CN101934298B - 一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，包括下模板，下模版上表面设置有凹模固定板，凹模固定板内设置有中空的凹模，凹模的下端具有锥形出料口，下模版与凹模下端相对应位置处开有出料口；凹模内设置有坯料和挤压块，挤压块位于坯料的正上方，坯料和挤压块的中心具有中心孔，中心孔中插入有芯轴；凹模固定板顶部设置有芯轴固定板，所述芯轴固定板上与挤压块相对应的位置处设置有两个凸模进入口，两个凸模进入口中插入有凸模，凸模顶部固定设置有上模板，上模板与外部液压机的驱动输出轴连接。本发明能够通过控制坯料的缺料部分宽度来制备管材弯曲件，可快捷地制备出质量可靠、壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变的管材弯曲件。

Description

一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，特别涉及一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置。

背景技术

随着管材弯曲件的应用领域越来越广泛，管材弯曲件在航空航天、汽车、船舶制造等工业中应用十分广泛，对管材的弯曲质量和成形工艺的要求也越来越高。传统的管材弯曲方法生产的制件中存在外侧壁的减薄与破裂、内侧壁的增厚、起皱以及横截面畸变等缺陷。

因此，目前迫切需要开发出一种管材弯曲件的制备装置，可以制备出质量可靠、壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变的管材弯曲件。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，其可以方便快捷地制备出质量可靠、壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变的管材弯曲件，制备工艺简单，能够很好地满足管材弯曲件的大规模生成需求，形成产业的规模化，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，包括有下模板14，所述下模版14上表面设置有凹模固定板12，所述凹模固定板12内设置有中空的凹模16，所述凹模16的下端具有锥形出料口160，所述下模版14上与所述凹模16下端相对应位置处开有出料口140；

所述凹模16内设置有坯料17和挤压块18，所述挤压块18位于坯料17的正上方，所述坯料17和挤压块18的中心具有中心孔170，所述中心孔170中插入有芯轴9；

所述凹模固定板12顶部设置有芯轴固定板10，所述芯轴固定板10上与挤压块18相对应的位置处设置有两个凸模进入口60，所述两个凸模进入口60中插入有凸模6，所述凸模6顶部固定设置有上模板1，所述上模板1与外部液压机的驱动输出轴相连接。

其中，所述下模版14的左右两端顶部分别设置有导柱20，所述导柱20顶部套有导套7，所述导柱20与导套7相滑动配合。

其中，所述导柱20与导套7为小间隙配合。

其中，所述凹模16由第一凹模镶块161、第二凹模镶块162组成，所述凸模6由两块横截面为瓦形的柱体组成。

其中，所述凹模16的中心线、凸模6的中心线、坯料17的中心线与芯轴9的中心线之间无偏距。

其中，所述芯轴9的上端固定在芯轴固定板10内，所述芯轴9的下端位于所述凹模16的锥形出料口160处。

其中，所述坯料17和挤压块18横截面的形状、大小相同且都具有横截面为弓形的缺口。

其中，所述坯料17和挤压块18的弓形缺口的宽度为0～d/2，d为芯轴9的直径。

其中，所述芯轴固定板10与凹模固定板12之间为过渡配合。

其中，所述坯料17的温度为小于400℃，所述上模板1所连接液压机的压力为100t，所述锥形出料口160的锥度为45°～60°。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供的一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，其具有的模具装配方便易于调整，能够通过控制坯料的缺料部分宽度来制备管材弯曲件，可以方便快捷地制备出质量可靠、壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变的管材弯曲件，制备工艺简单，能够很好地满足管材弯曲件的大规模生成需求，形成产业的规模化，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置的装配结构示意图；

图2a、图2b分别为本发明提供一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置中上模部分的的正面示意图、仰视图；

图3a、图3b分别为本发明提供的一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置中下模部分的正面示意图、俯视图；

图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图4f、图4g为本发明提供的一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置中第一凹模镶块、第二凹模镶块、两块凹模镶块组合形成的凹模、坯料、挤压块、凸模、芯轴的立体示意图；

图中，1为上模板，2为第一螺钉，3为凸模固定板，4为第一圆柱销，5为第二螺钉，6为凸模，60为凸模进入口，7为导套，8为第三螺钉，9为芯轴，10为芯轴固定板，11为第四螺钉，12为凹模固定板，13为第五螺钉，14为下模板，140为出料口，15为第二圆销钉，16为凹模，160为锥形出口，161为第一凹模镶块，162为第二凹模镶块，17为坯料，18为挤压块，19为顶出螺钉，20为导柱。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图3，本发明提供了一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，包括有上模部分和下模部分，所述下模部分位于所述上模部分的正下方；

