CN104500882B - 管与法兰的连接结构及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管与法兰的连接结构及其加工方法，它包括管(1)和套于管端部的法兰(2)，法兰(2)内侧的管(1)为径向向外扩张的凸环(3)，法兰(2)外侧的管(1)为径向向外扩张的翻边(4)，法兰(2)被翻边(4)压紧在凸环(3)上。提供一种生产成本低的管与法兰的连接结构，以及一种加工方法安全、对操作人员身体危害小、制造工序简单、生产周期短的管与法兰的连接结构加工方法。

Description

管与法兰的连接结构及其加工方法

技术领域

本发明涉及管与法兰的连接结构技术领域，具体讲是一种管与法兰的连接结构及其加工方法。

背景技术

现有的管与法兰的连接结构是连接用的一个过渡接头，它由法兰和管组成，法兰通过焊接在管末端，法兰用于与其他管道配合的端面设有密封圈。

在汽车排气管领域，该结构的管与法兰的连接结构多采用派克牌(Parker)的密封件来提高管道连接处的密封性，但是派克密封件的价格昂贵，一个派克密封件的成本几乎占据了整个管连接件成本的一半，这会直接导致管与法兰的连接结构的生产成本升高，失去市场竞争力。

当前，管与法兰的连接结构的加工方法是：操作人员将法兰固定在夹具上，然后将管的末端端口对准法兰端面；然后，通过点焊的形式对管与法兰接触轮廓进行焊接；点焊结束后，对焊接部分进行钎焊炉处理；最后，在法兰与其他管道配合端面套上密封圈。

上述加工方法中存在以下缺点：

1、点焊在焊接过程中会产生大量的刺激性气体，并且会有刺眼的火光，这些刺激性气体会对人身的健康造成极大的危害，长此以往会影响操作人员的寿命；这些刺眼火光会影响到操作人员的对操作人员的眼睛，长此以往会严重影响到操作人员眼睛的正常使用寿命；而且，稍有操作不当还会直接影响操作人员的人身安全，极易造成工伤；即该管与法兰的连接结构的加工方法存在加工危险，对操作人员身体危害大的缺点；

2、经过点焊后的管与法兰的连接结构还要经过钎焊炉以提高其整体使用性能，钎焊炉是一种用于金属钎焊和光亮热处理的设备，适用于批量生产的中小型不锈钢零件(餐具、刀具、五金等)，如马氏体不锈钢光亮淬火、回火，奥氏体不锈钢光亮退火；钎焊炉组成部分为：脱脂炉→喷淋系统→烘干传动→烘干炉→烘干被动、钎焊被动→前室→钎焊炉→水冷(干冷)→强风冷→钎焊炉传动；最后，还需要对管与法兰的连接结构的端面进行套合密封件；从而可知，该该管与法兰的连接结构的加工方法存在制造工序复杂，生产周期长的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种生产成本低的管与法兰的连接结构。

为解决上述技术问题，本发明提供的管与法兰的连接结构，它包括管和套于管端部的法兰，法兰内侧的管为径向向外扩张的凸环，法兰外侧的管为径向向外扩张的翻边，法兰被翻边压紧在凸环上。

作为一种优选，所述的法兰外壁与管外壁之间设有玻璃纤维网格布，法兰外壁与凸环外壁之间设有玻璃纤维网格布。

采用以上管与法兰的连接结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：通过翻边与管外壁的紧贴来实现刚性密封，从而取消了昂贵的高性能密封圈，以此来降低管与法兰的连接结构的生产成本；而且，由于翻边属于刚性材料制成，所以在挤压过程中不会发生变形，所以使用寿命更长，并且可以防止法兰与管外壁之间发生侧漏，使用性能更佳。

本发明所要解决的另一技术问题，提供一种加工方法安全、对操作人员身体危害小、制造工序简单、生产周期短的管与法兰的连接结构加工方法。

为解决上述技术问题，本发明包括以下步骤：

a、成型凸环：将管装夹在夹模上，从管一端沿管轴线插入刚性材料制成的芯棒，从管另一端沿管轴线插入弹性材料制成的柱形尼龙，使得柱形尼龙一个端面与芯棒一个端面抵紧；将芯棒定位在夹模上，通过挤压机的冲头对柱形尼龙施加一个沿管轴线的力以使得柱形尼龙与芯棒接触一端发生局部堆积并膨胀，从而局部撑开管侧壁形成凸环；

b、将柱形尼龙从管抽出，将芯棒从管退出，打开夹模并取出管；

c、成型翻边：将管安装夹具上，先把玻璃纤维网格布缠绕在管靠近凸环的端部，再把法兰套合在管外，开启旋压机，通过旋压机上的转头对管端口进行旋转压缩以形成折边；开启冷镦机，通过冷镦机上的镦头对折边进行压平以形成翻边；

