大口徑三通管剛性塑性復(fù)合脹形成型模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于管材無切削加工技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種大口徑三通管剛性塑性復(fù)合脹形成型模具。
【背景技術(shù)】
[0002]管材脹形的種類很多，主要分為剛性脹形和軟模脹形兩類。剛性凸模脹形僅適用于形狀和尺寸精度要求不高的軸對稱脹形件的脹形加工。利用液體、氣體或彈性體作為傳壓介質(zhì)進(jìn)行脹形時，通稱為軟模脹形。液體可用油、乳化液或水，彈性體通常采用聚氨酯橡膠或天然橡膠。石蠟由于具有易于呈固體或液體狀的獨特特點，且可回收重復(fù)利用，也將其作為脹形傳壓介質(zhì)，并已在生產(chǎn)中取得了良好的技術(shù)效果。因此，根據(jù)傳壓介質(zhì)的不同，軟模脹形又可分為液壓脹形、氣壓脹形、橡膠脹形和石蠟脹形等。軟模脹形和剛性模脹形相比，特別適合于各種形狀復(fù)雜管件加工，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]在三通管脹形工藝中，管坯內(nèi)表面需作用非常大的脹形壓力。根據(jù)脹形壓力的產(chǎn)生方法和脹形沖頭的數(shù)目及結(jié)構(gòu)的不同，可把三通管塑性成形的方法相應(yīng)的分為三種:液體介質(zhì)擠壓脹形、塑性介質(zhì)復(fù)合沖頭擠壓脹形和塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓脹形三種。
[0004]如圖1所示，為現(xiàn)有的一種三通管液體介質(zhì)擠壓脹形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。該三通管液體介質(zhì)擠壓脹形模具由兩半模組成，管坯置于其中，內(nèi)部的液體通過專門的增壓系統(tǒng)提供內(nèi)壓力，其壓力值的大小與左右兩個沖頭的運(yùn)動無關(guān)，由左右沖頭提供擠壓力，平衡沖頭提供支管端部的平衡力，通過這三個力的協(xié)調(diào)作用，可使管坯在超高壓靜水壓力下脹形成形。該方法由于脹形壓力場分布最為均勻穩(wěn)定，所成形的產(chǎn)品質(zhì)量最好，但所需脹形壓力較大，需數(shù)百甚至數(shù)千兆帕，而普通液壓栗只能產(chǎn)生約30MPa的壓力，故需配置增壓系統(tǒng)，對控制技術(shù)的要求也很高，設(shè)備較昂貴。另外，液體介質(zhì)擠壓脹形成形不能應(yīng)用于如中碳鋼、大尺寸厚壁件等需要加熱以提高塑性、減小抗力的脹形加工。
[0005]如圖2所示，為現(xiàn)有的一種塑性介質(zhì)復(fù)合沖頭擠壓脹形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。該脹形模具的沖頭為一臺階形結(jié)構(gòu)，可對介質(zhì)和管壁兩端分別施壓。擠壓脹形時，沖頭前端首先進(jìn)入管坯內(nèi)對塑性介質(zhì)施壓，使支管模腔對應(yīng)管壁隆起產(chǎn)生脹形，當(dāng)沖頭臺階與管坯接觸時，產(chǎn)生擠壓力，管坯在內(nèi)壓力和擠壓力的共同作用下產(chǎn)生塑性變形，使支管不斷增長。
[0006]該脹形成形方法除具有沖頭結(jié)構(gòu)簡單、所需設(shè)備和裝置較少、操作便利等優(yōu)點外，還具有制件的壁厚比較均勻穩(wěn)定、變化幅度不大的優(yōu)點。由于擠壓沖頭、凹模、管坯及脹形介質(zhì)的尺寸關(guān)系決定著脹形的初始壓力，因此在成形過程中，脹形壓力的調(diào)整較為困難，只能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行，主要是通過告便擠壓沖頭的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。因此，對管坯的尺寸、材料及模具等方面的要求較為嚴(yán)格，使用中有很大的局限性。
[0007]如圖3所示，為現(xiàn)有的一種塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓脹形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。該脹形模具的內(nèi)壓力由脹形沖頭擠壓脹形介質(zhì)產(chǎn)生，其數(shù)值與擠壓沖頭無關(guān)而由脹形沖頭的運(yùn)動決定。脹形壓力的產(chǎn)生機(jī)理與塑性介質(zhì)復(fù)合沖頭擠壓脹形成形相似，二者的區(qū)別主要在于擠壓沖頭與脹形沖頭是否為一體。在塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓成形方法中，擠壓沖頭和脹形沖頭通過復(fù)合油缸驅(qū)動，實現(xiàn)分離。
[0008]與塑性介質(zhì)復(fù)合沖頭擠壓脹形成形相比較，塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓脹形模具的脹形沖頭的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動較為復(fù)雜，并需增添一套驅(qū)動脹形沖頭運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。
