CN105215117A - 立式大直径波纹管多波一次成型机以及波纹管成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立式大直径波纹管多波一次成型机，以及利用该成型机的波纹管成型方法。本发明的立式大直径波纹管多波一次成型机，结合了单波连续成型法和多波一次成型法的优点，在液压成型大直径波纹管时，与单波连续成型法相比，精度更高，密封更好，不容易划伤波纹管表面，与多波一次成型法相比，大大减小了所需轴向推力，使大直径波纹管液压胀形不需要借助液压机，而且减轻了模具重量，操作更加方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种成型机，具体涉及一种立式大直径波纹管多波一次成型机以及波纹管成型方法。属于成型设备技术领域。
背景技术
现有的波纹管液压成形方法有单波连续成型法和多波一次成型法，单波连续成型法是管坯沿模具轴线按波纹管波距依次进给，成型模具重复分合、推进分合，在液压作用下依次成波的一种成型工艺方法，这种成型方法的优点是自动化程度高，且由于内部芯轴的存在，可以大大降低成型时所需要的轴向推力；缺点则是精度不高，模具对波纹管表面易造成划伤，密封困难，成型时的高压油泄露常常导致大批量的报废；多波一次成型法是用多套模具按计算的定位长度，用分片机构均匀一致的在管坯上定位，对管坯内部冲压使管坯上产生一定尺寸的初波，卸下分片机构后管坯内部保压，轴向加力进给，压缩至模具靠拢，波纹管即成形，这种成形方法的优点是波纹管的尺寸可以由模具和分片机构精确控制，模具和管坯摩擦较少，波纹管表面不易划伤，密封较容易，缺点是所需的轴向推力很大，通径为500mm，多层总厚为6mm的钢质波纹管，波纹成形需要15～25MPa的工作压力，200吨左右的轴向推力，难以用油缸达到，只有到油压机上成型。
模具方面，传统的模具有整体式内外圈结构和铰链式结构，整体结构模具依靠成型模套和模具外边缘滑动配合移动压合，当管径过大时，模具很重，拆装困难，铰链结构模具由模片和模板两部分组成，并做成铰链结构，这种模具结构复杂，制造精度要求高，特别是多个模具压合时移动的导向孔，要求位置精度很高，制造困难，这两种模具结构都很复杂，模具比较笨重，不利于操作。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种立式大直径波纹管多波一次成型机。
本发明还提供了利用该成型机的波纹管成型方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种立式大直径波纹管多波一次成型机，从上往下依次包括顶板、支撑板、底板和底座，顶板的中央设有用于放入管坯的圆孔，顶板下方设有两条直线导轨，导轨上有一对分别由油缸Ⅰ和油缸Ⅱ控制开合的半圆形挤压模，底板固定在底座上，底板与顶板之间设有分别穿过支撑板的立柱和导向柱；所述支撑板的上方和下方分别连有内芯轴以及控制支撑板沿立柱上下移动的油缸Ⅲ，所述油缸Ⅲ安装在底板上，油缸Ⅲ的活塞杆与支撑板连接，所述内芯轴的外部依次套放管坯以及通过导向柱串接的模具，所述内芯轴底部设有向内芯轴和管坯之间注水的注水孔。
所述模具分为上模、半模和下模，内芯轴下端与下模相邻处设有密封槽Ⅰ，其内安装密封圈Ⅰ，以使管坯与内芯轴构成静密封；内芯轴上端与上模之间设有滑动密封环，滑动密封环内外分别设有密封槽Ⅱ和密封槽Ⅲ，其内分别安装密封圈Ⅱ和密封圈Ⅲ，以使管坯与滑动密封环构成静密封，内芯轴与滑动密封环构成动密封。
所述支撑板为方形，其四角装有用于穿过立柱的无油衬套。
所述底座的底部设有垫板。
所述模具为通过榫卯定位及螺杆压紧的若干对半圆结构，每对半圆结构合模的位置设有与导向柱相配合的导向孔，以保证模具的同轴度。
任意上下相邻的半圆结构之间设有定位块。
一种利用上述成型机的波纹管成型方法，具体步骤如下：
(1)分开挤压模，将管坯从顶板圆孔套入内芯轴，从下往上依次安装模具和定位块，将管坯固定在内芯轴与模具之间，管坯的两端均密封；
(2)合拢挤压模，油缸Ⅲ压紧，通过注水孔向管坯内部注水至压力达到3.36MPa，管坯在水压和模具的作用下形成初波，胀形系统保压3～5s；
(3)油缸Ⅲ退回卸压，从上往下依次取出定位块，胀形系统注水至压力达到3.36MPa，油缸Ⅲ开始挤压，挤压至所有模具靠拢时，波纹管即成型；
