CN103894471B - 管件液压成形装置 - Google Patents

Abstract

一种管件液压成形装置，是在下模具设有竖直的管状插座，在插座环绕的范围内设有中心轴组件，在中心轴组件设有底端可被斜面撑张的弹簧钢立柱，在弹簧钢立柱的顶端透过弹簧设有顶靠头，在上模具设有可套合插座的套盖，并在套盖顶面中央的插管槽内设有底端可被顶靠头的顶端撑张的弹簧钢环；本发明使用时，是将管件套于中心轴组件的周围，当模具合模并向管件内侧注水施压时，顶靠头会逐渐下移缩短中心轴组件的高度，使管件内部撑开的压力达到降伏强度时，能被模具沿轴向压缩而朝变形处补料，达到增加成形扩张率与提升成形品质的功效。

Description

管件液压成形装置

技术领域

本发明涉及一种模具的装置，尤其涉及一种管件液压成形装置。

背景技术

管件液压成形技术(TubesHydroforming)是广泛应用在汽车及航太工业等产业的加工技术。传统液压管件技术是采用横式，如图8所示，所使用的模具装置40的模穴41是沿左、右方向延伸的横向形式，上、下模具42、43合模时是以至少一合模油压缸及一侧缸推动上、下模具合模动作。

然而前述类型的横式构造，在成形管件例如图9、图10所示的梅花管50的过程中，由于上、下模具的分模面在横向设置的管件的中间，且上、下模具合模的方向与管件周围凸起的延伸方向垂直，如此会因产品的凹凸形状，在模穴对应梅花管50的凹入形状51处产生“负拔模角”的问题。

由于液压成形法在制作梅花管此种管件会产生“负拔模角”的问题，因此制造此种形状较复杂的管件一般采用以下四种技术手段：

其一仍为液压成形手段，但为解决负拔模角的问题而在不影响功能情况下修改模型的造形，如将梅花管的瓣数改多或将其凹处改为较平缓使拔模能顺利，但如此一来成品的外观已脱离原先设计。

其二采用模型抽制成形法，先抽出梅花造型的管件后，再将管件两端的部分锻打成圆状。然而，此方法工序较多，且梅花区与圆形渐变区的形状较难控制。

其三是利用冲压结合焊接法，这是目前大多数汽车结构件的制作所使用的方式，其手段是先行冲压两板状具波浪状板件后，再将两件波浪状板对接焊接成管状。此方法缺点在于工序上，件数较多并多了焊接的工序，而模型的强度也会因焊接热影响造成强度减弱。

其四是利用复动式结构模具，借由复杂构造的模具结构，可上下左右开启取出负拔模角的产品，但其缺点为复动化模具结构因造型需装入弹簧或导杆等机构导致强度较不足，且量产性不佳，产品的良率较不稳定。

以上四种成形管件的手段，在成形外观复杂的管件例如梅花管上，皆有其模具较复杂的经济问题，或者成形上变形难以控制与生产效率较低等缺点有待改良。而其中生产效率较高的液压成形法，若能完善解决“负拔模角”的问题，不失为具有良好发展潜力的复杂管件制造手段，可顺应管件液压成形以减少汽车、自行车等车辆零件以提高车辆安全性的潮流。

发明内容

鉴于现有的液压成形模具的构造在制程中会产生负拔模角，造成不适用于制造外形复杂管件的缺点，本发明的目的，即是以直立式设置模具的构造，使合模的方向与管件的轴向一致避免负拔模角，并配合轴向对管件压缩的构造，达到增加成形扩管率与大幅提升产品的品质的功效。