在本发明中，参见图2a、图2b，所述上模部分包括有上模板1、凸模固定板3、凸模6和导套7，所述上模板1与外部液压机的驱动输出轴相连接；

所述上模板1横向中间位置的底面固定设置有凸模固定板3，所述凸模固定板3横向中间位置底面上固定设置有凸模6，所述凸模固定板3左右两端的底面分别固定设置有导套7；

具体实现上，所述上模板1底面和凸模固定板3之间通过第二螺钉5和第一圆柱销4来实现紧固和定位，所述凸模6通过第一螺钉2固定在凸模固定板3的底面上；

参见图4f，所述凸模6由两块横截面为瓦形的柱体组成；

在本发明中，参见图3a、图3b，所述下模部分包括有下模版14、凹模固定板12、第一凹模镶块161、第二凹模镶块162、芯轴固定板10、芯轴9、挤压块18、坯料17、导柱20；

在下模部分中，所述下模版14与上模板1互相平行，所述下模版14的左右两端顶部分别设置有导柱20，所述下模版14中部上表面设置有凹模固定板12，所述凹模固定板12内横向中间位置上设置有第一凹模镶块161、第二凹模镶块162，参见图4a、图4b、图4c，由第一凹模镶块161、第二凹模镶块162组成中空的凹模16，所述凹模16的下端具有锥形出料口160，所述下模版14上与所述凹模16下端相对应位置处(即所述下模版14的中间位置)开有出料口140；

所述凹模16内设置有坯料17和挤压块18，所述挤压块18位于坯料17的正上方，参见图4d、图4e，所述坯料17和挤压块18横截面的形状、大小相同且都具有横截面为弓形的缺口，所述坯料17和挤压块18的中心具有中心孔170，所述中心孔170中插入有芯轴9，即所述中心孔170的形状、大小与芯轴9对应匹配；

在本发明中，所述坯料17和挤压块18的弓形缺口的宽度为0～d/2，d为芯轴9的直径；

所述凹模固定板12顶部设置有芯轴固定板10，所述芯轴固定板10的左端设置有顶出螺钉19，所述芯轴9的上端固定在芯轴固定板10内，所述芯轴9的下端位于所述凹模16的锥形出料口160处，所述芯轴9贯穿所述坯料17和挤压块18；

具体实现上，所述下模板14与凹模固定板12之间通过第五螺钉13和第二圆销钉15来实现紧固和定位，所述芯轴固定板10与凹模固定板12之间通过第四螺钉11紧固和定位；

需要说明的是，在本发明中，所述芯轴固定板10与凹模固定板12之间为过渡配合，可以方便对芯轴固定板10进行拆卸。

对于本发明，为了将上模部分安装到下模部分上方，所述导套7套在所述导柱20顶部，所述上模部分中的导套7与所述下模部分中的导柱20相滑动配合，参见图1、图3a、图3b，所述芯轴固定板10上与所述凸模6相对应的位置上设置有两个凸模进入口60，所述两个凸模进入口60的形状、大小与所述凸模6相对应匹配，所述两个凸模进入口60位于所述挤压块18的正上方(即位于与挤压块18相对应的位置处)，因此，所述凸模6可以从上往下插入到芯轴固定板10中，然后向下进入到凹模16中；

具体实现上，所述上模部分中的导套7与所述下模部分中的导柱20直接为小间隙配合，从而可以保证凸模6准确滑入到芯轴固定板10中的凸模进入口60，实现模具在运行时准确定位；

需要说明的是，对于本发明提供的采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，从功能来划分，包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分，其中，模具成型部分包括凹模16、凸模6、芯轴9和挤压块18，模具固定部分包括下模板14、凹模固定板12、凸模固定板3、上模板1、芯轴固定板10等，导向部分包括芯轴9、导套7和导柱20，本发明的上模部分可通过导套7沿导柱20上下移动；

在本发明中，所述凹模16的中心线、凸模6的中心线、坯料17的中心线与芯轴9的中心线之间无偏距；

在本发明中，所述金属坯料17挤压成型的工艺参数为：所述坯料17的温度为小于400℃，例如可以为300℃；所述上模板1所连接的液压机的压力为100t；所述凹模16下端具有的锥形出料口160的锥度为45°～60°；

下面说明本发明的工作原理：

对于本发明，模具加压部分为凸模6和挤压块18，外部的液压机携带上模部分的上模板1下行时，凸模6跟着一起下行，首先凸模6进入芯轴固定板10顶部的两个凸模进入口60中，导柱20和导套7之间为小间隙配合，保证凸模6的准确滑入，随着凸模6的压入，进入到凹模16中，在凸模6与凹模16内的挤压块18接触后，凸模6推动挤压块18，使得挤压块18挤压坯料17，使之产生塑性变形。

