CN102836909A

CN102836909A - 内高压端头组合密封技术

Info

Publication number: CN102836909A
Application number: CN2012101792297A
Authority: CN
Inventors: 李洪洋; 李先超; 陈成; 汪玲; 李江天
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明属于模具技术领域，通过改变内高压端头的密封结构改善密封效果，提高模具寿命，名称为内高压端头组合密封技术。本发明提出了一种端头组合式密封方法，大冲头和套在里面的活动小冲头进行配合减少了模具的压力，可有效提高模具寿命，并以紫铜厚管和不锈钢厚管的内高压成形为实例进行了说明。

Description

内高压端头组合密封技术

技术领域

本发明属于模具技术领域，通过改变内高压端头的密封结构改善密封效果，提高模具寿命。

背景技术

近年来，内高压成形技术在航空航天，和汽车制造领域得了愈来愈广泛地应用，利用这种技术产生的空心变截面管件既能节省材料，又能充分利用材料的强度和刚度。

随着这种技术普及和推广，当然也存在许多问题，譬如，内高压成形时管端密封是由冲头和模具挤压形成刚性密封，该处模具容易磨损，通常有人在模具密封段采用耐磨镶块，来提高模具寿命，这样一来增加模具结构的复杂性，密封效果也不是很好。

因此探索具有良好密封性能同时可以显著提高内高压模具，尤其是大批量生产中内高压凹模密封段模具寿命的密封技术就显得尤为重要。本发明正是基于此背景提出。

发明内容

本发明针对目前内高压成形时，端头密封处模具磨损严重的问题，提出了一种端头组合式密封方法，即大冲头和套在里面的活动小冲头进行配合，如图1所示，可活动的内冲头可对管材产生一定塑性变形，并可控制管坯端部的材料塑性流动，由于突出的冲头减少了模具的压力，可有效提高模具寿命。附图说明：图1是冲头结构三维实物示意图；图2是端头组合密封内高压成形示意图。

本发明主要包括以下内容：

一、内高压外冲头：针对管坯的原始尺寸及成形压力设计合理的外冲头结构，包括内径、外径、槽深及角度，凹槽上端直径大于坯料外径，下端直径小于坯料外径，管坯可置于凹槽内部，但不接触槽底。

二、内高压内冲头：结合管坯内径设计合理的内冲头，保证内冲头上端小于管坯内径，下端大于管坯内径，成形过程中通过内冲头的运动可促使管坯端部发生局部塑形变形，形成塑形形变密封。

三、内外冲头的动态结合密封：将内冲头置于外冲头内孔，通过机械或液压装置控制内外冲头行程。内高压成形过程中，首先通过内外冲头的同步轴向进给将管坯置入内外冲头形成的凹槽中，在此基础上驱动内冲头进一步轴向进给，在凹槽内的管坯端部形成形变密封。在此基础上完成充液内高压成形。

组合内高压冲头对成形管材进行端部密封，在减小凹模磨损的前提下实现内高压成形，可以有效提高凹模模具寿命。

本发明工作原理

内高压成形多采用机械形变密封，通过管坯端头局部塑形变形实现高压液体密封。但由于内高压成形过程中需要轴向进给，管坯在冲头扩口作用下与凹模发生摩擦，严重影响凹模寿命。本发明通过组合冲头将端头局部塑形变形形成的扩口压力改为作用于外冲头，不与凹模发生直接接触，有效提高凹模的模具寿命，同时外冲头在变形过程中与管坯不发生相对运动，因此可以有效减小变形过程中的阻力和摩擦力。

具体实施方式

本发明的具体实施过程涉及外冲头的设计加工、内冲头的设计加工、内外冲头的组合。

一、根据最终成形的零件的几何尺寸及密封要求设计合理尺寸的外冲头，在冲头端部开凹槽，保证凹槽顶部大于管坯外径，凹槽底部小于管坯外径。

二、设计加工内冲头。管坯内冲头项部直径小于管坯内径，可以顺利置入管坯端部，同时内冲头底部大于管坯外径，通过独立驱动内冲头的轴向运动可以实现管坯端部的局部扩口，完成密封。

三、内外冲头组合安装。将内冲头置于外冲头内部，通过机械装置实现内外冲头的独立及联合运动控制，在成形过程中首先内外冲头同时实现轴向进给，此后根据需要驱动内冲头实现将变形力施加于外冲头的端部密封。

实施例1紫铜厚壁管内高压成形组合密封

紫铜管具有优良的塑性、导热性及耐腐蚀性，广泛应用于空调制冷行业。紫铜厚管密封所需压力较大，同时由于塑形较好，对凹模磨损较大。通过双冲头组合密封技术可以提高凹模寿命，减小成形力。

1.紫铜管坯的选材与下料制备。根据最终成形的紫铜零件复杂程度设计管坯，并进行预弯。为了保证弯曲件精度，多需要采用数控弯曲。

2.制备模具设备选型。凹模制造与传统内高压成型模具类似，冲头制作相对复杂，大小冲头的加工需要严格控制加工公差，以保证工作时很好的配合运动。同时依据成形零件最终的几何尺寸，计算内压力、轴向力、合模力等参数，完成内高压成形设备的选择。

3.密封成形。将紫铜管坯置于凹模之中，合上上模，通过双冲头固定管坯端部，在此基础上通过驱动内冲头实现端部密封，同时将扩口力施加于外冲头。在保证密封的条件下充液成形，完成紫铜管的内高压成形。

4.检验交货。对成形的紫铜管进行抽样检查，确定满足相应的标准后，可进行表面处理及相关的后继加工，最后进行交货。

实施例2不锈钢厚壁管的内高压成形组合密封

不锈钢钢管在折弯、抗扭强度相同时，重量较轻，广泛用于制造机械零件和工程结构，也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。不锈钢管内高压成形过程中由于不锈钢强度高，对凹模磨损较为严重，采用组合密封可以有效改善对凹模的磨损。具体包括：

1.不锈钢管的选材与下料。根据零件所需选取适当的不锈钢管，同时可根据成形零件所需采取预弯等预成形。

2.制备模具，设备选型。根据零件形状要求加工凹模，同时加工组合冲头。内外冲头的加工严格控制加工尺寸及公差进行，以保证不锈钢管坯成形过程中可顺利置入组合冲头凹槽部分，同时通过内冲头的独立运动可有效实现密封。

3.密封成形。将不锈钢管坯置于凹模之中并合模，通过双冲头固定不锈钢管坯端部，在此基础上通过驱动内冲头实现端部密封，将扩口力施加于外冲头。在保证密封的条件下充液成形，完成不锈钢管的内高压成形。

4.检验交货。对成形的不锈钢管进行抽样检查，确定满足相应的标准后，可进行表面处理及相关的后继加工，最后进行交货。

Claims

1.本发明针对目前内高压成形时，端头密封处模具磨损严重的问题，提出了一种端头组合式密封方法，即大冲头和套在里面的活动小冲头进行配合，可活动的内冲头可对管材产生一定塑性变形，并可控制管坯端部的材料塑性流动，由于突出的冲头减少了模具的压力，可有效提高模具寿命。