專利名稱：一種變徑管件內(nèi)壓成形裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變徑管件加工成形裝置及方法。
背景技術(shù)：
結(jié)構(gòu)減重的主要途徑之一是采用"以空代實"的輕體結(jié)構(gòu)，不僅可實現(xiàn)減重節(jié)材的目的，又能充分利用材料的強度與剛度。內(nèi)高壓成形正是順應(yīng)這種需求而開發(fā)出來的一種空心變截面輕體構(gòu)件的先進制造工藝，可一次整體成形沿軸線截面有變化的空心構(gòu)件。與沖壓焊工藝相比，內(nèi)高壓成形有以下主要優(yōu)點提高組件的整體性，減少零件和模具數(shù)量，降低模具費用，可減少后續(xù)機械加工和組裝焊接量，提高強度與剛度，尤其是疲勞強度，降低生產(chǎn)成本；但是內(nèi)高壓成形的實現(xiàn)還需依賴于專用的成形設(shè)備，在該專用的成形設(shè)備上實現(xiàn)變徑管成形時，需要對合模及兩側(cè)加載等三者間匹配的控制，工作單元繁多，各參數(shù)間的合理匹配及各單元運行的可靠性給成形精度的控制帶來一定難度，且該專用成形設(shè)備的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有變徑管內(nèi)高壓成形的實現(xiàn)需要對合模及兩側(cè)加載等三者間匹配的精確控制，工作單元繁多，成形精度難以保證，加工成本高的問題，提供了一種變徑管件內(nèi)壓成形裝置及方法。 本發(fā)明裝置包括上沖頭、工作臺、柱塞缸、高壓油管、底座、模架、下沖頭、凹模、模
套和液壓增壓器，凹模由兩個對稱設(shè)置的半錐臺體構(gòu)成，凹模的中心軸線處設(shè)有凹模腔，凹模裝在模套中，模架的上端面設(shè)有型腔，凹模腔的中段設(shè)有變徑模腔，底座、下沖頭和模套
由下至上依次安裝在模架上的型腔中，且下沖頭的上端位于與其對應(yīng)的凹模腔中，上沖頭設(shè)置在凹模的上方，且上沖頭的下端位于與其對應(yīng)的凹模腔中，上沖頭的下端面的軸心處設(shè)有通油孔，上沖頭的側(cè)壁上設(shè)有與通油孔相通的進油孔，模架的底部設(shè)有液壓油孔，高壓油管的一端與液壓油孔連通，高壓油管的另一端與柱塞缸連通，柱塞缸的上端與工作臺的下端面連接，液壓增壓器的輸出端通過管路與上沖頭的進油孔連接。 本發(fā)明方法是通過以下步驟實現(xiàn)的步驟一 首先將底座、下沖頭和裝有凹模的模套由下至上依次安裝在模架上的型腔中，并將下沖頭的上端置于與其對應(yīng)的凹模腔中；步驟二 將管坯從凹模的上端裝入凹模腔中；將上沖頭的下端置于與其對應(yīng)的凹模腔中，且上沖頭的下端面將管坯的上端面封閉；步驟三將步驟一及步驟二完成的組件置于普通壓力機上的工作臺面上，工作臺的上端面與普通壓力機上的液壓缸連接；步驟四通過液壓缸驅(qū)動工作臺下行對上沖頭和柱塞缸同時施力，柱塞缸內(nèi)的活塞下移將液壓油通過油管經(jīng)液壓油孔推動底座和下沖頭上行；步驟五管坯在內(nèi)壓成形時，液壓增壓器通過上沖頭上的進油孔和通油孔向成形中的管坯的內(nèi)腔輸送液壓油并不斷增壓，直至管坯的外壁與凹模腔和變徑模腔的內(nèi)壁吻合，即完成變徑管件的內(nèi)壓成形；步驟六通過液壓缸驅(qū)動工作臺上行，且將上沖頭移出凹模腔的上端口，從模套中取出凹模并將其拆分開，即可取出成形的變徑管件。 本發(fā)明的優(yōu)點是一、利用本發(fā)明在普通壓力機上既可實現(xiàn)變徑管件的成形，與傳 統(tǒng)內(nèi)高壓成形所需專用設(shè)備相比，較易實現(xiàn)。本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)簡單，所需控制元件少，使 得成形精度得以保證，且成本明顯地降低。二、對于一般金屬材料而言，包括低碳鋼、不銹鋼 及鋁合金等，均可采用本發(fā)明裝置一次成形出所需尺寸的變徑管件，因此，本發(fā)明易于推廣 和應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明具體實施方式
