CN101322995A - 大直径管件内高压成形模具 - Google Patents

Abstract

大直径管件内高压成形模具，它涉及一种管件成形模具。本发明解决了现有的管件成型模具中的减力轴体无法用于弯曲轴线管件成形的问题，以及对于轴线较长管件采用全长度减力轴时浪费材料、加工难度大、重量大、装取零件困难和效率低等问题。本发明的两个凸模(9)分别设置在下模(10)上，两个凸模(9)相对的两个端面上分别开有台肩孔(20)，两个传力活塞(6)分别设置在两个凸模(9)的台肩孔(20)内，两个第一传力键(3)分别安装在两个第一传力键安装孔(21)内，两个第一传力键(3)与两个第一传力键安装孔(21)紧配合。本发明可用于弯曲轴线管件的成形，节省材料、便于加工、重量小、效率高、结构合理、有效降低了水平缸所需的推力、便于零件装取和适于批量生产等优点。

Description

大直径管件内高压成形模具

技术领域

本发明涉及一种管件成形模具，属于机械制造技术领域。

背景技术

在航空、航天和舰船等领域一些关键部件中，常见大直径的中空零件，如横截面周长达300～1500mm甚至更大的薄壁中空变截面构件，最大的当量直径达300～500mm。此类零件截面形状多变，为适应飞行器和舰船结构紧凑的要求，或为满足气体和液体稳定快速传输的功能性要求，零件轴线往往为曲线，因此加工制造难度很大。在汽车、火车等运输工具的轻量化结构制造中，也经常采用管材和型材通过内高压成形制造变截面构件，使不同部位满足相应的承载要求，而不增加零件壁厚和重量，这些零件也多为曲线轴线零件。上述中空零件传统制造工艺一般需先冲压多个半片，再焊接成整体，由于焊缝多，焊接质量难以保证，内壁焊漏难以清理、焊缝导致疲劳性能差、焊接导致零件变形，影响零件使用性能，并且存在工序多、效率低的问题。而采用内高成形技术则可克服传统工艺的这些缺点，制造整体无焊缝的高性能高精度零件。在内高压成形过程中，需先将管材放入带有型腔的模具(凹模)中，再采用水平缸推动两个凸模将管材两个端部密封，然后对管材内部注入高压液体，通过液体压力使管材变形并贴靠到凹模内壁成形为零件。在大直径零件成形时，由于内压力很大，将对密封冲头产生很大的反作用力，因此水平缸的推力往往高达数百吨，比如直径300mm管材，在60MPa的内压下成形，其密封冲头受到的液压反力达424吨，而一般内高压成形机配备的水平缸仅200～300吨，如果增大水平缸吨位，则增加内高压成形机造价和运行能量损耗，有的零件成形需要的内压达到100MPa以上，对水平缸吨位的要求更高。授权公告号为CN2841179Y、授权公告日为2006年11月29日的实用新型专利公开了《一种用于内高压成形中的减力装置》，该实用新型专利提出采用一种减力轴体，通过减少侧推装置与产生压力的液体接触的面积来减少侧推力的装置，该减力轴体需置入管材内部，减力轴体两端需被含入两个密封冲头内，并能在密封冲头中自如滑动且与冲头之间实现密封，这些条件使这样的减力轴体难以用于弯曲轴线中空零件的成形，因此主要局限于轴线为直线或接近直线的零件成形，同时由于减力轴需被两端凸模同时含住，对于轴线较长的零件，全长度减力轴加工难度大、浪费材料、重量大、效率低，并且零件装取困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的管件成型模具中的减力轴体无法用于弯曲轴线管件成形的问题，以及对于轴线较长管件采用全长度减力轴时浪费材料、加工难度大、重量大、装取零件困难和效率低等问题，进而提供一种大直径管件内高压成形模具。

本发明的技术方案是：大直径管件内高压成形模具包括上模、下模和两个水平缸，它还包括两个第一传力键、至少两个第一密封圈、两个传力活塞、至少两个第二密封圈和两个凸模，所述两个凸模分别设置在下模的上端面的两端，所述两个凸模相对的两个端面上分别开有台肩孔，所述两个传力活塞分别设置在两个凸模的台肩孔内，所述两个传力活塞的大直径部分与两个凸模的台肩孔的大孔径部分分别设有至少一个第一密封圈，所述两个传力活塞的小直径部分与两个凸模的台肩孔的小孔径部分分别设有至少一个第二密封圈，所述两个水平缸分别安装在两个凸模远离的两个端面上，所述两个凸模的上端面上安装有上模，所述上模与两个凸模相接触的端面上开有两个第一传力键安装孔，所述两个凸模上分别开有与上模的两个第一传力键安装孔相对应的侧向通过孔，所述两个传力活塞上分别开有与两个凸模的侧向通过孔相对应的挡孔，所述两个第一传力键的上端分别安装在上模上的两个第一传力键安装孔内，所述两个第一传力键与上模上的两个第一传力键安装孔紧配合，所述两个第一传力键的下端分别穿过两个凸模上的侧向通过孔设置在两个传力活塞的挡孔内，所述两个凸模远离两端的上端面上分别开有L形高压输入孔，所述两个传力活塞上开有中心孔，所述每个凸模上的侧向通过孔与每个第一传力键之间具有间隙。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的大直径管件两端的凸模中各设有一个传力活塞，传力活塞将液压反力传递给模具，并通过模具形成封闭力系；大直径管件两端凸模的方位、角度可以随管件要求任意变化且无需同轴；大直径管件两端凸模之间的距离可长可短，节省了减力轴耗费的材料；大直径管件两端凸模仅塞入管件很短的距离，只要能够实现密封即可，因此大直径管件成形后，只需将凸模略退回很小的行程，即可将其由模具中取出，适于批量生产。综上本发明可用于弯曲轴线管件的成形，节省材料、便于加工、重量小、效率高、结构合理、有效降低了水平缸所需的推力、便于零件装取和适于批量生产等优点。本发明尤其适用于采用小吨位、结构紧凑的水平缸进行大直径弯曲轴线管件内高压成形中，大直径管件轴线长度较大时本发明的优势愈加显著。

