CN105312390A - 三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，包括上半模和下半模，上半模和下半模之间设有成形型腔，成形型腔的两端分别安装有胀形挤压冲头，下半模上设有支管成形腔，支管成型腔内安装有平衡冲头，两个胀形挤压冲头之间设有刚性胀形内模，刚性胀形内模包括分别位于两端的推杆，两根推杆之间设有成形内模块，成形内模块与两根推杆之间通过连杆机构相连，推杆的轴线与成形型腔的轴线平行并分别滑动配合安装在对应的胀形挤压冲头内，且其中一根推杆上设有锁扣式快速拆卸连接结构，成形型腔的两端分别设有推力装置；推力装置包括挤压液压缸和中心液压缸，挤压液压缸包括至少三个并以中心液压缸的轴线环形均布设置。

Description

三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备

技术领域

本发明属于管材无切削加工技术领域，具体的涉及一种三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备。

背景技术

管材胀形的种类很多，主要分为刚性胀形和软模胀形两类。刚性凸模胀形仅适用于形状和尺寸精度要求不高的轴对称胀形件的胀形加工。利用液体、气体或弹性体作为传压介质进行胀形时，通称为软模胀形。液体可用油、乳化液或水，弹性体通常采用聚氨酯橡胶或天然橡胶。石蜡由于具有易于呈固体或液体状的独特特点，且可回收重复利用，也将其作为胀形传压介质，并已在生产中取得了良好的技术效果。因此，根据传压介质的不同，软模胀形又可分为液压胀形、气压胀形、橡胶胀形和石蜡胀形等。软模胀形和刚性模胀形相比，特别适合于各种形状复杂管件加工，具有明显的技术经济效益。

在三通管胀形工艺中，管坯内表面需作用非常大的胀形压力。根据胀形压力的产生方法和胀形冲头的数目及结构的不同，可把三通管塑性成形的方法相应的分为三种：液体介质挤压胀形、塑性介质复合冲头挤压胀形和塑性介质分离冲头挤压胀形三种。

如图1所示，为现有的一种三通管液体介质挤压胀形模具的结构示意图。该三通管液体介质挤压胀形模具由两半模组成，管坯置于其中，内部的液体通过专门的增压系统提供内压力，其压力值的大小与左右两个冲头的运动无关，由左右冲头提供挤压力，平衡冲头提供支管端部的平衡力，通过这三个力的协调作用，可使管坯在超高压静水压力下胀形成形。该方法由于胀形压力场分布最为均匀稳定，所成形的产品质量最好，但所需胀形压力较大，需数百甚至数千兆帕，而普通液压泵只能产生约30MPa的压力，故需配置增压系统，对控制技术的要求也很高，设备较昂贵。另外，液体介质挤压胀形成形不能应用于如中碳钢、大尺寸厚壁件等需要加热以提高塑性、减小抗力的胀形加工。

如图2所示，为现有的一种塑性介质复合冲头挤压胀形模具的结构示意图。该胀形模具的冲头为一台阶形结构，可对介质和管壁两端分别施压。挤压胀形时，冲头前端首先进入管坯内对塑性介质施压，使支管模腔对应管壁隆起产生胀形，当冲头台阶与管坯接触时，产生挤压力，管坯在内压力和挤压力的共同作用下产生塑性变形，使支管不断增长。

该胀形成形方法除具有冲头结构简单、所需设备和装置较少、操作便利等优点外，还具有制件的壁厚比较均匀稳定、变化幅度不大的优点。由于挤压冲头、凹模、管坯及胀形介质的尺寸关系决定着胀形的初始压力，因此在成形过程中，胀形压力的调整较为困难，只能在一定范围内进行，主要是通过告便挤压冲头的结构实现。因此，对管坯的尺寸、材料及模具等方面的要求较为严格，使用中有很大的局限性。

如图3所示，为现有的一种塑性介质分离冲头挤压胀形模具的结构示意图。该胀形模具的内压力由胀形冲头挤压胀形介质产生，其数值与挤压冲头无关而由胀形冲头的运动决定。胀形压力的产生机理与塑性介质复合冲头挤压胀形成形相似，二者的区别主要在于挤压冲头与胀形冲头是否为一体。在塑性介质分离冲头挤压成形方法中，挤压冲头和胀形冲头通过复合油缸驱动，实现分离。