[0009]與液體介質(zhì)擠壓脹形方式相比，塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓脹形雖然沖頭運(yùn)動較為復(fù)雜，但避免了昂貴的液壓增壓系統(tǒng)，因此具有設(shè)備投資較小，并且生產(chǎn)率高、成形效果好的優(yōu)點，但其還存在沖頭的使用壽命較低、模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、且不能應(yīng)用于管坯尺寸太小的場入口 ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種大口徑三通管剛性塑性復(fù)合脹形成型模具，不僅能夠滿足三通管的脹形成形要求，而且同時結(jié)合剛性脹形和液壓脹形，能夠較好地控制三通管脹形變形的全過程。
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0012]—種大口徑三通管剛性塑性復(fù)合脹形成型模具，包括上半模和下半模，所述上半模和下半模之間設(shè)有呈圓管狀的成形型腔，所述成形型腔的兩端分別安裝有與其滑動配合的脹形擠壓沖頭，所述下半模上設(shè)有軸線與所述成形型腔的軸線垂直相交的支管成形腔，所述支管成型腔內(nèi)安裝有平衡沖頭，兩個所述脹形擠壓沖頭之間設(shè)有剛性脹形內(nèi)模，所述剛性脹形內(nèi)模包括分別位于兩端的推桿，兩根所述推桿之間設(shè)有與所述支管成型腔配合并用于驅(qū)動管坯脹形變形的成形內(nèi)模塊，所述成形內(nèi)模塊與兩根所述推桿之間通過雙鉸連桿相連，所述推桿的軸線與所述成形型腔的軸線平行并分別滑動配合安裝在對應(yīng)的所述脹形擠壓沖頭內(nèi)，且其中一根推桿上設(shè)有快速拆卸連接結(jié)構(gòu)；
[0013]兩根所述推桿之間設(shè)有輔助壓力機(jī)構(gòu)，所述輔助壓力機(jī)構(gòu)包括平衡桿，兩根所述推桿相向的一端端面上設(shè)有平衡滑孔，所述平衡桿的兩端分別滑動配合安裝在兩個所述平衡滑孔內(nèi)，且所述平衡桿的兩端分別套裝設(shè)有位于對應(yīng)的所述平衡滑孔內(nèi)的平衡彈簧；所述平衡桿與所述成形內(nèi)模塊之間設(shè)有輔助液壓缸。
[0014]進(jìn)一步，所述連桿機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述推桿與所述成形內(nèi)模塊之間的雙鉸連桿，所述推桿與所述成形內(nèi)模塊之間通過所述雙鉸連桿相連。
[0015]進(jìn)一步，所述推桿與所述脹形擠壓沖頭之間設(shè)有高壓密封結(jié)構(gòu)。
[0016]進(jìn)一步，設(shè)有所述快速拆卸連接結(jié)構(gòu)的所述推桿分體設(shè)置為兩段，其中一段所述推桿的端面中心設(shè)有一個錐形結(jié)合孔，另一段所述推桿的端面中心設(shè)有與所述錐形結(jié)合孔配合的錐形結(jié)合頭，且兩段所述推桿的端面之間設(shè)有防滑體。
[0017]進(jìn)一步，兩個所述平衡彈簧的阻尼系數(shù)相等。
[0018]進(jìn)一步，所述輔助液壓缸為多級液壓缸，所述多級液壓缸包括輔助活塞桿和至少兩級層疊套裝在一起并呈伸縮結(jié)構(gòu)的輔助液壓缸缸體，所述輔助活塞桿套裝在最內(nèi)層的輔助液壓缸缸體上，位于最外層的輔助液壓缸缸體與輔助活塞桿之間組成無桿腔，位于最內(nèi)層的輔助液壓缸缸體與輔助活塞桿之間組成活塞桿腔，相鄰兩級液壓缸缸體之間組成分級油腔，所述無桿腔、活塞桿腔和分級油腔上均設(shè)有與液壓源相連的油口 ；位于最外層的所述輔助液壓缸缸體固定安裝在所述平衡桿上，所述輔助活塞桿與所述成形內(nèi)模塊固定連接。
[0019]進(jìn)一步，相鄰兩級液壓缸缸體之間以及輔助活塞桿與最內(nèi)層液壓缸缸體之間，位于外層的液壓缸缸體的頂部設(shè)有徑向向內(nèi)延伸的內(nèi)擋環(huán)，位于內(nèi)層的液壓缸缸體/輔助活塞桿的底部設(shè)有徑向向外延伸的并與內(nèi)擋環(huán)配合的外擋環(huán)，所述內(nèi)擋環(huán)與內(nèi)層液壓缸缸體的外周壁之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述外擋環(huán)與外層液壓缸缸體的內(nèi)周壁之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。
[0020]進(jìn)一步，設(shè)置在所述活塞桿腔和分級油腔上的油口設(shè)置在所述內(nèi)擋環(huán)上。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]本發(fā)明的大口徑三通管剛性塑性復(fù)合脹形成型模具，通過在兩個脹形擠壓沖頭之間設(shè)置剛性脹形內(nèi)模，使用時，將管坯安放在成形型腔內(nèi)，將剛性脹形內(nèi)模對應(yīng)安