d、取出管与法兰的连接结构成品。

作为一种优选，所述的步骤a中的柱形尼龙是由特氟龙制成的。

采用以上管与法兰的连接结构加工方法后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：通过夹模和夹具对管进行定位，可以有效地取代操作人员徒手抓持管，使得操作过程更加安全；通过挤压机、旋压机和冷镦机分别实现凸环、折边和翻边的加工并取代点焊、钎焊炉，这即避免了点焊产生的刺激性气体和刺眼火光，也避免了钎焊炉复杂的工序，对操作人员的身体健康不会造成影响，而且还大大降低了操作人员的工作强度，操作人员只需要轻松地将管转移到不同的机器中，不需要通过工具对管进行直接的高强度劳动，也就是说，操作人员不需要长时间对着管进行点焊加工；同时，还缩短了管与法兰的连接结构成品的加工周期；还有，通过挤压机、旋压机和冷镦机加工出来的翻边和凸环可以生产处密封性能出色的刚性密封件，由于挤压机、旋压机和冷镦机始终沿着管轴线从管末端挤压管，使得翻边紧贴法兰端面，法兰另一端面也紧贴凸环的外壁，从而有效地避免法兰与翻边之间发生侧漏问题；此外，由于形成凸环的过程是特氟龙逐渐膨胀挤压管，使得管逐渐向外撑开，所以凸环与管接触处呈弧线形，不易发生应力集中问题，而在翻边成型中采用了折边这一过渡工序，避免由于一下子管末端由于弯折角度过大发生折断或断裂，这也使得翻边在与管过渡处呈现圆弧形，这也有效地避免了翻边在与管过渡处发生应力集中。

附图说明

图1为本发明管与法兰的连接结构的零件图。

图2为本发明管与法兰的连接结构加工方法的工具图。

图3为本发明管与法兰的连接结构加工方法的状态图。

图4为本发明管与法兰的连接结构加工方法的另一状态图。

图5为本发明管与法兰的连接结构加工方法的成型图。

图中所示：1、管，2、法兰，3、凸环，4、翻边，5、夹模，6、芯棒，7、柱形尼龙，8、挤压机，9、冲头，10、夹具，11、旋压机，12、折边，13、冷镦机，14、转头，15、镦头。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

具体实施方式：

一种管与法兰的连接结构，它包括管1和套于管端部的法兰2，法兰2内侧的管1为径向向外扩张的凸环3，法兰2外侧的管1为径向向外扩张的翻边4，法兰2被翻边4压紧在凸环3上。所述的凸环3在实际的管件中看似一个环形的鼓包。

法兰4上还设有多个用于与外部管件连接的连接孔。

所述的法兰2外壁与管1外壁之间设有玻璃纤维网格布，法兰2外壁与凸环3外壁之间设有玻璃纤维网格布。玻璃纤维网格布具有抗碱性、柔韧性以及经纬高度抗拉力等优点，并且还有保温、抗裂、防水的作用，所以通过增设玻璃纤维网格布可以吸收管1外壁与法兰2内壁在接触处渗漏的油液。

一种管与法兰的连接结构的加工方法，它包括以下步骤：

a、成型凸环4：将管1装夹在夹模5上，从管1一端沿管1轴线插入刚性材料制成的芯棒6，从管1另一端沿管1轴线插入弹性材料制成的柱形尼龙7，使得柱形尼龙7一个端面与芯棒6一个端面抵紧；将芯棒6定位在夹模5上，通过挤压机8的冲头9对柱形尼龙7施加一个沿管1轴线的力以使得柱形尼龙7与芯棒6接触一端发生局部堆积并膨胀，从而局部撑开管1侧壁形成凸环4；

b、将柱形尼龙7从管1抽出，将芯棒6从管1退出，打开夹模5并取出管1；

c、成型翻边4：将管1安装夹具10上，先把玻璃纤维网格布缠绕在管1靠近凸环3的端部，再把法兰2套合在管1外，开启旋压机11，通过旋压机11上的转头14对管1端口进行旋转压缩以形成折边12；开启冷镦机13，通过冷镦机13上的镦头15对折边12进行压平以形成翻边4；

d、取出管与法兰的连接结构成品。

所述的步骤a中的柱形尼龙7是由特氟龙制成的。

上述结构和方法中，夹模5是一种类似于夹具的装夹工具，夹模5可以是V型槽，使得管1定位在夹模5上以便后续加工。在成型凸环4的工序中，芯棒6和柱形尼龙7进入管1对管1产生的主要是沿轴线方向的作用力，所以，只需要避免管1发生窜动影响凸环4成型的位置。