(4)油缸Ⅲ退回卸压，分开挤压模，按顺序拆下滑动密封环和模具，最后取出成型的波纹管。
所述的波纹管成型方法中，挤压模的合拢和分开通过油缸Ⅰ和油缸Ⅱ控制，挤压模的两个半圆形部分沿直线导轨移动。
所述步骤(1)中的密封方法是：在内芯轴下端与下模相邻处的密封槽Ⅰ内安装密封圈Ⅰ，在滑动密封环内外的密封槽Ⅱ和密封槽Ⅲ内分别安装密封圈Ⅱ和密封圈Ⅲ。
所述步骤(1)中，安装模具的方法是：将一对半圆结构的导向孔卡到导向柱上，其中一个的一榫一卯配合另一个的一榫一卯，之后通过螺杆压紧。
本发明的有益效果：
本发明的成型机，管坯与内芯轴以及与滑动密封环分别构成静密封，内芯轴与滑动密封环构成动密封，减小了轴向受压面积，从而大大减小了所需轴向压力。模具采用的是一对半圆结构通过榫卯结构定位，每个半圆模具上有一榫一卯配合第二半圆模具的一榫一卯，两侧螺杆压紧的方式，减轻了模具重量，拆装比较方便，两个半模合模的位置开有导向孔，导向柱可以保证合模时模具的同轴度。另外，采用立式结构可以缩小定位块大小，使挤压前拆除定位块较为省力。顶板上开有圆孔，并安装有两条直线导轨，导轨上有两个由油缸控制开合的半圆形挤压模，使该设备既能较方便的放入管坯和取出波纹管，又能在挤压时增大滑动密封环的受力面积，使其不易变形。
本发明的立式大直径波纹管多波一次成型机，结合了单波连续成型法和多波一次成型法的优点，在液压成型大直径波纹管时，与单波连续成型法相比，精度更高，密封更好，不容易划伤波纹管表面，与多波一次成型法相比，大大减小了所需轴向推力，使大直径波纹管液压胀形不需要借助液压机，而且减轻了模具重量，操作更加方便。
附图说明
图1为本发明成型机的结构示意图；
图2为本发明成型机的部分结构纵剖图；
图3为本发明成型机的俯视图；
图4为本发明成型机的剖视图。
图中：1、顶板，2、内芯轴，3、底板，4、底座，5、垫板，6、油缸Ⅲ，7、导向柱，8、支撑板，9、滑动密封环，10、定位块，11、立柱，12、圆孔，13、密封圈Ⅲ，14、注水孔，15、半模，16、下模，17、管坯，18、上模，19、油缸Ⅰ，20、油缸Ⅱ，21、挤压模，22、密封圈Ⅱ，23、密封圈Ⅰ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
如图1～4所示，本发明的一种立式大直径波纹管多波一次成型机，从上往下依次包括顶板1、支撑板8、底板3和底座4，顶板1的中央设有用于放入管坯17的圆孔12，顶板1下方设有两条直线导轨，导轨上有一对分别由油缸Ⅰ和油缸Ⅱ控制开合的半圆形挤压模19，底板3固定在底座4上，底板3与顶板1之间设有分别穿过支撑板8的立柱11和导向柱7；支撑板8的上方和下方分别连有内芯轴2以及控制支撑板8沿立柱11上下移动的油缸Ⅲ6，油缸Ⅲ6安装在底板3上，油缸Ⅲ6的活塞杆与支撑板8连接，内芯轴2的外部依次套放管坯17以及通过导向柱7串接的模具，内芯轴2底部设有向内芯轴2和管坯17之间注水的注水孔14。模具分为上模18、半模15和下模16，内芯轴2下端与下模16相邻处设有密封槽Ⅰ，其内安装密封圈Ⅰ23，以使管坯17与内芯轴2构成静密封；内芯轴2上端与上模18之间设有滑动密封环9，滑动密封环9内外分别设有密封槽Ⅱ和密封槽Ⅲ，其内分别安装密封圈Ⅱ22和密封圈Ⅲ13，以使管坯17与滑动密封环9构成静密封，内芯轴2与滑动密封环9构成动密封。支撑板8为方形，其四角装有用于穿过立柱11的无油衬套。底座4的底部设有垫板5。模具为通过榫卯定位及螺杆压紧的若干对半圆结构，每对半圆结构合模的位置设有与导向柱7相配合的导向孔，以保证模具的同轴度。任意上下相邻的半圆结构之间设有定位块10。
利用上述成型机的波纹管成型方法，具体步骤如下：
(1)分开挤压模19，将管坯17从顶板1圆孔12套入内芯轴2，从下往上依次安装模具和定位块10，将管坯17固定在内芯轴2与模具之间，管坯17的两端均密封；
密封方法是：在内芯轴2下端与下模16相邻处的密封槽Ⅰ内安装密封圈I23，在滑动密封环9内外的密封槽Ⅱ和密封槽Ⅲ内分别安装密封圈Ⅱ22和密封圈Ⅲ13。
安装模具的方法是：将一对半圆结构的导向孔卡到导向柱7上，其中一个的一榫一卯配合另一个的一榫一卯，之后通过螺杆压紧；
(2)合拢挤压模19，油缸Ⅲ6压紧，通过注水孔14向管坯17内部注水至压力达到3.36MPa，管坯17在水压和模具的作用下形成初波，胀形系统保压3～5s；
