CN103252380A - 变截面异形管非变薄镦胀成形方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明采用柔性模具镦胀复合成形方法，集镦粗和胀形扩径工艺于一体，在模具内进行镦胀，工艺流程短，效率高。该工艺兼具镦筋镦粗效应和胀形扩径效应于一体，为变截面异形管不减薄成形提供了一种方法，特别是可以作为内高压成形的预成型工艺，可有效减小壁厚的减薄。

Description

变截面异形管非变薄镦胀成形方法及其装置
技术领域
该技术属于管材成形领域，特别涉及一种用于变截面异形管(三通类管件)镦胀非变薄成形的方法。
背景技术
变截面异形管通常可以通过水涨进行成形，或者通过内高压技术进行成形。管材涨形是利用液体作为传力介质使工件成形的一种塑性加工技术，在一定的成形压力下复杂截面和较小变径拐角处能很好地贴模。内高压成形是在涨形的过程中进行轴向补料而减小材料壁厚的减薄。对于变截面异形管特别是三通类异型管，纯水涨时会因支管局部过分减薄而破裂，而进行内高压补料时，为避免支管增厚区壁厚过大而起皱，因而补料受限，支管部分照样很容易因过分减薄而破裂，零件同样难以成形。
镦胀成形是发明人提出的一种镦筋与胀形复合的一种管材壁厚非变薄成形方法，可以作为管材内高压成形的预成型工艺，具体见发明人相关专利。在此基础上，发明人针对变截面异形管，特别是三通类异型管件成形，进一步提出了一种柔性模具变截面异形管非变薄胀形成形方法。本发明集镦胀技术和柔性模具优势于一体，工艺流程短、效率高，可以成形镦胀或内高压成形无法实现的工艺要求，对管材内高压成形技术，特别是变截面异形管局部变形量超变形极限的零件成形具有极大的应用价值。
发明内容
为了解决难以成形异形管制零件，本发明针对变截面三通管，考虑其加工困难、成形工艺复杂，在镦胀复合工艺基础上发明了一种柔性模具镦胀复合的异形管非变薄成形方法及装置，可以有效避免各自的缺点。具有以下几个特点：
(1)   本发明采用柔性模具镦胀复合成形方法，集镦粗和胀形扩径工艺于一体，在模具内进行镦胀，工艺流程短，效率高。该工艺兼具镦筋镦粗效应和胀形扩径效应于一体，为不变薄变径管成形提供了一种方法，特别是可以作为内高压成形的预成型工艺，可有效减小壁厚的减薄。活动模具是柔性模具，可变摩擦调节料流，活动模具型腔与模具型腔过渡连接变角度控制料流。
(2)   为控制镦胀非减薄效果，合理设计与控制镦胀补料量和弹性体变形量之间的匹配关系，即镦胀成形的加载路径。成形零件的壁厚和镦胀形状可以通过模具型腔和加载路径加以优化控制，针对本复合工艺需要补料量与内压力进行匹配，只需借以CAE分析，可以快速地确定最优工艺参数，并通过顶杆与移动上下模具设置进行快速实施。
(3)   采用镦胀预成型工艺，使管件局部变形达到非减薄胀形效果。用聚氨酯橡胶胀形代替内高压充液成形，不需要专门的充液装置和充液过程，节省了充液装置的成本和充液时间，不需要增压设备，系统的安全性、可靠性显著增强。
(4)   通过改变移动模具的端部角度直接影响镦胀成型时材料的流动趋势，对成形形状有较大的影响，并对成形质量实现可控。
(5)   成形过程中，由于模具型腔随活动模具移动可以变化，对胀形区域的压力、型腔大小及对管材的摩擦力可控，进而控制零件的成形速度与成形区域的料流情况，进而提高管材的壁厚质量。
(6)   对于不同类型的变截面异形管，特别是三通管件的预成形，在一定大小和角度范围内，可以只需更换活动模具，即可调节胀形所需的形状，方便快捷，节约模具的开发费用，使模具通用化。
附图说明
图1是变径管非变薄镦胀成形装置示意图。
图2是变径管非变薄镦胀成形装置爆炸示意图。
图3是装置局部放大图。
图4工作前期准备。
图5是合模。
图6是镦胀复合。
具体实施方式
本发明的装置实现镦筋和胀形两种进给，分别通过镦筋进给液压缸和胀形进给液压缸实现。锁模缸带动上模板下行合模后，移动上模和固定上模分别和移动下模和固定下模合模。固定上模和固定下模统称为定模，定模用于锁紧零件并限制其沿轴线移动。移动上模和移动下模统称为动模，动模用于抱紧零件并在镦筋进给液压缸（也可叫做“补料液压缸”）的作用下推动零件一起向定模移动实现镦粗。左右冲头用于挤压聚氨酯橡胶，橡胶受挤压向受力薄弱区域变形，进而实现胀形。活动模具由动模推动，向上移动，控制型腔大小，改变胀形区域的摩擦力。
其装置如图1、图2所示。
各部分组成为：1.下模固定板；2.下模；3.移动下模具；4.移动上模具；5.左推头；6.左冲头；7.上模固定板；8. 带滑槽盖板；9.带滑块弹簧；10.活动模具；11.上模；12.管坯；13.右推头；14.右冲头；15.聚氨酯橡胶。
带滑槽盖板（8）通过螺钉固定在上模固定板（7）上，上模固定板（7）连接上模（11）；导轨焊于活动模具（10）上和活动模具成一整体，活动模具（10）通过导轨连接在上模（11）的滑槽1上；下模固定板（1）固定下模（2）。带滑块弹簧通过滑块卡于带滑槽盖板（8）的滑槽2上，另一端连接在活动模具上，给活动模具施加预压力，如图3所示。
管材预成形方法是这样实现的：
(1) 工作前期准备：固定上、下模具各自固定好并打开，移动下模具放置在固定下模具内，左右冲头和左右推头通过控制系统停置在适当位置，管坯内预先填充好聚氨酯橡胶（如图4所示）；
(2) 合模：锁模缸带动上模固定板（7）下行合模后，活动模具（10）、上模（11）和移动上模具（4）分别与移动下模具（3）和下模（2）合模（如图5所示）。
镦胀成形：移动上模具（4）和移动下模具（3）抱紧零件并在补料液压缸的作用下推动零件一起向定模移动实现镦粗。于此同时左右冲头用于挤压聚氨酯橡胶，橡胶受挤压向受力薄弱区域变形（活动模具受力向外退，形成受力薄弱区域），进而实现胀形。镦粗补料量（推头行程量）与管材胀形量（冲头行程量）同步进行，对加载路径进行优化，完成预成型件壁厚的非减薄（如图6所示）。