本发明通过同心偏料挤压成型装置将金属坯料挤压成型，当外部的液压机施压作用于凸模6上，坯料17在凸模6的作用下产生塑性变形，由于坯料17为不对称结构，具有弓形的缺口，坯料17在向下移动的过程中，坯料17的流场不均匀，导致凹模16的锥形出料口160处金属的流动不平衡。同一水平截面，靠近坯料缺口端(简称为缺料端)的点的流速小于远离缺料端的点，流速大的点在凹模16端口挤出的料多，反之则少，这必然会导致生成的管件向点流速小的一端弯曲，进而得到本发明所需要的弯曲管件。对于本发明，通过控制坯料17的弓形缺口(即缺料)的宽度，可以控制坯料17的流场，从而让不同弯曲角度和曲率半径的管材弯曲件最终成型。

对于本发明，在管材弯曲件的挤压成型装置中，模具成型部分的凹模16与凸模6、芯轴9中心线在一条直线上，因此模具装配方便易于调整，并且可以通过控制坯料的缺料部分宽度来制备管材弯曲件，该装置结构合理、工艺简单，管材弯曲件壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变，质量可靠，具有广泛的应用前景。

下面通过具体实施例来说明本发明的具体运用：

在实施例中，为了制备内径为20mm、壁厚为3mm、弯曲半径为60mm的管材弯管件，所采用的坯料为型号5052的铝合金，凹模的锥形出料口的锥度为50°，坯料具有的弓形缺口的宽度为5mm，液压机的压力为100t，坯料中心有中心孔，温度为25℃。

本实施例的工作过程为：本发明包括的模具装备完成，并将上模板1固定于液压机上后，将坯料17放入凹模镶块16中，芯轴9的上端固定在芯轴固定板10上，芯轴9的下端穿过挤压块18和坯料17后位于凹模镶块16的锥形出料口160端；上模板1承接液压机的加载，通过凸模6作用于挤压块18上，由于坯料17具有弓形缺口而导致料偏的缘故，如前所述，在同样的挤压力作用下坯料17体积多的一侧金属流动要快于体积少的一侧，所以形成锥形出料口处160处金属流动的不平衡性，这种金属流动的不平衡性使得管材发生弯曲，最后从出料口140处挤压出管材的弯曲件，即最终获得本发明所需要的管材弯曲件。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供了一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，其具有的模具装配方便易于调整，能够通过控制坯料的缺料部分宽度来制备管材弯曲件，可以方便快捷地制备出质量可靠、壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变的管材弯曲件，制备工艺简单，能够很好地满足管材弯曲件的大规模生成需求，形成产业的规模化，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，其特征在于，包括有下模板(14)，所述下模版(14)上表面设置有凹模固定板(12)，所述凹模固定板(12)内设置有中空的凹模(16)，所述凹模(16)的下端具有锥形出料口(160)，所述下模版(14)上与所述凹模(16)下端相对应位置处开有出料口(140)；

所述凹模(16)内设置有坯料(17)和挤压块(18)，所述挤压块(18)位于坯料(17)的正上方，所述坯料(17)和挤压块(18)的中心具有中心孔(170)，所述中心孔170中插入有芯轴(9)；

所述凹模固定板(12)顶部设置有芯轴固定板(10)，所述芯轴固定板(10)上与挤压块(18)相对应的位置处设置有两个凸模进入口(60)，所述两个凸模进入口(60)中插入有凸模(6)，所述凸模(6)顶部固定设置有上模板(1)，所述上模板(1)与外部液压机的驱动输出轴相连接；

所述凹模(16)的中心线、凸模(6)的中心线、坯料(17)的中心线与芯轴(9)的中心线之间无偏距；

所述坯料(17)和挤压块(18)横截面的形状、大小相同且都具有横截面为弓形的缺口。

2.如权利要求1所述的同心偏料挤压成型装置，其特征在于，所述下模版(14)的左右两端顶部分别设置有导柱(20)，所述导柱(20)顶部套有导套(7)，所述导柱(20)与导套(7)相滑动配合。

3.如权利要求2所述的同心偏料挤压成型装置，其特征在于，所述导柱(20)与导套(7)为小间隙配合。

4.如权利要求1所述的同心偏料挤压成型装置，其特征在于，所述凹模(16)由第一凹模镶块(161)、第二凹模镶块(162)组成，所述凸模(6)由两块横截面为瓦形的柱体组成。

5.如权利要求1所述的同心偏料挤压成型装置，其特征在于，所述芯轴(9)的上端固定在芯轴固定板(10)内，所述芯轴(9)的下端位于所述凹模(16)的锥形出料口(160)处。

6.如权利要求1所述的同心偏料挤压成型装置，其特征在于，所述坯料(17)和挤压块(18)的弓形缺口的宽度为0～d/2，d为芯轴(9)的直径。

7.如权利要求1所述的同心偏料挤压成型装置，其特征在于，所述芯轴固定板(10)与凹模固定板(12)之间为过渡配合。

8.如权利要求1所述的同心偏料挤压成型装置，其特征在于，所述坯料(17)的温度为小于400℃，所述上模板(1)所连接液压机的压力为100t，所述锥形出料口(160)的锥度为45°～60°。

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