与塑性介质复合冲头挤压胀形成形相比较，塑性介质分离冲头挤压胀形模具的胀形冲头的结构和运动较为复杂，并需增添一套驱动胀形冲头运动的机构。

与液体介质挤压胀形方式相比，塑性介质分离冲头挤压胀形虽然冲头运动较为复杂，但避免了昂贵的液压增压系统，因此具有设备投资较小，并且生产率高、成形效果好的优点，但其还存在冲头的使用寿命较低、模具结构较复杂、且不能应用于管坯尺寸太小的场合。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，不仅能够满足三通管的胀形成形要求，而且同时结合刚性胀形和液压胀形，能够较好地控制三通管胀形变形的全过程。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，包括上半模和下半模，所述上半模和下半模之间设有呈圆管状的成形型腔，所述成形型腔的两端分别安装有与其滑动配合的胀形挤压冲头，所述下半模上设有轴线与所述成形型腔的轴线垂直相交的支管成形腔，所述支管成型腔内安装有平衡冲头，两个所述胀形挤压冲头之间设有刚性胀形内模，所述刚性胀形内模包括分别位于两端的推杆，两根所述推杆之间设有与所述支管成型腔配合并用于驱动管坯胀形变形的成形内模块，所述成形内模块与两根所述推杆之间通过连杆机构相连，所述推杆的轴线与所述成形型腔的轴线平行并分别滑动配合安装在对应的所述胀形挤压冲头内，且其中一根推杆上设有锁扣式快速拆卸连接结构，所述成形型腔的两端分别设有推力装置；

所述推力装置包括用于驱动所述胀形挤压冲头在所述成形型腔内滑动的挤压液压缸和用于驱动所述推杆在所述胀形挤压冲头内滑动的中心液压缸，所述挤压液压缸包括至少三个并以所述中心液压缸的轴线环形均布设置；

设有所述锁扣式快速拆卸连接结构的所述推杆分体设置为靠近所述刚性胀形内模的推杆内侧段和远离所述刚性胀形内模的推杆外侧段，所述推杆外侧段面向所述推杆内侧段的端面上设有中心孔，所述中心孔内与其滑动配合设有滑动推杆，所述滑动推杆面向所述刚性胀形内模的一端环形均布铰接设有机械卡扣，所述推杆外侧段的端面上与所述机械卡扣一一对应设有让位凹槽，所述让位凹槽内设有转轴，所述机械卡扣的中部旋转配合套装在所述转轴上，所述推杆内侧段面向所述推杆外侧段的端部外周壁上设有卡槽，所述机械卡扣上设有与所述卡槽配合的卡钩；所述滑动推杆上套装设有位于所述中心孔内并用于将所述其推出所述中心孔的弹簧，所述推杆内侧段面向所述推杆外侧段的端面上设有与所述中心孔配合并用于将所述滑动推杆推向所述中心孔内的凸起。

进一步，所述连杆机构包括设置在所述推杆与所述成形内模块之间的双铰连杆，所述推杆与所述成形内模块之间通过所述双铰连杆相连。

进一步，所述推杆与所述胀形挤压冲头之间设有高压密封结构。

进一步，所述胀形挤压冲头与所述成形型腔之间设有密封结构。

本发明的有益效果在于：

本发明的三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，通过在两个胀形挤压冲头之间设置刚性胀形内模，使用时，将管坯安放在成形型腔内，将刚性胀形内模对应安装在管坯内，管坯的两端分别利用胀形挤压冲头压紧密封，并在管坯内注满液体介质；胀形时，利用环形均布的多个挤压液压缸同时驱动胀形挤压冲头对管坯施加轴向的挤压力，并利用中心液压缸驱动两端的推杆同步相向运动，由于推杆占据了管坯内部空间，进而导致液体介质的压力增大，对管坯施加液体胀形压力；另外，推杆的运动还会带动成形内模块向支管成型腔运动，成形内模块向管坯的胀形变形区域施加刚性胀形力，在刚性胀形力和液体胀形压力的共同作用下，驱动管坯胀形变形，进而成形为三通管；由于采用了刚性胀形内模对管坯施加刚性胀形力，可适当减少液体介质对管坯施加的液体胀形压力的大小，即能够减小复合液压缸对推杆施加的推力大小，成形内模块的运动速率及行程均可由推杆的运动控制，因而，本发明三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备能够较好地控制三通管胀形变形的全过程；且在液体胀形压力的作用下，管坯在胀形成形过程中，其内壁均会收到液体胀形压力的作用，管坯变形后能够与成形型腔和支管成型腔的内壁贴合，成形质量更好。

另外，通过设置锁扣式快速拆卸连接结构，使用时，利用推力装置推动推杆外侧段靠近推杆内侧段，凸起驱动滑动推杆向中心孔运动，驱动机械卡扣旋转，使卡钩卡在卡槽内，如此，可使推杆外侧段和推杆内侧段自动连接为一体；当三通管胀形完成后，推力装置驱动推杆外侧段背向刚性胀形内模移动，推杆外侧段和推杆内侧段之间的接触力减小，在弹簧的作用下，驱动滑动推杆向外移动，驱动机械卡扣旋转，卡钩从卡槽内脱离，使推杆外侧段和推杆内侧段快速分离，如此，可方便地将成形的三通管从推杆内侧段上退出，并将新的管坯从推杆内侧段上套在刚性胀形内模上，实现推杆外侧段和推杆内侧段之间的快速连接和快速拆卸目的。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为图1为现有的一种三通管液体介质挤压胀形模具的结构示意图；

