F和储能电容C；
高压变压器T的原边线圈的两端分别与交流电压源AC的两端相连，高压变压器T的副边线圈的第一端依次通过整流器UF和充电电阻R与开关S的第一端相连，开关S的第二端同时与辅助放电间隙F的第一端和储能电容C的第一端相连，辅助放电间隙F的第二端与线圈(4)的第一端相连，线圈(4)的第二端、储能电容C的第二端和高压变压器T的副边线圈的第二端均与电源地相连。
8.如权利要求7所述的管件复合成形装置，其特征在于，冲击单元包括固定架(43)、驱动片(44)、驱动杆(45)和座架(46)；
固定架(43)固定架设在座架(46)上；
固定架(43)为薄壁圆筒形结构，固定架(43)的第一端敞开，在固定架(43)的第二端的端面上开设有第二通孔；
线圈(4)为圆盘线圈，线圈(4)紧密固设在固定架(43)的开口端上并与固定架(43)同轴；
驱动片(44)为圆盘形结构，驱动片(44)设置在固定架(43)内并与固定架(43)同轴，驱动片(44)的第一端面与线圈(4)贴合，驱动杆(45)同轴固设在驱动片(44)的第二端面上，驱动杆(45)的自由端在穿过第二通孔后水平进入补料定管(34)内，并与补料定管(34)的第二端的端面平齐，驱动杆(45)的直径与管件(3)的内径相等；
驱动片(44)能够在线圈(4)所产生的电磁力的作用下，在固定架(43)内、自其第一端向第二端滑动，进而带动驱动杆(45)挤压管件(3)内的乳化液；
在固定架(43)内、其第二端面上沿着驱动杆(45)的圆周方向均匀设置有多个弹簧限位结构(47)，多个弹簧限位结构(47)用于在驱动杆(45)对管件(3)内的乳化液完成一次充分挤压后对驱动片(44)进行复位。
9.如权利要求8所述的管件复合成形装置，其特征在于，所述管件复合成形装置还包括带式输送机(48)；
座架(46)通过夹块(49)固定在带式输送机(48)的输送带上，带式输送机(48)用于调整冲击单元的位置以使驱动杆(45)的自由端水平进入补料定管(34)，并与补料定管(34)的第二端的端面平齐。
10.如权利要求9所述的管件复合成形装置，其特征在于，所述管件复合成形装置还包括液压机，液压机用于为组合式模具单元提供合模力和开模力以及在开模后对推板(14)施加向上的推力。
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2018
- 2018-12-04 CN CN201811473828.3A patent/CN109590372B/zh not_active Expired - Fee Related
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