附图说明

图1是本发明合模前整体结构主视剖视图，图2是图1的右视图，图3是本发明合模后整体结构主视剖视图，图4是图3的右视图，图5是轴线为S形的大直径管件的外形图，图6是轴线为V形的大直径管件的外形图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式包括上模2、下模10、两个水平缸13、内高压成形机和大直径管件12，它还包括两个第一传力键3、至少两个第一密封圈4、两个传力活塞6、至少两个第二密封圈7和两个凸模9，所述两个凸模9分别设置在下模10的上端面的两端，所述两个凸模9相对的两个端面上分别开有台肩孔20，所述两个传力活塞6分别设置在两个凸模9的台肩孔20内，所述两个传力活塞6的大直径部分与两个凸模9的台肩孔20的大孔径部分分别设有至少一个第一密封圈4，所述两个传力活塞6的小直径部分与两个凸模9的台肩孔20的小孔径部分分别设有至少一个第二密封圈7，所述两个水平缸13分别安装在两个凸模9远离的两个端面上，所述两个凸模9的上端面上安装有上模2，所述上模2与两个凸模9相接触的端面上开有两个第一传力键安装孔21，所述两个凸模9上分别开有与上模2的两个第一传力键安装孔21相对应的侧向通过孔22，所述两个传力活塞6上分别开有与两个凸模9的侧向通过孔22相对应的挡孔23，所述两个第一传力键3的上端分别安装在上模2上的两个第一传力键安装孔21内，所述两个第一传力键3与上模2上的两个第一传力键安装孔21紧配合，所述两个第一传力键3的下端分别穿过两个凸模9上的侧向通过孔22设置在两个传力活塞6的挡孔23内，所述两个凸模9远离两端的上端面上分别开有L形高压输入孔24，所述两个传力活塞6上开有中心孔26，所述每个凸模9上的侧向通过孔22与每个第一传力键3之间具有间隙，所述上模2安装在内高压成形机的滑块14上，所述下模10安装在内高压成形机的工作台11上，所述大直径管件12的两端分别安装在两个凸模9相对的两个端面上。

具体实施方式二：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，所述第一密封圈4的个数为2～6个。如此设置，密封效果更好，结构更为合理。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二的不同点在于，所述第二密封圈7的个数为2～4个。如此设置，密封效果更好，结构更为合理。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三的不同点在于，它还增加有两个定位螺钉5，所述两个定位螺钉5位于两个第一传力键3之间，所述两个定位螺钉5的下端分别安装在两个传力活塞6的上端面上，且两个定位螺钉5的上端分别置于两个凸模9的侧向通过孔22内。如此设置，便于凸模脱模时将传力活塞带出，结构更为合理。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四的不同点在于，它还增加有两个第二传力键16和两个推力器27，所述下模10与两个凸模9相接触的端面上开有两个第二传力键安装孔17，所述两个凸模9上分别开有与下模10的两个第二传力键安装孔17相对应的侧向通过孔18，所述两个传力活塞6上分别开有与两个凸模9的侧向通过孔18相对应的挡孔19，所述两个第二传力键16的下端分别安装在下模10上的两个第二传力键安装孔17内，所述两个第二传力键16与下模10上的两个第二传力键安装孔17过渡配合，所述两个第二传力键16的上端分别穿过两个凸模9上的侧向通过孔18设置在两个传力活塞6的挡孔19内，所述下模10的下端面上开有两个推力器安装台肩孔25，所述两个推力器27分别安装在下模10的两个推力器安装台肩孔25内，且两个推力器27的上端分别抵在两个第二传力键16的下端面上。如此设置，有效消除传力活塞受到的偏载，结构更为合理。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

