CN201201008Y - 一种内补液增压式管材液压胀形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内补液增压式的管材液压胀形装置，它是由增压活塞、增压缸体、密封圈、螺钉、上压板、下压板、定距圈和底座组成。其特征是：在不需要外部液压供液***前提下通过增压活塞挤压增压缸体中的液体为管材成形提供所需的液压力，同时通过增压活塞推动设置在增压缸体下端通孔中的空心阶梯轴式压头为成形管材提供轴向力；通过上、下压板把O型密封圈压紧在增压缸体和底座相应凹槽中实现对成形管材两端的高压密封；通过套装在上、下压板之间的定距圈控制胀形区长度；通过安装在与底座沉孔相通的水平通孔处的溢流阀和压力表组件控制管材成形压力大小。该装置具有结构简单新颖、对使用环境条件要求低、应用前景广泛等优点。

Description

一种内补液增压式管材液压胀形装置

技术领域

本实用新型涉及管材成形性能的测试、液压胀形加载路径的实验研究以及各种异形截面中空件的成形，属于管材内高压成形技术的测试、实验新设备，特别是一种内补液增压式管材液压胀形装置。

背景技术

管材液压胀形技术是将一定长度的薄壁金属管坯放入模具内，在内部液体(水、油)压力作用下，使管坯沿径向向外扩张、产生塑性变形的成形技术，也称内高压成形技术。它综合应用了弯曲、局部成形、挤胀复合成形等工艺对管材进行塑性成形加工，从而获得复杂的空心构件。与传统的机械加工工艺相比，管材液压胀形技术可以加工出形状复杂、重量轻、刚度好的零件，且可以有效的减少模具零件数量和成形工件的后续机械加工工序，因此管材液压胀形技术近年来在模具行业和汽车工业中得到了广泛的应用。

管材液压胀形的成败取决于合理的选择材质、合适的预成形、合理的加载路径等，所以在实施管材液压胀形工艺前，材料特性的检测及加载路径的确定是一项极其重要的工作，开发相应的装置与设备成为管材液压胀形技术领域的热点。

目前的管材液压胀形测试及实验设备通常采用“外控充液增压式”，即需要专用的、复杂的、昂贵的外部液压供给***来控制管材内液体介质，以保证成形所需的液压力，对设备和模具的自动化程度要求很高。此前已有人提出了一些液压胀形装置：如中国专利ZL95229851.1公开了一种用于液压胀形的一体成型机，它采用外部液压供给***为管材胀形提供液压力，该装置结构复杂、不能对成形管材施加轴向力、对使用的环境条件要求高；中国专利ZL00208694.8公开了一种内压成形机，外部液压供给***为成形管材提供液压力，同时需要配置一台压力机为对成形管材施加轴向力，通过合理匹配高压液体的压力与压力机滑块的轴向位移的来实现管材的顺利胀形。该装置采用两套独立控制***来控制管材成形过程，结构复杂、操作不便、应用成本高。

开发能在通用压力机上使用的、非外控充液增压式的管材液压胀形设备是今后的一个发展方向。中国专利ZL02104881.9公开了一种低压源内高压成形方法，通过推进活塞杆挤压成形腔的方法来增加成形液压力。该方法要求压力设备能提供两种力及两种运动：一个用于对管端进行密封，另一个用于推动活塞杆，对应用环境条件要求高；该方法未设置增压腔或直接将增压腔与成形腔做成一个整体，而活塞杆直径受成形管材直径的限制，大变形时会造成液压力增加不足的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要克服上述的不足，公开一种结构新颖、简单、易操作、造价低的一种内补液增压式的管材液压胀形装置。

本实用新型由增压活塞、增压缸体、Y型密封圈、压头、O型密封圈、上压板、定距圈、下压板、型芯、螺钉和底座组成。增压缸体为圆柱形，体内垂直于轴线开设成上端部大，下端部小阶梯形内腔，并相互贯通，在其下端部的端平面上开着一个以小内腔圆为内圆的环形凹槽；上压板和下压板的中心开有与小内腔圆对应的通孔且与环形凹槽同轴；在底座的上端部与下压板同轴的分别开有置放O型密封圈的凹槽和沉孔；O型密封圈分别置入增压缸体和底座的凹槽中，被上压板、下压板通过螺钉分别压紧在两个凹槽中；压头通过O型密封圈配置在增压缸体的增压腔和与其连接的上压板的通孔中；定距圈套装在上压板、下压板的***和增压缸体下部平面与底座的上端平面之间；型芯通过O型密封圈置放在底座沉孔中，沉孔的底端开有一个与其贯通的水平通孔。