一的結(jié)構(gòu)主剖視圖，圖2是本發(fā)明具體實施方式
二的 結(jié)構(gòu)主剖視圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式包括上沖頭1、工作臺2、 柱塞缸3、高壓油管4、底座5、模架6、下沖頭7、凹模8、模套9和液壓增壓器10，凹模8由兩 個對稱設(shè)置的半錐臺體構(gòu)成，凹模8的中心軸線處設(shè)有凹模腔8-1 ，凹模8裝在模套9中，模 架6的上端面設(shè)有型腔6-1，凹模腔8-1的中段設(shè)有變徑模腔8-2，底座5、下沖頭7和模套 9由下至上依次安裝在模架6上的型腔6-l中，且下沖頭7的上端位于與其對應(yīng)的凹模腔 8-1中，上沖頭1設(shè)置在凹模8的上方，且上沖頭1的下端位于與其對應(yīng)的凹模腔8-1中，上 沖頭1的下端面的軸心處設(shè)有通油孔1-1 ，上沖頭1的側(cè)壁上設(shè)有與通油孔1-1相通的進油 孔1-2，模架6的底部設(shè)有液壓油孔6-2，高壓油管4的一端與液壓油孔6-2連通，高壓油管 4的另一端與柱塞缸3連通，柱塞缸3的上端與工作臺2的下端面連接，液壓增壓器10的輸 出端通過管路與上沖頭1的進油孔1-2連接。本實施方式中，凹模8外表面上的母線與模 套9內(nèi)表面的母線之間的夾角a為3° 。
具體實施方式
二 結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一不同 的是所述裝置還增加有加熱裝置ll，加熱裝置11套裝在模套9的外表面上。這樣設(shè)計使 得常溫塑性較差的鎂合金、超硬鋁合金等材料的變徑管件也能利用本發(fā)明裝置得以實現(xiàn)。 其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式通過以下步驟實現(xiàn)的步 驟一 首先將底座5、下沖頭7和裝有凹模8的模套9由下至上依次安裝在模架6上的型腔 6-1中，并將下沖頭7的上端置于與其對應(yīng)的凹模腔8-l中；步驟二 將管坯14從凹模8的 上端裝入凹模腔8-l中；將上沖頭1的下端置于與其對應(yīng)的凹模腔8-l中，且上沖頭1的下 端面將管坯14的上端面封閉；步驟三將步驟一及步驟二完成的組件置于普通壓力機上的 工作臺面上，工作臺2的上端面與普通壓力機上的液壓缸13連接；步驟四通過液壓缸13
驅(qū)動工作臺2下行對上沖頭1和柱塞缸3同時施力，柱塞缸3內(nèi)的活塞下移將液壓油通過 油管4經(jīng)液壓油孔6-2推動底座5和下沖頭7上行；步驟五管坯14在內(nèi)壓成形時，液壓 增壓器IO通過上沖頭1上的進油孔l-2和通油孔1-1向成形中的管坯14的內(nèi)腔輸送液壓 油并不斷增壓，直至管坯14的外壁與凹模腔8-1和變徑模腔8-2的內(nèi)壁吻合，即完成變徑 管件的內(nèi)壓成形；步驟六通過液壓缸13驅(qū)動工作臺2上行，且將上沖頭1移出凹模腔8-1 的上端口，從模套9中取出凹模8并將其拆分開，即可取出成形的變徑管件。下沖頭7的行程可通過液壓缸13驅(qū)動柱塞缸3進行控制；上沖頭1的行程可直接通過壓力機上的液壓缸
13控制。
具體實施方式
四結(jié)合圖l說明本實施方式，本實施方式的步驟二中的管坯14為金屬材料。管坯14可以為低碳鋼、不銹鋼、鋁合金等金屬材料。其它步驟與具體實施方式
三相同。
權(quán)利要求