工作原理(参见图1～图6)：本发明在合模前，将下模10安装在内高压成形机的工作台11上，大直径管件12放在下模10中，两个凸模9分别由水平缸13推入到与大直径管件12两端接触；上模2安装在内高压成形机的滑块14上，第一传力键3和第二传力键16分别安装在上模2和下模10中；当模具合模时，内高压成形机的滑块14带动上模2向下移动与下模10合模，此时第一传力键3插入传力活塞6中，推力器27向上推动第二传力键16使之插入传力活塞6中，然后在水平缸13的推动下凸模9与大直径管件12端部实现密封，再通过高压输入孔24向凸模9中注入高压液体，高压液体通过传力活塞的中心孔进入大直径管件内部，由于传力活塞与凸模之间由密封圈密封，因此在大直径管件内部能够形成一定的压力，使大直径管件发生变形达到内高压成形的目的；当内高压成形结束，上模2随内高压成形机的滑块14向上移动开模后，推力器27向下将第二传力键16由传力活塞6中拉出，在凸模9随水平缸13退回的同时通过传力活塞6上的定位螺钉5带动传力活塞6一起退回。由于传力活塞6与凸模9之间非固定连接，传力活塞6将受到内压形成的推力作用，该推力将通过第一传力键3和第二传力键16传给上模2和下模10，而不会作用到水平缸13上。采用本发明可有效降低水平缸受到的液压反力，达到采用小吨位水平缸成形大直径管件的目的。本发明可用于弯曲轴线管件的成形。

Claims (5)

1、一种大直径管件内高压成形模具，它包括上模(2)、下模(10)和两个水平缸(13)，其特征在于它还包括两个第一传力键(3)、至少两个第一密封圈(4)、两个传力活塞(6)、至少两个第二密封圈(7)和两个凸模(9)，所述两个凸模(9)分别设置在下模(10)的上端面的两端，所述两个凸模(9)相对的两个端面上分别开有台肩孔(20)，所述两个传力活塞(6)分别设置在两个凸模(9)的台肩孔(20)内，所述两个传力活塞(6)的大直径部分与两个凸模(9)的台肩孔(20)的大孔径部分分别设有至少一个第一密封圈(4)，所述两个传力活塞(6)的小直径部分与两个凸模(9)的台肩孔(20)的小孔径部分分别设有至少一个第二密封圈(7)，所述两个水平缸(13)分别安装在两个凸模(9)远离的两个端面上，所述两个凸模(9)的上端面上安装有上模(2)，所述上模(2)与两个凸模(9)相接触的端面上开有两个第一传力键安装孔(21)，所述两个凸模(9)上分别开有与上模(2)的两个第一传力键安装孔(21)相对应的侧向通过孔(22)，所述两个传力活塞(6)上分别开有与两个凸模(9)的侧向通过孔(22)相对应的挡孔(23)，所述两个第一传力键(3)的上端分别安装在上模(2)上的两个第一传力键安装孔(21)内，所述两个第一传力键(3)与上模(2)上的两个第一传力键安装孔(21)紧配合，所述两个第一传力键(3)的下端分别穿过两个凸模(9)上的侧向通过孔(22)设置在两个传力活塞(6)的挡孔(23)内，所述两个凸模(9)远离两端的上端面上分别开有L形高压输入孔(24)，所述两个传力活塞(6)上开有中心孔(26)，所述每个凸模(9)上的侧向通过孔(22)与每个第一传力键(3)之间具有间隙。

2、根据权利要求1所述大直径管件内高压成形模具，其特征在于所述第一密封圈(4)的个数为2～6个。

3、根据权利要求1所述大直径管件内高压成形模具，其特征在于所述第二密封圈(7)的个数为2～4个。

4、根据权利要求1所述大直径管件内高压成形模具，其特征在于它还包括两个定位螺钉(5)，所述两个定位螺钉(5)位于两个第一传力键(3)之间，所述两个定位螺钉(5)的下端分别安装在两个传力活塞(6)的上端面上，且两个定位螺钉(5)的上端分别置于两个凸模(9)的侧向通过孔(22)内。

5、根据权利要求4所述大直径管件内高压成形模具，其特征在于它还包括两个第二传力键(16)和两个推力器(27)，所述下模(10)与两个凸模(9)相接触的端面上开有两个第二传力键安装孔(17)，所述两个凸模(9)上分别开有与下模(10)的两个第二传力键安装孔(17)相对应的侧向通过孔(18)，所述两个传力活塞(6)上分别开有与两个凸模(9)的侧向通过孔(18)相对应的挡孔(19)，所述两个第二传力键(16)的下端分别安装在下模(10)上的两个第二传力键安装孔(17)内，所述两个第二传力键(16)与下模(10)上的两个第二传力键安装孔(17)过渡配合，所述两个第二传力键(16)的上端分别穿过两个凸模(9)上的侧向通过孔(18)设置在两个传力活塞(6)的挡孔(19)内，所述下模(10)的下端面上开有两个推力器安装台肩孔(25)，所述两个推力器(27)分别安装在下模(10)的两个推力器安装台肩孔(25)内，且两个推力器(27)的上端分别抵在两个第二传力键(16)的下端面上。

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