所述的增压活塞，上端头与法兰设制成一体，下端头开设为环形台阶，Y型密封圈配装在该台阶上，其法兰以下的圆柱形直径和高度与增压缸的上部开设的内腔尺寸相对应。

所述的压头外形呈阶梯轴状，中间有一轴向小孔，压头一端略小于管材内径，另一端基本等于管材外径，两直径差形成了一个环形台阶，在压头的大直径端的端面开设有径向小槽，并与轴向小孔相通，径向小槽和轴向小孔将增压腔的高压液体引向管材成形腔。

所述的上压板、下压板呈环形状，外圆直径略小于增压缸体，内孔直径对应于增压缸体的下端部开设通孔的直径。

所述的定距圈外径尺寸与增压缸体的外径尺寸相对应，内径与上压板、下压板匹配配装，其高度根据被加工的管子的胀形区长度而定。

由于采用了上述装置结构，工作时，把液体注入增压缸体的内腔，把相应的成形模具置入增压缸体下部端平面和底座上端平面之间及定距圈中时，增压活塞在压力机滑块的推动下向下运动，使增压缸体中的液体受挤压而形成高压并向管内流动，管材在高压液体的作用下实现自由胀形；下行的增压活塞接触到压头时，压头可对成形管材施加轴向力，即实现管材的轴压胀形。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型具有结构简单、不需要外部液压供给***，操作方便、制造成本低，不需要特殊的设备、特殊的场地，可以直接在管材使用现场、销售现场测试管材的强度及成形性能，在普通的单动压力机上即可使用，对于小型、薄型空心件，甚至可以在平口钳上使用；

2、不仅可以对管材进行自由胀形、轴压胀形和异形截面中空件的加工，还可以应用于管材成形性能的测试、液压胀形加载路径的试验；

3、液体增压腔与管材成形腔设计为分开结构，使液体增压腔可以及时向管材成形腔内补充大量液体，且成形液压力大小不受成形管材直径的限制，增压可靠，可以成形大变形的中空件；改变增压活塞和增压缸体的增压腔直径，可以改变液压力变化的速率大小；

4、改变压头的长度或行程可以控制轴向力的起始作用时间；

5、改变溢流阀的溢流值，可以改成形过程中的压力。

附图说明

图1为本实用新型装配示意图；

图2为增压活塞示意图；

图3为压头示意图。

图中：1.增压活塞2.增压缸体3.Y型密封圈4.压头5.O型密封圈6.上压板7.管坯8.液体9.定距圈10.下压板11.型芯12.螺钉13.底座14.水平通孔15.法兰16.增压腔17.环形台阶(增压活塞)18.径向小槽19.轴向小孔20.大直径端21.环形台阶(压头)22.小直径端

以下结合附图和管材的几何参数：管长110mm，外径31.75mm，壁厚0.75mm为例作进一步说明实施方式。

具体实施方式

根据图1所示，本实用新型主要是由增压活塞1、增压缸体2、Y型密封圈3、压头4、O型密封圈5、上压板6、定距圈9、下压板10、型芯11、螺钉12和底座13组成，增压缸体2为圆柱形，体内垂直于轴线开设成上端部大，下端部小阶梯形内腔，并相互贯通，在其下端部的端平面上开着一个以小内腔圆为内圆的环形凹槽；上压板6和下压板10的中心开有与小内腔圆对应的通孔且与环形凹槽同轴；在底座13的上端部与下压板10同轴的分别开有置放O型密封圈5的凹槽和沉孔；O型密封圈5分别置入增压缸体2和底座13的凹槽中，被上压板6、下压板10通过螺钉12分别压紧在两个凹槽中；压头4外形为阶梯轴状，中心开有一个轴向通孔，其通过O型密封圈5配置在增压缸体2下端的小通孔中和与其连接的上压板6的通孔中；定距圈9套装在上压板6、下压板10的***和增压缸体2下部平面与底座13上端平面之间；型芯11通过O型密封圈5置放在底座13的沉孔中；这样当把被加工的管坯的两端分别通过O型密封圈5置入增压缸体2下端通孔与压头4形成的间隙中，和置入型芯11与底座13上端部开设的沉孔形成的间隙中时，比管坯内径略小的压头4的小直径端22***管坯一端，型芯11***管坯的另一端，防止管坯受轴向力时管端失稳起皱；O型密封圈5压紧在成形管坯外壁上时为管坯的初始密封状态，随着增压活塞不断地往下推进时，装置内液体压力不断增大，由于受到凹槽和压板的约束，O型密封圈5先接触液体的方向受到高压液体挤压，变形加剧，从而实现性能更可靠的高压自形密封；在底座13上端开有与下压板10的通孔同轴的沉孔，该沉孔的底端开有一个与其贯通的水平通孔14，用于接溢流阀和压力表组件，以便通过改变溢流阀的溢流值控制管材胀形时的压力；定距圈9套装在上压板6、下压板10的***、增压缸体2下部端平面和底座13上端平面之间，其高度根据被加工的管子的胀形区长度而定。