上述本发明的目的，是由以下的技术方案所实现的：

本发明提供一种管件液压成形装置，包括：

一下模具；一中心轴组件，设有一注水头，在该柱水头底部设有一插掣部，所述中心轴组件以该插掣部穿置在该下模具，在该插掣部顶端的中间朝上伸设一延伸杆部，在该延伸杆部底端的周围形成一下顶撑斜面，在该注水头垂直贯穿一注水孔；所述中心轴组件还设有一弹簧钢立柱，在该弹簧钢立柱底面凹设一注水头套槽，该注水头套槽的深度深于该延伸杆部的高度而套合在该延伸杆部，在该注水头套槽周面的底端环绕形成一下撑张斜面，并以下撑张斜面抵靠在下顶撑斜面，又在该注水头套槽的顶端与该弹簧钢立柱的外周面之间形成一个以上的出水孔，在该弹簧钢立柱的顶端设有一弹性构件，在该弹性构件上设有一顶靠头，该顶靠头的顶端朝上伸出该下模具的顶面，在该顶靠头顶面的周缘环绕形成一上顶撑斜面；一上模具，在其内部固设一圆环形的弹簧钢环，在该弹簧钢环内周面的底端环绕形成一上撑张斜面，该上撑张斜面位于该上顶撑斜面的正上方，又在该弹簧钢环底端的外周面形成一夹靠环，在该夹靠环的底缘形成一夹靠斜面。

如上述的管件液压成形装置，在所述夹靠环的周围朝外凸设一环状的凸起部，在该凸起部的底面形成一轴推面。

如上述的管件液压成形装置，所述下模具由底部穿设一注水头插孔，又在所述下模具顶面凹设一成形槽，该成形槽与该注水头插孔相通，所述插掣部插设固定在该注水头插孔；所述上模具设于该下模具的正上方并在底面设一开口朝下的套槽，该套槽可朝下套合在该上模具形成该成形槽处的周围，又在该套槽顶面设一插管槽，所述弹簧钢环固设在该插管槽内部；所述上撑张斜面与所述上顶撑斜面之间的距离小于该套槽顶面与所述下模具顶面之间的距离。

如上述的管件液压成形装置，所述下模具设有一底座，所述注水头插孔垂直贯穿在该底座的中央，并在该注水头插孔顶端的周面扩大形成一插管部，所述插掣部顶端的高度低于该插管部的高度，且所述弹簧钢立柱的底部位于该插管部环绕的范围内，在该底座顶面的中间结合一插座，该插座是竖直且与该注水头插孔同轴心的圆管体，所述成形槽形成在该插座的中间；所述上模具在所述下模具的正上方设有一顶座，在该顶座的底面结合一套盖，所述套槽配合该插座直径的宽度并形成在该套盖内，所述插管槽的直径与该插管部的直径相同，在该插管槽的顶端设有一弹簧钢环底座，所述弹簧钢环固定在该弹簧钢环底座。

如上述的管件液压成形装置，在所述底座顶面的中间朝上凸设一上凸部，所述注水头插孔的顶端贯穿该上凸部的中间，在上凸部顶面接邻该注水头插孔的顶端内缘环绕形成一倾斜的导引面，所述插管部周面的顶缘与该导引面的底缘相接，所述插座的直径介于上凸部的直径与该底座顶面的直径之间，该插座罩盖固定在上凸部，且所述成形槽周面的底缘与该导引面的顶缘相接。

如上述的管件液压成形装置，在所述注水头插孔底端的内周面扩大形成一卡制部；在所述插掣部的底端朝周围凸设一定位凸缘，所述插掣部以该定位凸缘卡合在该卡制部定位。

如上述的管件液压成形装置，在所述弹簧钢立柱顶面的中间穿设一螺孔，又在该弹簧钢立柱顶面的两侧穿设两弹簧底孔，在所述顶靠头顶面的中间朝下穿设一沉头孔，且设有一螺栓，该螺栓穿置在该沉头孔并且以其底端螺合在该螺孔定位，在该顶靠头底面的两侧凹设两弹簧顶孔，所述弹性构件在各弹簧顶孔与各弹簧底孔之间分别设有一弹簧。

如上述的管件液压成形装置，所述中心轴组件的所述弹簧钢立柱与所述顶靠头的周围供一预定要进行液压成形的管件套设，且该管件的底端嵌入所述插管部内定位。

如上述的管件液压成形装置，该管件液压成形装置的成形槽具有梅花管状内壁，用以将所述管件由一圆管膨胀成形为一梅花管。

本发明使用在液压成形管件时，是将预定要进行液压成形的管件套设在中心轴组件，并将液压来源的管路接向注水孔的底端，接着以侧压缸驱动上、下模具进行合模的动作，利用弹性构件阻尼的力量，使顶靠头以上顶撑斜面朝上顶靠弹簧钢环底端的上撑张斜面，此时弹簧钢立柱的底部会以下撑张斜面沿着下顶撑斜面扩张，使弹簧钢立柱底部的外周面将管件的底端紧迫，而弹簧钢环底端的夹靠环则是以上撑张斜面沿着上顶撑斜面扩张，使夹靠环将管件的顶端紧迫，使管件的顶、底两端逐渐成为预压密封的形态。

