CN101927299A - 机械式管件胀形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械式管件胀形装置，包括机架主体、主压力油缸、上模块、下模块、密闭液压注头、液压系统、夹紧控制开关和电控系统，所述密闭液压注头设置在上模块和下模块的左右两侧，其特征在于，还包括曲臂连杆机构和导向机构，所述曲臂连杆机构分别与主压力油缸、机架主体和上模块铰接；所述导向机构一端与机架主体固定连接，另一端与上模块固定连接。本发明可增大设备的成形力且与大吨位液压设备对管件内高压胀形起到同等的效果，从而降低设备的购置成本，同时机械式装置的作用又提高了生产效率。和同类设备相比，性能满足生产要求，但体积小，能耗低，成本是其10％～20％。

Description

机械式管件胀形装置

技术领域

本发明涉及一种空心管件内高压胀形装置，具体地说是一种机械式管件胀形装置。

背景技术

进入20世纪90年代，由于燃料和原材料成本的原因及环保法规对废气排放的严格限制，使汽车结构的轻量化显得日益重要。除了采用轻体材料外，减轻重量的另一个重要途径就是在结构上采用以空代实和变截面等强构件，即对于承受以弯曲或扭转载荷为主的构件，采用空心结构既可以减轻重量、节约材料，又可以充分利用材料的强度和刚度。管件的内高压成形正是在这样的背景下开发出来的一种制造空心轻体构件的先进制造技术。此项技术在欧美发达国家已得到广泛的研究和应用，尤其是在汽车领域的应用，其成形内压力一般为200～400Mpa，对于特殊的零件其成形内压力可达1000Mpa，这根据加工材料的屈服强度、塑性、管厚和要求胀形量以及零件的最终形状要求而定。

简单的成形过程就是通过加压装置对封闭在模腔中内部充满液体的管件施加一定的压力，使液体具有极高内压力并流动，迫使管壁向内腔形状的空间流动而成形，最高的内压可以达到4000MPa。国内汽车行业首先接触到的主要是德国公司的产品，因此习惯称这种成形技术为内高压胀形。管件内高压成形技术的关键就在于：控制压力介质在高压下的流动状态，包括应力的分布、粘滞度、变形后的响应、层流的扰动等与关键的成形力有关。而关键成形力FU包括对模力FZ、摩擦力FR以及密封力FD，并且：FU＝FZ+FR+FD。其中对模力FZ＝工件投影面积×最高内压力。而对中空的细长工件成形时，长度方向材料会有塑性变形，则作用在工件末端的轴向力会因为作用於整个部件的摩擦力而减少，就必须提高轴向力。当轴向力超过关键成形力FU时，便会出现管壁不规则压缩的不稳定现象。

目前现有的管件内高压胀形主要采用大吨位液压机设备胀形，不仅设备引进成本高，而且对生产能耗和现场场地的要求也高。

因此设计出一种可以替代大吨位液压机实现空心管件变截面胀形的工艺装备，以降低设备购置成本，提高生产效率，成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题一种成本低、效率高，且能替代现有的大吨位液压机实现空心管件胀形的机械式管件胀形装置，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

一种机械式管件胀形装置，包括机架主体、主压力油缸、上模块、下模块、密闭液压注头、液压系统、夹紧控制开关和电控系统，所述密闭液压注头设置在上模块和下模块的左右两侧，其特征在于，还包括曲臂连杆机构和导向机构，所述曲臂连杆机构分别与主压力油缸、机架主体和上模块铰接；所述导向机构一端与机架主体固定连接，另一端与上模块固定连接。

