CN113231526B - 一种大口径筒形件内压自动成形装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大口径筒形件内压自动成形装置及方法，包括液压***、平台、安装在平台上的模具和设置在模具两端的冲头，冲头包括：冲头本体，其为多层圆台结构，多层圆台结构包括第一圆台和第二圆台；冲头本体远离模具的一端与轴向推杆固定连接；第一圆台与管坯一端的内壁密封滑动连接；第二圆台与模具一端密封滑动连接并对筒形件施以轴向侧推力；伸缩轴，其设置在第一圆台近管坯一端的端面上，伸缩轴外径小于管坯内径。本发明节约了所需要的液压介质，进一步地减小了液压介质的压缩体积；使得管坯内压的变化更容易控制，从而防止由于压力变化梯度难以控制而导致的管坯屈曲、破裂或有害起皱的现象。

Description

一种大口径筒形件内压自动成形装置及方法
技术领域
本发明具体涉及一种大口径筒形件内压自动成形装置，本发明还具体涉及一种大口径筒形件内压自动成形方法。
背景技术
随着设备的大形化，筒形件的设计尺寸也日趋大形化，并且要求越来越高。现有技术中大口径筒形件在内压成形时，由于筒形件尺寸更大，其需要更多的液压介质和更高地内压。然而在高内压的情况下，液压介质自身被压缩，而液压介质体积缩小导致内压成形前期的压力变化梯度过缓，当液压介质被压缩到一定程度时难以被进一步压缩，又会导致此时的压力变化梯度过陡。这种情况使得内压变化难以控制，容易导致筒形件管坯屈曲、破裂或有害起皱。
另一方面，大口径筒形件需要注入更多的液压介质，在生产中造成了更多的液压介质的污染和浪费，使生产成本增高，液压介质消耗变大。
此外，对于大口径筒形件在内压成形，对于装备的密封能力提出了更高的要求，现有技术中普通的密封结构已经难以满足要求，存在耐热性不足、密封性不足、易老化、不易更换等问题。
因此需要一种大口径筒形件内压自动成形装置及方法，解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种大口径筒形件内压自动成形装置及方法，具有防止管坯屈曲、破裂或有害起皱的特点，并且本发明具有优秀的密封性能，同时还有生产成本低的特点，解决了现有技术中存在的不足。
一种大口径筒形件内压自动成形装置，包括液压***、平台、安装在平台上的模具和设置在模具两端的冲头，所述冲头包括：
冲头本体，其为多层圆台结构，所述多层圆台结构包括一体成形的第一圆台和第二圆台；所述冲头本体远离模具的一端与轴向推杆固定连接；
所述第一圆台与管坯一端的内壁密封滑动连接；
所述第二圆台与模具一端密封滑动连接并对筒形件施以轴向侧推力；
伸缩轴，其设置在所述第一圆台近管坯一端的端面上，所述伸缩轴外径小于所述管坯内径。
所述所述伸缩轴包括：
轴本体，其通过伸缩推杆与第一圆台连接；所述轴本体的截面半价略小于管坯
液压推杆，其一端固定第一圆台，另一端与轴本体可拆卸地连接。
在内压成形前，冲头从管坯两端密封好管坯，然后控制液压推杆推动轴本体知道两端冲头上的轴本体接触。然后对管坯内注入液压介质，所述液压介质采用乳化液，所述乳化液通过水和液压油混合乳化形成。采用这样的结构，在大口径筒形件自动成形时，节约了所需要的液压介质，进一步地减小了液压介质的压缩体积，从而使得管坯内压的变化更容易控制，从而防止由于压力变化梯度难以控制而导致的管坯屈曲、破裂或有害起皱的现象。
所述冲头本体沿其轴向开设有通长的油路，所述油路一端连接到管坯内，另一端连接液压***。
进一步的，所述液压***包括：
供液管路，其一端连接油路；
液压泵，其泵送液压介质到供液管路；
阀门，其设置在供液管路中，用于控制供液管路中的液压和流量；
控制模块，其用于控制所述轴向推杆、液压泵和阀门；
传感器，其设置在油路靠近管坯的一端，用于检测管坯内的压力。
所述液压***还包括：
废液桶，其用于收集使用过后的液压介质；
过滤器，其将废液桶内的废液过滤，然后通过液压泵重新利用。
所述模具上开设有废液槽，所述废液槽通过供液管路连接至废液桶。