接着液压来源向注水孔内注水，以液体由出水孔向管件的内周面施压，并且随着上、下模具越接近，紧迫密封管件顶、底两端的力量越大，液压来源朝注水孔内注水的压力也越大。当液体对管件施压的压力达到降伏强度同时，侧压缸继续推动上、下模具合模，此时顶靠头会逐渐向下移动并压缩弹性构造，缩短中心轴组件的高度，让管件在塑性变形的同时，管件顶、底两端的部分会向中间变形的部分进行轴推补料的动作。

最后液压来源输入成形压力的液体，使管件膨胀成形为成品，以侧压缸将上模具由合模的形态向上退开后，即可向上取出管件的成品。

由于本发明是直立式的模具构造，加上设有弹性紧迫管件顶、底两端的构造，以及轴向推动管件朝管件中间补料的构造，因此使本发明具有以下的功效：

1、本发明只需一侧压缸即可带动上、下模具合模作动，加上直立式的投影面积极小，所需合模力也小，因此压缸设备的选用可大幅节省成本。

2、由于本发明上、下模具合模的方向与管件成品的轴向一致，也与取出管件成品的方向一致，因此能克服负拔模角的问题，能用于制造复杂表面形状的管件。

3、本发明借由中心轴组件顶部顶靠头可随弹性构造下降的设计，使管件膨胀成形的同时能够进行上、下压缩管件的轴推补料的动作，大大增加本发明成形管件的扩管率，可用于成形出较不同截面变化率的管件产品，降低成本同时提高加工效率，大幅提升产品的品质，有效地增加管件在外观造型及形状规格方面的变化效能，以充分满足不同消费者的使用需求及采购嗜好。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的管件液压成形装置剖面图。

图2是本发明较佳实施例的管件液压成形装置剖面图及局部放大图。

图3是本发明较佳实施例预定要进行液压成形的管件的立体图。

图4是本发明较佳实施例设置管件的剖面图及局部放大图。

图5是本发明较佳实施例初步合模的剖面示意图及局部放大图。

图6是本发明较佳实施例合模并成形的剖面示意图及局部放大图。

图7是本发明较佳实施例液压成形的梅花管的平面图。

图8是现有横式模具装置的剖面示意图。

图9是梅花管的剖面图。

图10是梅花管的立体图。

主要元件标号说明：

10下模具11底座

111上凸部112注水头插孔

113导引面114插管部

115卡制部116顶面

12插座121成形槽

122顶导角面123顶面

20中心轴组件21注水头

211插掣部212定位凸缘

213延伸杆部214下顶撑斜面

215注水孔22弹簧钢立柱

221注水头套槽222下撑张斜面

223连接槽224出水孔

225螺孔226弹簧底孔

227顶面23顶靠头

231沉头孔232螺栓

233弹簧顶孔234弹簧

235上顶撑斜面30上模具

31顶座32套盖

321套槽322插管槽

33弹簧钢环底座34弹簧钢环

341上撑张斜面342夹靠环

3421凸起部3422轴推面

343夹靠斜面A管件

B梅花管40模具装置

41模穴42上模具

43下模具50梅花管

51凹入形状

具体实施方式

为令本发明的发明目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，以下进行详细说明，并请一并参阅附图及部件标号。

本发明提供一种管件液压成形装置，如图1、图2所示的较佳实施例，管件液压成形装置包括：

一下模具10，设有一底座11，该底座11的顶面为圆形的平面并且在底座11顶面的中间朝上凸设一上凸部111，在底座11的上凸部111中央垂直贯穿一圆形的注水头插孔112，在上凸部111顶面接邻注水头插孔112顶端的内缘环绕形成一倾斜的导引面113，并在注水头插孔112顶端的周面扩大形成一圆孔形状的插管部114，该插管部114周面的顶缘与该导引面113的底缘相接，又在注水头插孔112底端的内周面扩大形成一圆孔形状的卡制部115；