一種變徑管件內(nèi)壓成形裝置，所述裝置包括上沖頭(1)、工作臺(2)、柱塞缸(3)、高壓油管(4)、底座(5)、模架(6)、下沖頭(7)、凹模(8)、模套(9)和液壓增壓器(10)，凹模(8)由兩個對稱設(shè)置的半錐臺體構(gòu)成，凹模(8)的中心軸線處設(shè)有凹模腔(8-1)，凹模(8)裝在模套(9)中，模架(6)的上端面設(shè)有型腔(6-1)，其特征在于凹模腔(8-1)的中段設(shè)有變徑模腔(8-2)，底座(5)、下沖頭(7)和模套(9)由下至上依次安裝在模架(6)上的型腔(6-1)中，且下沖頭(7)的上端位于與其對應(yīng)的凹模腔(8-1)中，上沖頭(1)設(shè)置在凹模(8)的上方，且上沖頭(1)的下端位于與其對應(yīng)的凹模腔(8-1)中，上沖頭(1)的下端面的軸心處設(shè)有通油孔(1-1)，上沖頭(1)的側(cè)壁上設(shè)有與通油孔(1-1)相通的進油孔(1-2)，模架(6)的底部設(shè)有液壓油孔(6-2)，高壓油管(4)的一端與液壓油孔(6-2)連通，高壓油管(4)的另一端與柱塞缸(3)連通，柱塞缸(3)的上端與工作臺(2)的下端面連接，液壓增壓器(10)的輸出端通過管路與上沖頭(1)的進油孔(1-2)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變徑管件內(nèi)壓成形裝置，其特征在于所述裝置還包括加 熱裝置(ll)，加熱裝置(11)套裝在模套(9)的外表面上。
3. —種利用權(quán)利要求1所述裝置實現(xiàn)一種變徑管件內(nèi)壓成形方法，其特征在于所述方法是通過以下步驟實現(xiàn)的步驟一 首先將底座(5)、下沖頭(7)和裝有凹模(8)的模套(9) 由下至上依次安裝在模架(6)上的型腔(6-1)中，并將下沖頭(7)的上端置于與其對應(yīng)的凹模腔(8-1)中；步驟二 將管坯(14)從凹模(8)的上端裝入凹模腔(8-1)中；將上沖頭(1)的下端置于與其對應(yīng)的凹模腔(8-1)中，且上沖頭(1)的下端面將管坯(14)的上端面 封閉；步驟三將步驟一及步驟二完成的組件置于普通壓力機上的工作臺面上，工作臺(2) 的上端面與普通壓力機上的液壓缸(13)連接；步驟四通過液壓缸(13)驅(qū)動工作臺(2)下行對上沖頭(1)和柱塞缸(3)同時施力，柱塞缸(3)內(nèi)的活塞下移將液壓油通過油管(4)經(jīng)液壓油孔(6-2)推動底座(5)和下沖頭(7)上行；步驟五管坯(14)在內(nèi)壓成形時，液壓增壓器(10)通過上沖頭(1)上的進油孔(1-2)和通油孔(1-1)向成形中的管坯(14)的內(nèi) 腔輸送液壓油并不斷增壓，直至管坯(14)的外壁與凹模腔(8-1)和變徑模腔(8-2)的內(nèi)壁 吻合，即完成變徑管件的內(nèi)壓成形；步驟六通過液壓缸(13)驅(qū)動工作臺(2)上行，且將上 沖頭(1)移出凹模腔(8-1)的上端口，從模套(9)中取出凹模(8)并將其拆分開，即可取出 成形的變徑管件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種變徑管件內(nèi)壓成形方法，其特征在于所述步驟二中的管 坯(14)為金屬材料。
全文摘要
一種變徑管件內(nèi)壓成形裝置及方法，它涉及一種變徑管件成形裝置及方法。本發(fā)明為解決現(xiàn)有變徑管內(nèi)高壓成形的實現(xiàn)需要對合模及兩側(cè)加載等三者間匹配的控制，工作單元繁多，成形精度難以保證，加工成本較高的問題。裝置由上沖頭、工作臺、柱塞缸、高壓油管、底座、模架、下沖頭、凹模、模套和液壓增壓器組裝成具有變徑模腔的成型裝置；方法組裝底座、模架、下沖頭、裝有凹模和模套；管坯置于凹模腔中；上沖頭置于管坯上；利用普通壓力機上對管坯進行擠壓；液壓油推動底座和下沖頭上行；液壓增壓器向成形中的管坯的內(nèi)腔液體不斷增壓，直至管坯的外壁與凹模腔和變徑模腔的內(nèi)壁吻合，即完成變徑管件的內(nèi)壓成形；本發(fā)明用于變徑管管件的加工成形。
文檔編號B21D37/16GK101767140SQ201010032430
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者劉曉晶, 初冠南, 盧為, 李峰, 李超 申請人:哈爾濱理工大學(xué)