CN102107229A - 一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法及装置 - Google Patents

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一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法及装置，本发明涉及中、薄壁管材弯曲件的制备技术。通过挤压面为不同曲面的成型装置将金属坯料挤压成形，此成型装置包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分。本发明的优点是：在管材弯曲件的挤压成型装置中，模具成型部分的凹模与凸模、芯轴中心线在一条直线上，模具装配方便易于调整。通过改变凹模出料端曲面的形状和凸凹程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。

Description

一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法及装置
技术领域
本发明涉及中、薄壁管材弯曲件的制备技术，特别是一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的成型方法及装置。
背景技术
随着成型装备及制造技术的发展，复杂形状的管材弯曲件在工业领域特别是科技含量高的工业领域出现的越来越频繁，如飞机、船舶、汽车的输油，气体管道，还有部分支架。因为使用弯曲管件代替原来的线材或者塑料管材，可以降低重量，提高耐用性能。随着管材弯曲件的普遍应用，人们对管材的弯曲质量和成形工艺的要求也越来越高，传统工艺方法如推弯，滚弯等生产的弯曲管件大多存在一些缺陷，如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，并且对小角度弯曲管件，由于其角度的限制，在弯曲后回弹特别严重。实际弯曲时往往根据经验公式加大弯曲角度，但由于材料、模具等的限制，达不到较好的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理、工艺简单、质量可靠、弯曲角度可控的小角度弯曲管件的挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法。
本发明的技术方案：
一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法，通过挤压面为不同曲面的成型装置将金属坯料挤压成形，当液压机施压作用于凸模上，坯料在凸模的作用下被挤入凹模曲面型腔内，由于凹模曲面型腔一向内凸一向内凹，向内凸的曲面对材料的向下流动的阻力大于向内凹的曲面，这种不平衡的阻力使得坯料在挤出过程中产生了一个不均匀的速度场；通过控制对材料流动阻力的大小，即改变凹模出料端曲面的形状和凸凹程度，控制坯料的不均匀的流场，从而成型小角度的不同管材弯曲件。
所述金属坯料挤压成型的工艺参数为坯料温度室温～400℃，挤压材料为有色金属，挤压坯料为同心料。
一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的装置，通过挤压面为不同曲面的挤压成型装置将金属坯料挤压成型，挤压成型装置包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分；模具成型部分包括凹模、凸模、芯轴和挤压块，凹模的出料端为一向内凸和向内凹的两个曲面的组合，凸模由两半圆环形柱体构成，(见附图4)；模具固定部分包括下模板和凹模固定板、凸模固定板和上模板，芯轴固定板与凹模固定板等，这些部分之间通过销钉或螺钉连接，或两者都用；下模板的中心设有出料口，模具成型部分位于凹模固定板内，芯轴为压入式，嵌于芯轴固定板内，芯棒下端位于凹模形出口处；导向部分包括导柱和导套，导柱固定在下模板上，导套固定在上模板上，导柱与导套之间为动滑动，保证模具在运行时准确定位。
所述模具成型部分为不对称结构，即中心线两边部分不对称，一半为半圆，另一半为缺料半圆；凹模，凸模的中心线，坯料中心线与芯棒中心线之间无偏距，坯料为同心料(见附图4)。
所述凹模出料端的曲面为球面、抛物面，曲面高度h为15mm～35mm，挤压筒高度即凹模型腔内圆柱形的高度H≥50mm。
装置成型弯曲管件壁厚3mm≥t≥0.5mm。
本发明的工作原理：
本发明通过挤压面为不同曲面的成型装置将金属坯料挤压成形，当液压机施压作用于凸模上，坯料在凸模的作用下被挤入凹模曲面型腔内，由于凹模曲面型腔一向内凸一向内凹，向内凸的曲面对材料的向下流动的阻力大于向内凹的曲面，这种不平衡的阻力使得坯料在挤出过程中产生了一个不均匀的速度场。在宏观上讲，这个速度场导致坯料从凹模出口留出的材料体积的不同，从向内凹的曲面一端流出的材料体积大于从向内凸的一端流出的体积，同一水平面上，这部分多的体积材料将流向少的一端，导致管件的弯曲。微观上讲，不均匀的速度场表现在材料流出时各质点的流速不同，各材料质点的速度差值导致了管坯在流出时的弯曲。通过控制对材料流动阻力的大小，即改变凹模出料端曲面的形状和凸凹程度，可以控制坯料的不均匀的流场，从而成型小角度和大曲率半径的微弯管材弯曲件。
本发明的优点是：在管材弯曲件的挤压成型装置中，模具成型部分的凹模与凸模、芯轴中心线在一条直线上，模具装配方便易于调整。通过改变凹模出料端曲面的形状和凸凹程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。
附图说明
图1中，1-a，1-b为挤压面为不同曲面的成型装置装配结构示意图。
图2中，2-a，2-b为挤压面为不同曲面的成型装置上模结构示意图。
图3中，3-a，3-b为挤压面为不同曲面的成型装置下模结构示意图。
图4为典型零件立体图。
图1-3中：1.上模板 2.螺钉-1 3.凸模固定板 4.圆柱销-1 5.螺钉-2 6.凸模1、2 7.导套8.螺钉-3 9芯轴 10.芯轴固定板 11.螺钉-4 12.凹模固定板 13.螺钉-5 14.下模板 15.圆销钉-2 16.凹模镶块1、2 17.坯料18.圆销钉-3 19.凹模镶块3、4 20.挤压块 21.顶出螺钉 22.导柱；
图4中：图4-a凹模镶块1；图4-b凹模镶块2；图4-c凹模镶块组合；图4-d坯料；图4-e挤压块；图4-f凸模；图4-g芯轴。
具体实施方式
实施例1：
一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法，通过挤压面为不同曲面的挤压成型装置将金属坯料挤压成型，挤压面为不同曲面挤压成型装置包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分；模具成型部分包括凹模镶块16和19，芯轴9和挤压块20，凹模镶块1、拼合后通过螺钉-1和销钉-3固定在凹模镶块3、4上，凸模由两半圆环状柱体通过螺钉2固定于凸模固定板3上，凹模镶块组成的凹模，芯轴和两个凸模的几何中心线在模具装配后位于同一条直线；模具固定部分包括上下模板1、14，通过螺钉和压块固定于压力机台面上，凹模固定板12和下模板14通过螺钉13和销钉15紧固和定位，凸模固定板3和上模板1通过螺钉5和销钉4紧固和定位；芯轴固定板10和凹模固定板12通过螺钉11紧固，芯轴固定板10与凹模固定板12之间为过渡配合，为方便芯轴固定板拆卸方便，又设置顶出螺钉21；模具加压部分为凸模和挤压快，液压机上台面携带模具上模下行时，首先凸模进入芯轴固定板，模具导柱和导套之间为小间隙配合，保证凸模的准确滑入，凸模与挤压快接触后，挤压块挤压坯料，使之产生塑性变形。
本实施例中，弯管的内径是20mm，壁厚是3mm，坯料为5052铝合金，凹模出料端为球面，球面半径为20mm，液压机的压力为100t，坯料中心有中心孔，温度为室温。
本实施例的工作程序为：总装模具完成并固定于液压机上后，将坯料17放入凹模镶块19和16中，芯棒9上端固定在芯轴固定板10上，芯棒9下端穿过挤压块20和坯料17位于凹模镶块16的出口端；上模板1承接液压机的加载，通过凸模6作用于挤压块20上，由于向内凸的曲面的阻碍作用，从向内凹的曲面一端流出的材料体积大于从向内凸的一端流出的体积，形成出口处金属流动的不平衡，这种金属流动的不平衡性使得管材发生弯曲，从而获得我们所需要的管材弯曲件。
本实施例制备的管材弯曲件壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变，应用前景广阔。