Claims (4)

1.一种变截面异形管非变薄镦胀成形装置，其特征在于：该装置包括下模固定板、下模、移动下模具、移动上模具、左推头、左冲头、上模固定板、带滑槽盖板、带滑块弹簧、活动模具、上模、右推头、右冲头。
2.如权利要求1所述的装置，其中，带滑槽盖板通过螺钉固定在上模固定板上，上模固定板连接上模；导轨焊于活动模具上和活动模具成一整体，活动模具通过导轨连接在上模的滑槽上；下模固定板固定下模；带滑块弹簧通过滑块卡于带滑槽盖板的滑槽上，另一端连接在活动模具上，给活动模具施加预压力。
3.如权利要求1或2所述的装置，所述活动模具是柔性模具，可变摩擦调节料流，活动模具型腔与模具型腔过渡连接变角度控制料流。
4.一种采用如权利要求1或2所述装置的变截面异形管非变薄成形方法，其成形方法步骤如下：
工作前期准备：上模、下模具各自固定好并打开，移动下模具放置在下模内，左、右冲头和左、右推头通过控制系统停置在适当位置，管坯内预先填充好聚氨酯橡胶；
合模：锁模缸带动上模固定板下行合模后，活动模具、上模和移动上模具分别与移动下模具和下模合模；
镦胀成形：移动上模具和移动下模具抱紧零件并在补料液压缸的作用下推动零件一起向定模移动实现镦粗，于此同时左、右冲头用于挤压聚氨酯橡胶，橡胶受挤压向受力薄弱区域变形，进而实现胀形；镦粗补料量与管材胀形量同步进行，对加载路径进行优化，完成预成型件壁厚的非减薄。
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