在管坯内压成形时，控制模块通过阀门控制部分供液管路打开，使液压泵向管坯内充液增压；当成形完成后，控制模块通过阀门打开另一部分供液管路，使管坯内的使用后液压介质流入废液桶内。所述废液槽将模具内残留的液压介质收集到废液桶内，避免模具上残留的液压介质污染本装置。采用这样的结构，能够循环使用液压介质，降低了生产的成本，节约了液压介质。
进一步的，所述冲头还包括：密封台，其套设固定在第二圆台上；所述冲头本体通过密封台与模具过盈配合形成密封，密封台为中空的喇叭状结构，其连接模具的端面周长小于另一端的端面周长；所述密封台的圆周面为具有弧度的曲面；密封台包括无氧铜密封台和纯铝密封台。
所述密封台通过喇叭状的结构，使冲头在轴向推进管坯时，能够密封整个模具，并且随着推进的距离越大，其密封效果越好，所述密封台采用无氧铜和/或纯铝材质，具有的高弹性、高耐磨性和适宜的机械强度，满足了高压情况下的密封需求。并且当密封台到使用寿命之后，可以对其进行更换而不影响整个装置的密封性，方便高效。
进一步的，所述冲头还包括：密封圈，其套设在所述第一圆台的凹槽上，所述第一圆台通过密封圈与管坯内壁过盈配合，从而密封滑动连接；密封圈为中空密封圈，其中空部分充有荧光剂。
进一步的，本装置还包括检漏灯，其设置在平台靠近冲头的一端，用于检测密封圈中的荧光剂。
密封圈在使用中容易出现老化和破损的情况，在很多时候并不能即使发现，导致装置的密封性能下降，而通过在密封圈中加入荧光剂，在每次使用前使用检漏灯对密封圈进行检查，可以通过荧光剂渗漏与否来判断密封圈的密封情况。采用这样的结构，能够更快捷更加直观地判断本装置的密封圈的状态。
进一步的，所述传感器包括：
液压传感器，其设置在油路靠近管坯的一端；
推力传感器，其设置在第二圆台与管坯接触的一端；
位移传感器，其设置在冲头上。
进一步的，所述冲头上接触管坯的位置还设置有阻尼块。
采用这样的结构，阻尼块可以防止冲头对管坯的测推力快速增大而导致管坯变形起皱。
另一方面，一种大口径筒形件内压自动成形方法，应用于上述装置上，包括如下步骤：
步骤，准备好自动成形装置，将管坯放入对应的模具中，然后使用检漏灯检查冲头上密封圈的状态，然并检查密封台的状态；然后根据管坯和模具的不同设定好控制模块不同的压力曲线和轴向进给力曲线；
步骤，控制轴向推杆将冲头推至起始位置，使第一圆台与管坯内壁密封，第二圆台端面与管坯接触，然后控制伸缩轴伸出，使两端冲头的伸缩轴接触，然后控制液压***向管坯预充液压介质；
步骤，控制模块控制冲头根据设定好的轴向进给力曲线向管坯施加轴向侧推力，控制模块同样根据设定好的压力曲线控制液压***增加对管坯内压成形；
步骤，待管坯成形后，液压***卸载，控制模块通过控制液压泵和阀门反向加载，将管坯内的液压介质排出至废液桶。
进一步的，所述步骤中，在施加轴向侧推力的过程中，控制模块通过位移传感器和推力传感器的反馈调整预设的轴向进给力。
进一步的，所述步骤中，在内压成形的过程中，控制模块通过压力传感器的反馈调整预设的轴向进给力。
控制两端的冲头以相同或不同的进给量对管坯进行补料，从而满足不同的生产需求，能够生产两端相同或不同的大口径筒形件。此外，通过推力传感器，本装置的冲头能够通过推力曲线来控制冲头的进给量和进给过程，通过位移传感器，可以通过位移量来控制冲头的进给量和进给过程。采用这样的方法，两种冲头进给控制模式丰富了本装置的成形方法，也提升了成形效果，可以根据管坯材料、长度和厚度的不同选用不同的冲头进给方式，从而达到更好地生产效果。
并且，本发明通过控制模块可以同时或独立分别控制冲头进给量和液压***，从而达到同步控制和不同步地控制的切换，使得控制更加精确，从而防止管坯出现屈曲、破裂或有害起皱。
本发明的有益效果为：
1.本发明在大口径筒形件自动成形时，节约了所需要的液压介质，进一步地减小了液压介质的压缩体积；
2.本发明使得管坯内压的变化更容易控制，从而防止由于压力变化梯度难以控制而导致的管坯屈曲、破裂或有害起皱的现象。
3.本发明能够循环使用液压介质，降低了生产的成本，节约了液压介质。
4.本发明满足了大口径筒形件内压成形装置在高压情况下的密封需求。
5.本发明能够更快捷更加直观地判断本装置的密封圈的状态，方便高效。
6.本发明控制两端的冲头以相同或不同的进给量对管坯进行补料，从而满足不同的生产需求，能够生产两端相同或不同的大口径筒形件。