由以上公开的技术方案可知，本发明由主压力油缸通过机械式的机构——曲臂连杆机构，将压力稳定并放大到上模块上增强了胀形时的合模力并注入液压油以完成工艺。开始工作时，通过电控系统打开模具，先将同截面的弯管或者直管通过型面的定位放入胀形模具中定位，模具下型腔始终浸没在油中，放入下型腔的管子自然注满了油。再打开主压力油缸的液压开关，释放压力，通过高精度的导向机构传输，此时曲臂连杆机构的上端在主压力油缸的压力下向下移动，直至活动连杆的位置由原来的法向状态转化成横向位置，而另两个连杆位置则成为一直线并与固定在设备箱体上的最大的两根承重固定轴承在同一线，将主压力油缸压力完全传导在上模块，并有曲臂连杆机构承担了额外的反作用力，数倍放大了主缸的压力，而当主压力油缸的行程到位后，恰好是胀形模具的合模状态，此时启动液压夹紧系统，使液压注头到模具的两端预留空间内，该距离的长度可以用来调节加压过程中的压力持续性，增加模腔的密闭性，当液压注头压紧后，上述主压力油缸的行程，导向机构行程及液压注头的到位情况完全由高精度传感器的反馈信号来控制，整个电控系统的自动化率高，有效的提高了生产效率，在得到所有传感器的到位反馈信号后，液压系统便自动向模腔内注入高压，直至空心管件的材料变形，慢慢的贴合到胀形模具的型腔上，最终完成胀形工艺，在模腔内的压力达到预设值后并保压一定时间后，液压系统及主缸的压力系统都将断开，整个替代大吨位压力机合模力的系统将反向运动，模具也将被打开，完成胀形的变截面管件将浮上液压油缸，而当所有传感器反馈向上到位信号后，操作者便可安全地将管件取出。

本发明机械式管件胀形装置具有如下优点：

1.适用于汽车各类管件内增压胀形，成本低，成型质量稳定尺寸精度有保证。

2.设备初期投入及生产费用低，可大幅缩减生产场地面积。

3.生产能耗低，生产效率明显提高。

由于增加的该套装置可增大设备的成形力且与大吨位液压设备对管件内高压胀形起到同等的效果，从而降低设备的购置成本，同时机械式装置的作用又提高了生产效率。和同类设备相比，性能满足生产要求，但体积小，能耗低，成本是其10％～20％。

附图说明

图1为本发明机械式管件胀形装置的剖面主视图；

图2为图1中胀形装置的侧面剖视图，其主要显示了曲臂连杆机构所在的剖面。

图3为图1中胀形装置的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式进一步说明本发明。

如图1～3所示，本发明机械式管件胀形装置，包括机架主体1、主压力油缸2、上模块3、下模块4、密闭液压注头5、曲臂连杆机构6、导向机构7、液压系统、夹紧控制开关和电控系统，所述密闭液压注头5设置在上模块3和下模块4的左右两侧，所述曲臂连杆机构分别与主压力油缸2、机架主体1和上模块3铰接；所述导向机构7一端与机架主体1固定连接，另一端与上模块3固定连接。

所述机架主体1包括底板101、立柱102和侧板103。

所述主压力油缸2，用固定板与整个胀形装置的机架主体1结合起来，用于输出合模状态下所需的合模力以及保证合模状态的位置。

所述曲臂连杆机构6有一对，对称设置在主压力油缸2的下方。其包括六个可活动的杠杆及两个固定的轴承。如图1、2所示，所述曲臂连杆机构6包括第一连杆601、第二连杆602和第三连杆603，所述第一连杆601的一端与主压力油缸2铰接，所述第二连杆602的一端与上模块3铰接，所述第三连杆603的一端与机架主体1铰接，所述第一连杆601、第二连杆602、第三连杆603的另一端通过销轴604相互铰接。

进一步，所述曲臂连杆机构6还包括上轴承座605、下轴承座607、侧轴承座609；所述上轴承座605与主压力油缸2固定连接，所述第一连杆601的一端通过第一销轴606与上轴承座605铰接；所述下轴承座607与上模块3固定连接，所述第三连杆603的一端通过第三销轴608与下轴承座607铰接；所述侧轴承座609与机架主体1固定连接，所述第二连杆602的一端通过第四销轴610与侧轴承座609铰接。