在底座11顶面的中间结合固定一插座12，该插座12是竖直且与注水头插孔112同轴心的圆管体，该插座12的直径介于上凸部111的直径与底座11顶面116的直径之间，且该插座12罩盖固定在上凸部111，在插座12的中间形成一成形槽121，该成形槽121周围轮廓的形状可视液压成形管件最终成品的形状，设为梅花形的形状或者其他多角形的形状，该成形槽121的直径大于注水头插孔112的直径，且该成形槽121周面的底缘与该导引面113的顶缘相接，在插座12顶面的周缘环绕形成一顶导角面122。

一中心轴组件20，设有一注水头21，是竖直的杆体并且底部插设固定在下模具10的注水头插孔112，该注水头21在底部设有一插掣部211，该插掣部211是直径与注水头插孔112的直径相同的圆柱体，插掣部211插设固定在注水头插孔112内，使得插掣部211穿置在该下模具10，在插掣部211的底端朝周围凸设一定位凸缘212，以定位凸缘212卡合在卡制部115定位，该插掣部211顶端的高度低于该插管部114的高度，在插掣部211顶端的中间朝上伸设一延伸杆部213，该延伸杆部213的直径小于该插掣部211的直径，在延伸杆部213底端的周围形成一下顶撑斜面214，又在注水头21的中央垂直贯穿一注水孔215；

中心轴组件20还设有一弹簧钢立柱22，该弹簧钢立柱22是竖直的圆杆体，在弹簧钢立柱22底面的中间朝上凹设一注水头套槽221，该注水头套槽221的深度深于该延伸杆部213的高度，以使注水头套槽221套合在注水头21的延伸杆部213，在注水头套槽221周面的底端环绕形成一下撑张斜面222，下撑张斜面222抵靠在下顶撑斜面214，且弹簧钢立柱22的底部位于插管部114环绕的范围内，在注水头套槽221顶面的中间朝上凹设一连接槽223，在弹簧钢立柱22的外周面与连接槽223之间穿设一个以上的出水孔224，在弹簧钢立柱22顶面227的中间穿设一螺孔225，又在弹簧钢立柱22顶面的两侧穿设两弹簧底孔226；

在弹簧钢立柱22的上方设有一顶靠头23，该顶靠头23是直径与弹簧钢立柱22相同的圆柱体，且顶靠头23的顶端朝上伸出插座12的顶面123，在顶靠头23顶面的中间朝下穿设一沉头孔231，设有一螺栓232，该螺栓232穿置在沉头孔231并且以底端螺合在弹簧钢立柱22顶端的螺孔225定位，在顶靠头23底面的两侧凹设两弹簧顶孔233，在各弹簧顶孔233与各弹簧底孔226之间分别设有一弹簧234，以两弹簧234作为弹性顶撑顶靠头23的弹性构造，在顶靠头23顶面的周缘环绕形成一上顶撑斜面235。

一上模具30，在下模具10与中心轴组件20的正上方设有一顶座31，在顶座31的底面结合一套盖32，在套盖32内配合插座12的直径宽度设有一开口朝下的套槽321，套槽321可套合在插座12顶端的周围，在套槽321顶面的中间朝上垂直贯穿一插管槽322，该插管槽322的直径与该插管部114的直径相同，在插管槽322的顶端结合一柱状的弹簧钢环底座33；

在弹簧钢环底座33套设固定一弹簧钢环34，使得弹簧钢环34固设在上模具30的内部，该弹簧钢环34是圆环体并且以上半段套设在弹簧钢环底座33固定面位于插管槽322内，弹簧钢环34外周面的直径小于插管槽322的直径，在弹簧钢环34内周面的底端环绕形成一上撑张斜面341，该上撑张斜面341位于上顶撑斜面235的正上方，又在弹簧钢环34外周面的底端环绕形成一夹靠环342，在夹靠环342的底缘形成一夹靠斜面343，又在夹靠环342顶部的周围朝外凸设一环状的凸起部3421，在凸起部3421的底面形成一轴推面3422，并且上撑张斜面341与上顶撑斜面235之间的距离小于套槽321顶面与插座12顶面之间的距离。