7.本发明使用两种冲头进给控制模式，丰富了本装置的成形方法，也提升了成形效果，可以根据管坯材料、长度和厚度的不同选用不同的冲头进给方式，从而达到更好地生产效果。
8.发明通过控制模块可以同时或独立分别控制冲头进给量和液压***，从而达到同步控制和不同步地控制的切换，使得控制更加精确，从而防止管坯出现屈曲、破裂或有害起皱。
附图说明
图1为本发明一种大口径筒形件内压自动成形装置的结构示意图；
图2为本发明中模具沿其轴向的剖视图；
图3为本发明中冲头沿其轴向的剖视图；
附图标记：
1、平台；2、模具；21、废液槽；3、冲头；30、冲头本体；301、第一圆台；302、第二圆台；31、油路；32、密封台；33、密封圈；34、阻尼块；4、管坯；5、伸缩轴；51、轴本体；52、液压推杆；6、液压***；61、液压泵；62、供液管路；63、阀门；65、废液桶；66、过滤器。
具体实施方式
显然，下面所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
一种大口径筒形件内压自动成形装置，包括液压***6、平台1、安装在平台1上的模具2和设置在模具2两端的冲头3，所述冲头3包括：
冲头本体30，其为多层圆台结构，所述多层圆台结构包括一体成形的第一圆台301和第二圆台302；所述冲头本体30远离模具2的一端与轴向推杆固定连接；
所述第一圆台301与管坯4一端的内壁密封滑动连接；
所述第二圆台302与模具2一端密封滑动连接并对筒形件施以轴向侧推力；
伸缩轴5，其设置在所述第一圆台301近管坯4一端的端面上，所述伸缩轴5外径小于所述管坯4内径。
所述所述伸缩轴5包括：
轴本体51，其通过伸缩推杆与第一圆台301连接；所述轴本体51的截面半价略小于管坯4
液压推杆52，其一端固定第一圆台301，另一端与轴本体51可拆卸地连接。
在内压成形前，冲头3从管坯4两端密封好管坯4，然后控制液压推杆52推动轴本体51知道两端冲头3上的轴本体51接触。然后对管坯4内注入液压介质，所述液压介质采用乳化液，所述乳化液通过水和液压油混合乳化形成。采用这样的结构，在大口径筒形件自动成形时，节约了所需要的液压介质，进一步地减小了液压介质的压缩体积，从而使得管坯4内压的变化更容易控制，从而防止由于压力变化梯度难以控制而导致的管坯4屈曲、破裂或有害起皱的现象。
所述冲头本体30沿其轴向开设有通长的油路31，所述油路31一端连接到管坯4内，另一端连接液压***6。
所述液压***6包括：
供液管路62，其一端连接油路31；
液压泵61，其泵送液压介质到供液管路62；
阀门63，其设置在供液管路62中，用于控制供液管路62中的液压和流量；
控制模块，其用于控制所述轴向推杆、液压泵61和阀门63；
传感器，其设置在油路31靠近管坯4的一端，用于检测管坯4内的压力。
所述液压***6还包括：
废液桶65，其用于收集使用过后的液压介质；
过滤器66，其将废液桶65内的废液过滤，然后通过液压泵61重新利用。
所述模具2上开设有废液槽21，所述废液槽21通过供液管路62连接至废液桶65。
在管坯4内压成形时，控制模块通过阀门63控制部分供液管路62打开，使液压泵61向管坯4内充液增压；当成形完成后，控制模块通过阀门63打开另一部分供液管路62，使管坯4内的使用后液压介质流入废液桶65内。所述废液槽21将模具2内残留的液压介质收集到废液桶65内，避免模具2上残留的液压介质污染本装置。采用这样的结构，能够循环使用液压介质，降低了生产的成本，节约了液压介质。
所述冲头3还包括：密封台32，其套设固定在第二圆台302上；所述冲头本体30通过密封台32与模具2过盈配合形成密封，密封台32为中空的喇叭状结构，其连接模具2的端面周长小于另一端的端面周长；所述密封台32的圆周面为具有弧度的曲面；密封台32包括无氧铜密封台和纯铝密封台。
所述密封台32通过喇叭状的结构，使冲头3在轴向推进管坯4时，能够密封整个模具2，并且随着推进的距离越大，其密封效果越好，所述密封台32采用无氧铜和/或纯铝材质，具有的高弹性、高耐磨性和适宜的机械强度，满足了高压情况下的密封需求。并且当密封台32到使用寿命之后，可以对其进行更换而不影响整个装置的密封性，方便高效。