侧板103上固定设有连杆固定块104，第三连杆的上端通过两个固定轴承固定于连杆固定块104上，从而与整台胀形装置的侧板103连接在一起，将主压力油缸2输出的合模力传导到上模块3。

所述导向机构7为滑块联合导向机构，其包括导套定位块701、导套702和导柱703，所述导套定位块701通过焊接块704固定在机架主体的立柱102上，所述导套702固定设置于导套固定块701上，所述导套702内设有通孔，所述导柱703通过导柱固定法兰705固定于上模块3上，所述导柱703伸入到导套702的通孔内可相对导套702滑动。如图3所示，所述导向机构7有四个，对称设置于上模块3上方四角位置。滑块联合导向机构可以保证上模块稳定的在法向方向传导压力；

所述密闭液压注头5位于由上模块3和下模块4构成的胀形模具的左右两侧，在夹紧状态下，它会位于模具的内部而由双层密封圈使模具处于密闭状态，至于液压注头及主压力油缸2的控制主要源于夹紧控制开关及电控系统，液压系统通过管道连接到液压注头上，向密闭的合模模腔中注入液压油并保持持续的加压状态，使空心管件胀形成为符合胀形模具的变截面管件。而当压力达到预设值后，主缸的油压降低然后上模块跟随曲臂连杆机构向上运动并打开上模，由此完成整个空心管件胀形工艺的全过程。

Claims (8)

1.一种机械式管件胀形装置，包括机架主体(1)、主压力油缸(2)、上模块(3)、下模块(4)、密闭液压注头(5)、液压系统、夹紧控制开关和电控系统，所述密闭液压注头(5)设置在上模块(3)和下模块(4)的左右两侧，其特征在于，还包括曲臂连杆机构(6)和导向机构(7)，所述曲臂连杆机构(6)分别与主压力油缸(2)、机架主体(1)和上模块(3)铰接；所述导向机构(7)一端与机架主体(1)固定连接，另一端与上模块(3)固定连接。

2.根据权利要求1所述的机械式管件胀形装置，其特征在于，所述曲臂连杆机构(6)包括第一连杆(601)、第二连杆(602)和第三连杆(603)，所述第一连杆(601)的一端与主压力油缸(2)铰接，所述第二连杆(602)的一端与上模块(3)铰接，所述第三连杆(603)的一端与机架主体(1)铰接，所述第一连杆(601)、第二连杆(602)、第三连杆(603)的另一端通过销轴(604)相互铰接。

3.根据权利要求2所述的机械式管件胀形装置，其特征在于，还包括上轴承座(605)，上轴承座(605)与主压力油缸(2)固定连接，所述第一连杆(601)的一端通过第一销轴(606)与上轴承座(605)铰接。

4.根据权利要求2所述的机械式管件胀形装置，其特征在于，还包括下轴承座(607)，下轴承座(607)与上模块(3)固定连接，所述第三连杆(603)的一端通过第三销轴(608)与下轴承座(607)铰接。

5.根据权利要求2所述的机械式管件胀形装置，其特征在于，还包括侧轴承座(609)，侧轴承座(609)与机架主体(1)固定连接，所述第二连杆(602)的一端通过第四销轴(610)与侧轴承座(609)铰接。

6.根据权利要求1所述的机械式管件胀形装置，其特征在于，所述导向机构(7)为滑块联合导向机构，其包括导套定位块(701)、导套(702)和导柱(703)，所述导套定位块(701)固定在机架主体(1)上，所述导套(702)固定设置于导套固定块(701)上，所述导套(702)内设有通孔，所述导柱(703)固定于上模块(3)上，所述导柱(703)伸入到导套(702)内可相对导套(702)滑动。

7.根据权利要求2所述的机械式管件胀形装置，其特征在于，所述曲臂连杆机构(6)有一对，对称设置在主压力油缸(2)的下方。

8.根据权利要求1所述的机械式管件胀形装置，其特征在于，所述导向机构(7)有四个，对称设置于上模块(3)上方四角位置。

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