Claims (6)

1.一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法，其特征在于：通过挤压面为不同曲面的成型装置将金属坯料挤压成形，当液压机施压作用于凸模上，坯料在凸模的作用下被挤入凹模曲面型腔内，由于凹模曲面型腔一向内凸一向内凹，向内凸的曲面对材料的向下流动的阻力大于向内凹的曲面，这种不平衡的阻力使得坯料在挤出过程中产生了一个不均匀的速度场；通过控制对材料流动阻力的大小，即改变凹模出料端曲面的形状和凸凹程度，控制坯料的不均匀的流场，从而成型小角度的不同管材弯曲件。
2.根据权利要求1所述挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法，其特征在于：所述金属坯料挤压成型的工艺参数为坯料温度室温～400℃，挤压材料为有色金属，挤压坯料为同心料。
3.一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的装置，其特征在于：通过挤压面为不同曲面的挤压成型装置将金属坯料挤压成型，挤压成型装置包括模具成型部分、模具固定部分和导向部分；模具成型部分包括凹模、凸模、芯棒和挤压块，凹模的出料端为内凸和内凹的两个曲面的组合，凸模由两半圆环形柱体构成；模具固定部分包括下模板、凹模固定板、芯轴固定板、凸模固定板和上模板，下模板的中心设有出料口，模具成型部分位于凹模固定板内，芯棒上端固定在芯轴固定板内，芯棒下端位于凹模形出口处；导向部分包括导柱和导套，导柱固定在下模板上，导套固定在上模板上，导柱与导套之间为动滑动。
4.根据权利要求3所述挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的装置，其特征在于：所述模具成型部分为不对称结构，即中心线两边部分不对称，一半为半圆，另一半为缺料半圆；凹模，凸模的中心线，坯料中心线与芯棒中心线之间无偏距，坯料为同心料。
5.根据权利要求3所述挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的装置，其特征在于：所述凹模出料端的曲面为球面、抛物面，曲面高度h为15mm～35mm，挤压筒高度即凹模型腔内圆柱形的高度H≥50mm。
6.根据权利要求3所述挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的装置，其特征在于：装置成型弯曲管件壁厚3mm≥t≥0.5mm。
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