装置工作时，直接将管坯的两端分别置入增压缸体2下端部内腔与压头4形成的间隙中和置入型芯11与底座13上端部开设的沉孔所形成的间隙中，不安装压头4，活塞在外力作用下向下运动产生的高压液体直接流向管材内部，管材在高压液体的作用可以实现自由胀形；当加装压头4时，高压液体经压头4的径向小槽18和轴向小孔19流向管材内部，运动的活塞接触到压头4时，开始给管材施加轴向力，管材在液压力和轴向力的共同作用下实现轴压胀形；当把不同的成形模腔置入增压缸体2下部端平面与底座13上端平面之间及定距圈9中时，采用自由胀形和轴压胀形均可实现各种异形截面中空件的成形。

根据图2示意，增压活塞1上端头与法兰15设制连为一体，下端头开有环形台阶17，Y型密封圈3配装在该台阶17上，其法兰15以下的圆柱形直径和高度与增压缸体2的上部开设的增压腔16的直径、高度相对应。法兰15是便于在增压缸体增压腔16中装入和取出增压活塞1，环形台阶17上安装的Y型密封圈3用于对增压缸体2上部的增压腔16中的高压液体进行密封。

根据图3示意，压头4外形呈阶梯轴状，中间开着一个轴向通孔19，压头的小直径端22略小于管材内径，大直径端20基本等于管材外径，两直径差形成了一个环形台阶21，在压头的大直径端20的端面开设有径向小槽18，并与轴向通孔19相通，其作用是由径向小槽18和轴向通孔19将增压腔16中的高压液体引向管材成形腔；当运动的增压活塞1接触到压头4时，环形台阶21对管端施加轴向力，为了稳固管件、防止管端起皱，把压头4的小直径端22***被加工的管材的端部；改变压头4的长度或行程可以改变轴向力开始施加的时间。

Claims (3)

1、一种内补液增压式管材液压胀形装置，其特征是：它主要是由增压活塞(1)、增压缸体(2)、Y型密封圈(3)、压头(4)、O型密封圈(5)、上压板(6)、定距圈(9)、下压板(10)、型芯(11)、螺钉(12)和底座(13)组成，增压缸体(2)为圆柱形，体内垂直于轴线开设成上端部大、下端部小阶梯形内腔，并相互贯通，在其下端部的端平面上开着一个以小内腔圆为内圆的环形凹槽；上压板(6)和下压板(10)的中心开有与小内腔圆对应的通孔且与环形凹槽同轴；在底座(13)的上端部与下压板(10)同轴的分别开有置放O型密封圈(5)的凹槽和沉孔；O型密封圈(5)分别置入在增压缸体(2)和底座(13)的凹槽中，被上压板(6)、下压板(10)通过螺钉(12)分别压紧在两个凹槽中；压头(4)通过O型密封圈(5)配置在增压缸体(2)的增压腔(16)和与其连接的上压板(6)的通孔中，定距圈(9)套装在上压板(6)、下压板(10)的***和增压缸体(2)下部平面与底座(13)上端平面之间；型芯(11)通过O型密封圈(5)置放在底座(13)的沉孔中，沉孔的底端开有一个与其贯通的水平通孔(14)。

2、根据权利要求1所述的一种内补液增压式管材液压胀形装置，其特征是：所述的增压活塞(1)上端头与法兰(15)设制为一体，下端头有环形台阶(17)，Y型密封圈(3)配装在该台阶(17)上，该增压活塞(1)配装在增压缸体(2)的上端部大内腔中。

3、根据权利要求1所述的一种内补液增压式管材液压胀形装置，其特征是：所述的压头(4)外形呈阶梯轴状，中间带有一轴向小孔(19)，压头一端略小于管材内径，另一端基本等于管材外径，两直径差形成了一个环形台阶(21)，在压头的大直径端(20)的端面开设有径向小槽(18)，并与轴向小孔(19)相通。

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