(3)油缸Ⅲ6退回卸压，从上往下依次取出定位块10，胀形系统注水至压力达到3.36MPa，油缸Ⅲ6开始挤压，挤压至所有模具靠拢时，波纹管即成型；
(4)油缸Ⅲ6退回卸压，分开挤压模19，按顺序拆下滑动密封环9和模具，最后取出成型的波纹管。
其中，挤压模19的合拢和分开通过油缸Ⅰ和油缸Ⅱ控制，挤压模19的两个半圆形部分沿直线导轨移动。
试验例：
以内径d＝500，外径D＝560，3层总厚δ＝1.5mm，材料抗拉强度σb＝560MPa的波纹管为例。
倘若没有内芯轴2，所需胀形压力P＝δσb/R＝2δσb/d＝3.36Mpa，所需轴向推力F＝PAe＝PπDm2/4＝Pπ(D+d)2/16≈74.1t(Ae—波纹管有效面积，Dm—波纹管平均直径)。
采用本发明的成型机，在管坯17中加入一根Φ470mm的内芯轴2后，所需轴向推力F＝Pπ[(D+d)2/4-Φ2]/4≈15.8t，15.8/74.1≈0.213，也就是说只需要原先约1/5的轴向推力，并且随着管径的增加，这个比值会越来越小。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种立式大直径波纹管多波一次成型机，从上往下依次包括顶板、支撑板、底板和底座，顶板的中央设有用于放入管坯的圆孔，顶板下方设有两条直线导轨，导轨上有一对分别由油缸Ⅰ和油缸Ⅱ控制开合的半圆形挤压模，底板固定在底座上，底板与顶板之间设有分别穿过支撑板的立柱和导向柱；其特征在于，所述支撑板的上方和下方分别连有内芯轴以及控制支撑板沿立柱上下移动的油缸Ⅲ，所述油缸Ⅲ安装在底板上，油缸Ⅲ的活塞杆与支撑板连接，所述内芯轴的外部依次套放管坯以及通过导向柱串接的模具，所述内芯轴底部设有向内芯轴和管坯之间注水的注水孔。
2.根据权利要求1所述的一种立式大直径波纹管多波一次成型机，其特征在于，所述模具分为上模、半模和下模，内芯轴下端与下模相邻处设有密封槽Ⅰ，其内安装密封圈Ⅰ，以使管坯与内芯轴构成静密封；内芯轴上端与上模之间设有滑动密封环，滑动密封环内外分别设有密封槽Ⅱ和密封槽Ⅲ，其内分别安装密封圈Ⅱ和密封圈Ⅲ，以使管坯与滑动密封环构成静密封，内芯轴与滑动密封环构成动密封。
3.根据权利要求1所述的一种立式大直径波纹管多波一次成型机，其特征在于，所述支撑板为方形，其四角装有用于穿过立柱的无油衬套。
4.根据权利要求1所述的一种立式大直径波纹管多波一次成型机，其特征在于，所述底座的底部设有垫板。
5.根据权利要求1所述的一种立式大直径波纹管多波一次成型机，其特征在于，所述模具为通过榫卯定位及螺杆压紧的若干对半圆结构，每对半圆结构合模的位置设有与导向柱相配合的导向孔，以保证模具的同轴度。
6.根据权利要求5所述的一种立式大直径波纹管多波一次成型机，其特征在于，任意上下相邻的半圆结构之间设有定位块。
7.一种利用权利要求1～6中任一项所述成型机的波纹管成型方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)分开挤压模，将管坯从顶板圆孔套入内芯轴，从下往上依次安装模具和定位块，将管坯固定在内芯轴与模具之间，管坯的两端均密封；
(2)合拢挤压模，油缸Ⅲ压紧，通过注水孔向管坯内部注水至压力达到3.36MPa，管坯在水压和模具的作用下形成初波，胀形系统保压3～5s；
(3)油缸Ⅲ退回卸压，从上往下依次取出定位块，胀形系统注水至压力达到3.36MPa，油缸Ⅲ开始挤压，挤压至所有模具靠拢时，波纹管即成型；
(4)油缸Ⅲ退回卸压，分开挤压模，按顺序拆下滑动密封环和模具，最后取出成型的波纹管。
8.根据权利要求7所述的波纹管成型方法，其特征在于，挤压模的合拢和分开通过油缸Ⅰ和油缸Ⅱ控制，挤压模的两个半圆形部分沿直线导轨移动。
9.根据权利要求7所述的波纹管成型方法，其特征在于，所述步骤(1)中的密封方法是：在内芯轴下端与下模相邻处的密封槽Ⅰ内安装密封圈Ⅰ，在滑动密封环内外的密封槽Ⅱ和密封槽Ⅲ内分别安装密封圈Ⅱ和密封圈Ⅲ。
10.根据权利要求7所述的波纹管成型方法，其特征在于，所述步骤(1)中，安装模具的方法是：将一对半圆结构的导向孔卡到导向柱上，其中一个的一榫一卯配合另一个的一榫一卯，之后通过螺杆压紧。
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