如图3所示，提供一预定要进行液压成形的管件A，例如本较佳实施例是圆管，当本发明用于液压成形时，如图4至图6所示，是将预定要进行液压成形的管件A套设在中心轴组件20的弹簧钢立柱22与顶靠头23的周围，该管件A的底端嵌入插管部114内定位，并且将液压来源的管路接向注水孔215的底端。

接着如图5、图6所示，以侧压缸驱动上模具30逐渐朝向下模具10进行合模的动作，使中心轴组件20顶端的顶靠头23以上顶撑斜面235朝上顶靠弹簧钢环34底端的上撑张斜面341，此时弹簧钢立柱22底部会以下撑张斜面222沿着下顶撑斜面214扩张，使弹簧钢立柱22底部的外周面将管件A的底端朝插管部114紧迫，由于弹簧234有阻尼的效用，弹簧钢立柱22下压的力量留有弹簧234的弹力，因此这时弹簧钢立柱22底部的外周面还不至于将管件A完全夹住；而弹簧钢环34底端的夹靠环342则是以上撑张斜面341沿着上顶撑斜面235扩张，使夹靠环342将管件A的顶端朝插管槽322的周面紧迫，由于弹簧234有阻尼的效用，顶靠头23朝上顶靠的力量留有弹簧234的弹力，因此这时夹靠环342还不至于将管件A完全夹住；前述夹持管件A上、下两端的动作，使管件A的两端逐渐成为预压密封的形态。

前述夹靠环342将管件A的顶端朝插管槽322的周面紧迫的过程，弹簧钢环34周围的轴推面3422会朝下顶住管件A的顶端，让管件A在液压胀形过程中，能借由轴推面3422的下推对管件A辅以轴推的力量。

接着液压来源向注水孔215内注水，以液体由出水孔224向管件A顶、底两端之间的内周面施压，并且随着上模具30与下模具10越接近，紧迫密封管件A顶、底两端的力量与轴向推动管件A的力量越大，液压来源朝注水孔215内注水的压力也越大。

当液体对管件A内周面施压的压力达到管件A的降伏强度时，侧压缸会推动上模具30继续朝下模具10的方向前进，此时顶靠头23会逐渐向下移动并压缩弹簧234，使顶靠头23与弹簧钢立柱22之间的距离逐渐缩短，让管件A朝成形槽121的周面塑性变形的同时，弹簧钢环34周围的轴推面3422将管件A的顶端夹紧并下压，使管件A顶、底两端的部分向中间变形的部分进行轴推补料的动作，大大增加管件A的成形扩张率与成品的品质。

最后液压来源输入成形压力的液体，管件A会紧贴在成形槽121的周围，而由例如圆管的形状膨胀成形为如图7所示的管件A的成品梅花管B，当以侧压缸将上模具30由合模的形态向上退开后，即可由成形槽121内向上取出管件A的成品，由于管件A成品周围的凹凸形状是沿着管件A上、下延伸的轴向，与上模具30朝下模具10合模的方向一致，也与成形槽121内取出管件A成品的方向一致，因此本发明进行液压成形时，不会有负拔模角的问题，加上侧压缸推动合模的方向与重力的方向一致，因此所需要的合模力小，选用压缸设备时能节省成本。

以上所举仅为本发明示意性的部分实施例，并非用以限制本发明的范围，任何一本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管件液压成形装置，其特征在于，包括：

一下模具；

一中心轴组件，设有一注水头，在该注水头底部设有一插掣部，所述中心轴组件以该插掣部穿置在该下模具，在该插掣部的顶端朝上伸设一延伸杆部，在该延伸杆部底端的周围形成一下顶撑斜面，在该注水头垂直贯穿一注水孔；所述中心轴组件还设有一弹簧钢立柱，在该弹簧钢立柱底面凹设一注水头套槽，该注水头套槽的深度深于该延伸杆部的高度而套合在该延伸杆部，在该注水头套槽周面的底端环绕形成一下撑张斜面，并以该下撑张斜面抵靠在该下顶撑斜面，又在该注水头套槽的顶端与该弹簧钢立柱的外周面之间形成一个以上的出水孔，在该弹簧钢立柱的顶端设有一弹性构件，在该弹性构件上设有一顶靠头，该顶靠头的顶端朝上伸出该下模具的顶面，在该顶靠头顶面的周缘环绕形成一上顶撑斜面；以及