所述冲头3还包括：密封圈33，其套设在所述第一圆台301的凹槽上，所述第一圆台301通过密封圈33与管坯4内壁过盈配合，从而密封滑动连接；密封圈33为中空密封圈，其中空部分充有荧光剂。
本装置还包括检漏灯，其设置在平台1靠近冲头3的一端，用于检测密封圈33中的荧光剂。
密封圈33在使用中容易出现老化和破损的情况，在很多时候并不能即使发现，导致装置的密封性能下降，而通过在密封圈33中加入荧光剂，在每次使用前使用检漏灯对密封圈33进行检查，可以通过荧光剂渗漏与否来判断密封圈33的密封情况。采用这样的结构，能够更快捷更加直观地判断本装置的密封圈33的状态。
所述传感器包括：
液压传感器，其设置在油路31靠近管坯4的一端；
推力传感器，其设置在第二圆台302与管坯4接触的一端；
位移传感器，其设置在冲头3上。
所述冲头3上接触管坯4的位置还设置有阻尼块34。
采用这样的结构，阻尼块34可以防止冲头3对管坯4的测推力快速增大而导致管坯4变形起皱。
实施例2
一种大口径筒形件内压自动成形方法，应用于上述装置上，包括如下步骤：
步骤1，准备好自动成形装置，将管坯4放入对应的模具2中，然后使用检漏灯检查冲头3上密封圈33的状态，然并检查密封台32的状态；然后根据管坯4和模具2的不同设定好控制模块不同的压力曲线和轴向进给力曲线；
步骤2，控制轴向推杆将冲头3推至起始位置，使第一圆台301与管坯4内壁密封，第二圆台302端面与管坯4接触，然后控制伸缩轴5伸出，使两端冲头3的伸缩轴5接触，然后控制液压***6向管坯4预充液压介质；
步骤3，控制模块控制冲头3根据设定好的轴向进给力曲线向管坯4施加轴向侧推力，控制模块同样根据设定好的压力曲线控制液压***6增加对管坯4内压成形；
步骤4，待管坯成形后，液压***6卸载，控制模块通过控制液压泵61和阀门63反向加载，将管坯4内的液压介质排出至废液桶65。
所述步骤3中，在施加轴向侧推力的过程中，控制模块通过位移传感器和推力传感器的反馈调整预设的轴向进给力。
所述步骤3中，在内压成形的过程中，控制模块通过压力传感器的反馈调整预设的轴向进给力。
控制两端的冲头3以相同或不同的进给量对管坯4进行补料，从而满足不同的生产需求，能够生产两端相同或不同的大口径筒形件。此外，通过推力传感器，本装置的冲头3能够通过推力曲线来控制冲头3的进给量和进给过程，通过位移传感器，可以通过位移量来控制冲头3的进给量和进给过程。采用这样的方法，两种冲头3进给控制模式丰富了本装置的成形方法，也提升了成形效果，可以根据管坯4材料、长度和厚度的不同选用不同的冲头3进给方式，从而达到更好地生产效果。
并且，本发明通过控制模块可以同时或独立分别控制冲头3进给量和液压***6，从而达到同步控制和不同步地控制的切换，使得控制更加精确，从而防止管坯4出现屈曲、破裂或有害起皱。
本发明的有益效果为：
1.本发明在大口径筒形件自动成形时，节约了所需要的液压介质，进一步地减小了液压介质的压缩体积；
2.本发明使得管坯4内压的变化更容易控制，从而防止由于压力变化梯度难以控制而导致的管坯4屈曲、破裂或有害起皱的现象。
3.本发明能够循环使用液压介质，降低了生产的成本，节约了液压介质。
4.本发明满足了大口径筒形件内压成形装置在高压情况下的密封需求。
5.本发明能够更快捷更加直观地判断本装置的密封圈33的状态，方便高效。
6.本发明控制两端的冲头3以相同或不同的进给量对管坯4进行补料，从而满足不同的生产需求，能够生产两端相同或不同的大口径筒形件。
7.本发明使用两种冲头3进给控制模式，丰富了本装置的成形方法，也提升了成形效果，可以根据管坯4材料、长度和厚度的不同选用不同的冲头3进给方式，从而达到更好地生产效果。
8.发明通过控制模块可以同时或独立分别控制冲头3进给量和液压***6，从而达到同步控制和不同步地控制的切换，使得控制更加精确，从而防止管坯4出现屈曲、破裂或有害起皱。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种大口径筒形件内压自动成形装置，包括液压***(6)、平台(1)、安装在平台(1)上的模具(2)和设置在模具(2)两端的冲头(3)，其特征在于，所述冲头(3)包括：