芯棒6是由刚性材料制成的，如金属材料，不锈钢、合金钢等等，主要是防止芯棒6外壁对应的管1侧壁发生变形，使得管1侧壁整体保持圆形。

柱形尼龙7是由特氟龙制成的，即聚四氟乙烯。特氟龙是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料，这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。特氟龙主要具有表面不粘性、耐热性、自润滑性、抗湿性、耐磨性和耐腐蚀性等等。在本发明中主要利用的是特氟龙的自润滑性和表面不粘性，自润滑性是指特氟龙具有塑性中最小的摩擦系数，是最理想的无油润滑材料，表面不粘性是指特氟龙表面不能附着在已知的固体材料表面；此外，由于特氟龙的拉伸强度为22-35MPa、伸长率为200-400％、拉伸弹性模量为400GPa、弯曲弹性模量为420MPa、压缩弹性模量为500GPa，即特氟龙具有良好的伸缩性能，也就是说，受到挤压的情况下，具有向外伸张的趋势。在本发明中，利用特氟龙的自润滑性、表面不粘性和弹性可以体现特氟龙的利用率高、成型性能好，而且可以多次利用不失弹性、自润滑性和表面不粘性。

挤压机8是一种可以输出直线性作用力的设备，比如常见的金属挤压机也可以应用到本发明的工作场合中，以提供柱形尼龙7变形所需的作用力；冲头9设置在挤压机8的输出端，将挤压机8输的线性作用力直接作用到柱形尼龙7的端面上。

夹具10在成型翻边4的过程中，既要防止管1发生轴向位移，又要防止管1发生周向转动。

旋压机11是一种金属塑性成型机械，在其床身上装有交流伺服系统，该系统中的旋转架设有纵、横两个相互垂直的滑架，横向和纵向进给采用精密滚珠丝杠副，由伺服电机依次与同步带传动副及精密滚滚珠丝杠副相连接；在滑架下面设有精密滚珠直线导轨，在旋轮架的横向滑座的上面设有对芯模外形轮廓进行挤压成型的机构。简单来说，旋压机11的转头14既可以输出周向转动的动力，即转头14的轮廓沿其轴线转动，使得转动14的轮廓与管1的末端开口接触并相对转动，同时，旋压机11还可以推动转头14沿其轴线向右(图2所示)进给，使得转头14压紧管1的末端开口，撑开管1末端的开口，使得排气口1末端的开口变大，呈现出一个喇叭口的形状，从而以形成折边12。其中，转头14的轮廓可以是一种凸台的形状，凸台的意思就是转头14上设有呈倾斜状的外形，使得转头14的倾斜部分与排气口1末端的开口处接触以撑开排气口1末端的开口。

冷镦机13是一种通过镦头15来镦平折边12，使得折边12变成翻边4，以使得翻边4贴紧法兰2端面的设备，根据冷镦方法来说，冷镦机是在常温下对金属坯料施加一定的压力，使之在模腔内产生塑变，按规定的形状和尺寸成型。镦头15是一种端面平整的加工工具。

Claims (2)

1.一种管与法兰的连接结构的加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：

a、成型凸环(3)：将管(1)装夹在夹模(5)上，从管(1)一端沿管(1)轴线插入刚性材料制成的芯棒(6)，从管(1)另一端沿管(1)轴线插入弹性材料制成的柱形尼龙(7)，使得柱形尼龙(7)一个端面与芯棒(6)一个端面抵紧；将芯棒(6)定位在夹模(5)上，通过挤压机(8)的冲头(9)对柱形尼龙(7)施加一个沿管(1)轴线的力以使得柱形尼龙(7)与芯棒(6)接触一端发生局部堆积并膨胀，从而局部撑开管(1)侧壁形成凸环(3)；

b、将柱形尼龙(7)从管(1)抽出，将芯棒(6)从管(1)退出，打开夹模(5)并取出管(1)；

c、成型翻边(4)：将管(1)安装夹具(10)上，先把玻璃纤维网格布缠绕在管(1)靠近凸环(3)的端部，再把法兰(2)套合在管(1)外，开启旋压机(11)，通过旋压机(11)上的转头(14)对管(1)端口进行旋转压缩以形成折边(12)；开启冷镦机(13)，通过冷镦机(13)上的镦头(15)对折边(12)进行压平以形成翻边(4)；

d、取出管与法兰的连接结构成品。

2.根据权利要求1所述的管与法兰的连接结构的加工方法，其特征在于：所述的步骤a中的柱形尼龙(7)是由特氟龙制成的。