图2为现有的一种塑性介质复合冲头挤压胀形模具的结构示意图；

图3为现有的一种塑性介质分离冲头挤压胀形模具的结构示意图；

图4为本发明三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备实施例的结构示意图；

图5为图4的A详图。

附图标记说明：

1-上半模；2-下半模；3-成形型腔；4-胀形挤压冲头；5-支管成型腔；6-平衡冲头；7-管坯；8-推杆；9-成形内模块；10-双铰连杆；11-推杆内侧段；12-推杆外侧段；14-挤压液压缸；15-中心液压缸；16-中心活塞杆；17-挤压活塞杆；18-中心孔；19-滑动推杆；20-机械卡扣；21-让位凹槽；22-转轴；23-卡钩；24-弹簧；25-凸起。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图4所示，为本发明三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备实施例的结构示意图。本实施例的三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，包括上半模1和下半模2，上半模1和下半模2之间设有呈圆管状的成形型腔3，成形型腔3的两端分别安装有与其滑动配合的胀形挤压冲头4，下半模1上设有轴线与成形型腔3的轴线垂直相交的支管成形腔5，支管成型腔5的内壁呈圆管状，支管成型腔5内安装有平衡冲头6，两个胀形挤压冲头4之间设有刚性胀形内模，刚性胀形内模包括分别位于两端的推杆8，两根推杆8之间设有与支管成型腔5配合并用于驱动管坯7胀形变形的成形内模块9，成形内模块9与两根推杆8之间通过连杆机构相连，本实施例的连杆机构包括设置在推杆8与成形内模块9之间的双铰连杆10，推杆8与成形内模块9之间通过双铰连杆10相连。

推杆8的轴线与成形型腔3的轴线平行并分别滑动配合安装在对应的胀形挤压冲头4内，即两根推杆8分别滑动配合安装在两个胀形挤压冲头4内，且其中一根推杆8上设有锁扣式快速拆卸连接结构。本实施例设有锁扣式快速拆卸连接结构的推杆8分体设置为靠近刚性胀形内模的推杆内侧段11和远离刚性胀形内模的推杆外侧段12，推杆外侧段12面向推杆内侧段11的端面上设有中心孔18，中心孔18内与其滑动配合设有滑动推杆19，滑动推杆19面向刚性胀形内模的一端环形均布铰接设有机械卡扣20，推杆外侧段12的端面上与机械卡扣20一一对应设有让位凹槽21，让位凹槽21内设有转轴22，机械卡扣20的中部旋转配合套装在转轴22上，推杆内侧段11面向推杆外侧段12的端部外周壁上设有卡槽，机械卡扣20上设有与卡槽配合的卡钩23。滑动推杆19上套装设有位于中心孔18内并用于将其推出中心孔18的弹簧24，推杆内侧段11面向推杆外侧段12的端面上设有与中心孔18配合并用于将滑动推杆19推向中心孔18内的凸起25。

成形型腔3的两端分别设有推力装置。本实施例的推力装置包括用于驱动胀形挤压冲头4在成形型腔3内滑动的挤压液压缸14和用于驱动推杆8在胀形挤压冲头4内滑动的中心液压缸15，挤压液压缸14包括至少三个并以中心液压缸15的轴线环形均布设置。本实施例的挤压液压缸14环形均布设有4个，且挤压液压缸14的挤压活塞杆17均与胀形挤压冲头4固定连接，中心液压缸15的中心活塞杆16与推杆8相连。如此，便可利用挤压活塞杆17驱动胀形挤压冲头4对管坯7的两端分别施加挤压力作用，利用中心活塞杆16驱动推杆在胀形挤压冲头4内滑动，进而使充满管坯7内部的液体介质向管坯7施加液体胀形压力和驱动成形内模块9向支管成形腔5移动，向管坯7的胀形变形区域施加刚性胀形力。优选的，本实施例的推杆8与胀形挤压冲头4之间设有高压密封结构，当然，胀形挤压冲头4与成形型腔3的内壁之间也设有密封结构，能够防止液体介质泄漏。另外，挤压活塞杆17回缩后，锁扣式快速拆卸连接结构会裸露在外，便于安装管坯7和取下成形后的三通管。