一上模具，在其内部固设一圆环形的弹簧钢环，在该弹簧钢环内周面的底端环绕形成一上撑张斜面，该上撑张斜面位于该上顶撑斜面的正上方，又在该弹簧钢环底端的外周面形成一夹靠环，在该夹靠环的底缘形成一夹靠斜面。

2.根据权利要求1所述的管件液压成形装置，其特征在于，在所述夹靠环的周围朝外凸设一环状的凸起部，在该凸起部的底面形成一轴推面。

3.根据权利要求2所述的管件液压成形装置，其特征在于，所述下模具由底部穿设一注水头插孔，又在所述下模具顶面凹设一成形槽，该成形槽与该注水头插孔相通，所述插掣部插设固定在该注水头插孔；所述上模具设于该下模具的正上方并在底面设一开口朝下的套槽，该套槽能朝下套合在该上模具形成该成形槽处的周围，又在该套槽顶面设一插管槽，所述弹簧钢环固设在该插管槽内部；以及所述上撑张斜面与所述上顶撑斜面之间的距离小于该套槽顶面与所述下模具顶面之间的距离。

4.根据权利要求3所述的管件液压成形装置，其特征在于，所述下模具设有一底座，所述注水头插孔垂直贯穿在该底座的中央，并在该注水头插孔顶端的周面扩大形成一插管部，所述插掣部顶端的高度低于该插管部的高度，且所述弹簧钢立柱的底部位于该插管部环绕的范围内，在该底座顶面的中间结合一插座，该插座是竖直且与该注水头插孔同轴心的圆管体，所述成形槽形成在该插座的中间；以及

所述上模具在所述下模具的正上方设有一顶座，在该顶座的底面结合一套盖，所述套槽配合该插座直径的宽度并形成在该套盖内，所述插管槽的直径与该插管部的直径相同，在该插管槽的顶端设有一弹簧钢环底座，所述弹簧钢环固定在该弹簧钢环底座。

5.根据权利要求4所述的管件液压成形装置，其特征在于，在所述底座顶面的中间朝上凸设一上凸部，所述注水头插孔的顶端贯穿该上凸部的中间，在上凸部顶面接邻该注水头插孔的顶端内缘环绕形成一倾斜的导引面，所述插管部周面的顶缘与该导引面的底缘相接，所述插座的直径介于上凸部的直径与该底座顶面的直径之间，该插座罩盖固定在上凸部，且所述成形槽周面的底缘与该导引面的顶缘相接。

6.根据权利要求5所述的管件液压成形装置，其特征在于，在所述注水头插孔底端的内周面扩大形成一卡制部；在所述插掣部的底端朝周围凸设一定位凸缘，所述插掣部以该定位凸缘卡合在该卡制部定位。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的管件液压成形装置，其特征在于，在所述弹簧钢立柱顶面的中间穿设一螺孔，又在该弹簧钢立柱顶面的两侧穿设两弹簧底孔，在所述顶靠头顶面的中间朝下穿设一沉头孔，且设有一螺栓，该螺栓穿置在该沉头孔并且以其底端螺合在该螺孔定位，在该顶靠头底面的两侧凹设两弹簧顶孔，所述弹性构件在各弹簧顶孔与各弹簧底孔之间分别设有一弹簧。

8.根据权利要求1所述的管件液压成形装置，其特征在于，所述中心轴组件的所述弹簧钢立柱与所述顶靠头的周围供一预定要进行液压成形的管件套设。

9.根据权利要求4所述的管件液压成形装置，其特征在于，所述中心轴组件的所述弹簧钢立柱与所述顶靠头的周围供一预定要进行液压成形的管件套设，且该管件的底端嵌入所述插管部内定位。

10.根据权利要求8或9所述的管件液压成形装置，其特征在于，该管件液压成形装置的成形槽具有梅花管状内壁，能将所述管件由一圆管膨胀成形为一梅花管。