冲头本体(30)，其为多层圆台结构，所述多层圆台结构包括一体成形的第一圆台(301)和第二圆台(302)；所述冲头本体(30)远离模具(2)的一端与轴向推杆固定连接；
所述第一圆台(301)与管坯(4)一端的内壁密封滑动连接；
所述第二圆台(302)与模具(2)一端密封滑动连接并对筒形件施以轴向侧推力；
伸缩轴(5)，其设置在所述第一圆台(301)近管坯(4)一端的端面上，所述伸缩轴(5)外径小于所述管坯(4)内径；
所述冲头本体(30)沿其轴向开设有通长的油路(31)，所述油路(31)一端连接到管坯(4)内，另一端连接液压***(6)。
2.根据权利要求1所述的一种大口径筒形件内压自动成形装置，其特征在于，所述液压***(6)包括：
供液管路(62)，其一端连接油路(31)；
液压泵(61)，其泵送液压介质到供液管路(62)；
阀门(63)，其设置在供液管路(62)中，用于控制供液管路(62)中的液压和流量；
控制模块，其用于控制所述轴向推杆、液压泵(61)和阀门(63)；
传感器，其设置在油路(31)靠近管坯(4)的一端，用于检测管坯(4)内的压力。
3.根据权利要求1所述的一种大口径筒形件内压自动成形装置，其特征在于，所述冲头(3)还包括：密封台(32)，其套设固定在第二圆台(302)上；所述冲头本体(30)通过密封台(32)与模具(2)过盈配合形成密封，密封台(32)为中空的喇叭状结构，其连接模具(2)的端面周长小于另一端的端面周长；所述密封台(32)的圆周面为具有弧度的曲面；密封台(32)包括无氧铜密封台和纯铝密封台。
4.根据权利要求1所述的一种大口径筒形件内压自动成形装置，其特征在于，所述冲头(3)还包括：密封圈(33)，其套设在所述第一圆台(301)的凹槽上，所述第一圆台(301)通过密封圈(33)与管坯(4)内壁过盈配合，从而密封滑动连接；密封圈(33)为中空密封圈，其中空部分充有荧光剂。
5.根据权利要求4所述的一种大口径筒形件内压自动成形装置，其特征在于，还包括检漏灯，其设置在平台(1)靠近冲头(3)的一端，用于检测密封圈(33)中的荧光剂。
6.根据权利要求2所述的一种大口径筒形件内压自动成形装置，其特征在于，所述传感器(64)包括：
液压传感器，其设置在油路(31)靠近管坯(4)的一端；
推力传感器，其设置在第二圆台(302)与管坯(4)接触的一端；
位移传感器，其设置在冲头(3)上。
7.一种大口径筒形件内压自动成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，准备好自动成形装置，将管坯(4)放入对应的模具(2)中，然后使用检漏灯检查冲头(3)上密封圈(33)的状态，然并检查密封台(32)的状态；然后根据管坯(4)和模具(2)的不同设定好控制模块不同的压力曲线和轴向进给力曲线；
步骤2，控制轴向推杆将冲头(3)推至起始位置，使第一圆台(301)与管坯(4)内壁密封，第二圆台(302)端面与管坯(4)接触，然后控制伸缩轴(5)伸出，使两端冲头(3)的伸缩轴(5)接触，然后控制液压***(6)向管坯(4)预充液压介质；
步骤3，控制模块控制冲头(3)根据设定好的轴向进给力曲线向管坯(4)施加轴向侧推力，控制模块同样根据设定好的压力曲线控制液压***(6)增加对管坯(4)内压成形；
步骤4，待管坯成形后，液压***(6)卸载，控制模块通过控制液压泵(61)和阀门(63)反向加载，将管坯(4)内的液压介质排出至废液桶(65)。
8.根据权利要求7所述的一种大口径筒形件内压自动成形方法，其特征在于，所述步骤3中，在施加轴向侧推力的过程中，控制模块通过位移传感器和推力传感器的反馈调整预设的轴向进给力。
9.根据权利要求7所述的一种大口径筒形件内压自动成形方法，其特征在于，所述步骤3中，在内压成形的过程中，控制模块通过压力传感器的反馈调整预设的轴向进给力。
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