本实施例的三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，通过在两个胀形挤压冲头4之间设置刚性胀形内模，使用时，将管坯7安放在成形型腔3内，将刚性胀形内模对应安装在管坯7内，管坯7的两端分别利用胀形挤压冲头4压紧密封，并在管坯7内注满液体介质；胀形时，利用挤压液压缸14驱动胀形挤压冲头4对管坯7施加轴向的挤压力，并利用中心液压缸15驱动两端的推杆8同步相向运动，由于推杆8占据了管坯7内部空间，进而导致液体介质的压力增大，对管坯7施加液体胀形压力；另外，推杆8的运动还会带动成形内模块9向支管成型腔5运动，成形内模块9向管坯7的胀形变形区域施加刚性胀形力，在刚性胀形力和液体胀形压力的共同作用下，驱动管坯7胀形变形，进而成形为三通管。由于采用了刚性胀形内模对管坯施加刚性胀形力，可适当减少液体介质对管坯7施加的液体胀形压力的大小，即能够减小复合液压缸对推杆施加的推力大小，成形内模块9的运动速率及行程均可由推杆8的运动控制，因而，本实施例三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备能够较好地控制三通管胀形变形的全过程；且在液体胀形压力的作用下，管坯7在胀形成形过程中，其内壁均会收到液体胀形压力的作用，管坯7变形后能够与成形型腔3和支管成型腔5的内壁贴合，成形质量更好。

另外，通过设置锁扣式快速拆卸连接结构，使用时，利用推力装置推动推杆外侧段12靠近推杆内侧段11，凸起25驱动滑动推杆19向中心孔18运动，驱动机械卡扣20旋转，使卡钩23卡在卡槽内，如此，可使推杆外侧段12和推杆内侧段11自动连接为一体；当三通管胀形完成后，推力装置驱动推杆外侧段12背向刚性胀形内模移动，推杆外侧段12和推杆内侧段11之间的接触力减小，在弹簧24的作用下，驱动滑动推杆19向外移动，驱动机械卡扣20旋转，卡钩23从卡槽内脱离，使推杆外侧段12和推杆内侧段11快速分离，如此，可方便地将成形的三通管从推杆内侧段11上退出，并将新的管坯从推杆内侧段11上套在刚性胀形内模上，实现推杆外侧段12和推杆内侧段11之间的快速连接和快速拆卸目的。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，包括上半模和下半模，所述上半模和下半模之间设有呈圆管状的成形型腔，所述成形型腔的两端分别安装有与其滑动配合的胀形挤压冲头，所述下半模上设有轴线与所述成形型腔的轴线垂直相交的支管成形腔，所述支管成型腔内安装有平衡冲头，其特征在于：两个所述胀形挤压冲头之间设有刚性胀形内模，所述刚性胀形内模包括分别位于两端的推杆，两根所述推杆之间设有与所述支管成型腔配合并用于驱动管坯胀形变形的成形内模块，所述成形内模块与两根所述推杆之间通过连杆机构相连，所述推杆的轴线与所述成形型腔的轴线平行并分别滑动配合安装在对应的所述胀形挤压冲头内，且其中一根推杆上设有锁扣式快速拆卸连接结构，所述成形型腔的两端分别设有推力装置；

所述推力装置包括用于驱动所述胀形挤压冲头在所述成形型腔内滑动的挤压液压缸和用于驱动所述推杆在所述胀形挤压冲头内滑动的中心液压缸，所述挤压液压缸包括至少三个并以所述中心液压缸的轴线环形均布设置；

设有所述锁扣式快速拆卸连接结构的所述推杆分体设置为靠近所述刚性胀形内模的推杆内侧段和远离所述刚性胀形内模的推杆外侧段，所述推杆外侧段面向所述推杆内侧段的端面上设有中心孔，所述中心孔内与其滑动配合设有滑动推杆，所述滑动推杆面向所述刚性胀形内模的一端环形均布铰接设有机械卡扣，所述推杆外侧段的端面上与所述机械卡扣一一对应设有让位凹槽，所述让位凹槽内设有转轴，所述机械卡扣的中部旋转配合套装在所述转轴上，所述推杆内侧段面向所述推杆外侧段的端部外周壁上设有卡槽，所述机械卡扣上设有与所述卡槽配合的卡钩；所述滑动推杆上套装设有位于所述中心孔内并用于将所述其推出所述中心孔的弹簧，所述推杆内侧段面向所述推杆外侧段的端面上设有与所述中心孔配合并用于将所述滑动推杆推向所述中心孔内的凸起。

2.根据权利要求1所述的三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，其特征在于：所述连杆机构包括设置在所述推杆与所述成形内模块之间的双铰连杆，所述推杆与所述成形内模块之间通过所述双铰连杆相连。

3.根据权利要求1或2所述的三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，其特征在于：所述推杆与所述胀形挤压冲头之间设有高压密封结构。

4.根据权利要求3所述的三通管刚性塑性复合多缸锁扣式胀形成形设备，其特征在于：所述胀形挤压冲头与所述成形型腔之间设有密封结构。