CN105798102B - 管坯起皱装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管坯起皱装置。它包括底座、磁吸盘、支撑I、支撑II、滑槽、滚轴、轴承I、轴承II、顶杆，底座一端装有支撑Ⅱ，支撑Ⅱ上装有轴承Ⅱ，底座另一端上面开有滑槽，滑槽内滑动装有支撑Ⅰ，支撑Ⅰ上装有轴承Ⅰ和电机，安装在底座上的磁吸盘位于支撑I与支撑II之间，管坯被轴承Ⅰ和轴承Ⅱ夹持，顶杆前端与轴承I的滚珠内圈固接，顶杆后端连接电机，电机安装在支撑I上，底座后端连接伸缩气缸或油缸，管坯内装有滚珠且滚珠位于磁吸盘上方。优点是设计巧妙，使用方便，解决管坯内高压成形补料位置、补料量和壁厚均匀性的难题，避免出现非预期的锐弯、死皱和应力集中，在模内直接高压胀扩至最终形状，成品率和生产效率明显提高。

Description

管坯起皱装置

技术领域

本发明涉及内高压成形领域，特别是金属管坯内高压成形的预成形领域，具体是一种管坯起皱装置。

背景技术

内高压成形技术是装备零部件轻量化的主流技术之一，其原理是利用高压流体，将置于封闭模腔内的空心管坯，胀扩成模腔的形状，以高效、节能、复杂弯曲与变截面优势，迅速成为汽车等行业一体化设计、轻量化制造的新技术。

管坯胀扩产生塑变会导致管壁减薄，为保证成形强度，减薄过程中需要将管坯两端向模腔内推送，补充一部分壁厚损失（又称补料），防止过度减薄造成强度下降或破裂。

通常情况下，越接近管坯端的塑变区域，补料的效果越好；离管坯端越远或拐弯后的区域，补料效果越差，导致管坯壁的厚薄和强度不均，成品率降低。

为此，内高压成形工艺不得不增加预胀工序，即先初胀再成形，初胀时向模内大力推送管端，管坯在模内被挤压，产生随机弯曲、内陷或隆起的皱纹。最终成形时，弯曲或皱纹被展平，就近补充壁厚损失，完成内部补料。这种补料方式仅限于直管胀扩，对拐弯后的成形段补料效果就非常有限。

即便如此，初胀被实践证明是极难操控的，哪怕是预先进行了大量的塑变模拟及应力计算。根本原因在于管坯的材质与批次质量参差不齐，以及挤压变形位置的随机性，同一工艺下仍出现非预期的锐弯、死皱和应力过度集中等情况，造成最终成形时的破损、裂纹和皱褶，严重影响了成品合格率。增加初胀工艺动作，也降低了主设备的生产效率。

发明内容

本发明解决了管坯内高压成形补料位置、补料量和壁厚均匀性的难题，避免出现非预期的锐弯、死皱和应力集中，可以在模内直接高压胀扩至最终形状，成品率和设备生产效率明显提高。

为了达到上述发明目的，本发明提出了以下技术方案：

管坯起皱装置，它包括底座、磁吸盘、支撑I、支撑II、滑槽、滚轴、轴承I、轴承II、顶杆，底座一端装有支撑Ⅱ，支撑Ⅱ上装有轴承Ⅱ，底座另一端上面开有滑槽，滑槽内滑动装有支撑Ⅰ，支撑Ⅰ上装有轴承Ⅰ和电机，安装在底座上的磁吸盘位于支撑I与支撑II之间，管坯被轴承Ⅰ和轴承Ⅱ夹持，顶杆前端与轴承I的滚珠内圈固接，顶杆后端连接电机，电机安装在支撑I上，底座后端连接伸缩气缸或油缸，管坯内装有滚珠且滚珠位于磁吸盘上方。

所述的磁吸盘是长方体状，中间开有一个半圆弧形槽，半圆弧形槽两侧分别设计有滚轴。

本发明的优点是设计巧妙，使用方便，解决了管坯内高压成形补料位置、补料量和壁厚均匀性的难题，避免出现非预期的锐弯、死皱和应力集中，可以在模内直接高压胀扩至最终形状，成品率和设备生产效率明显提高。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的局部剖视图。

具体实施方式

参照附图1-2，管坯起皱装置，它包括底座1、磁吸盘2、支撑I3、支撑II4、滑槽5、轴承I7、轴承II8、顶杆9，底座1一端装有支撑Ⅱ4，支撑Ⅱ4上装有轴承Ⅱ8，底座1另一端上面开有滑槽5，滑槽5内滑动装有支撑Ⅰ3，支撑Ⅰ3上装有轴承Ⅰ7和电机，安装在底1座上的磁吸盘2位于支撑I3与支撑II4之间，管坯10被轴承Ⅰ7和轴承Ⅱ8夹持，顶杆9前端与轴承I7的滚珠内圈固接，顶杆9后端连接电机，电机安装在支撑I3上，底座1后端连接伸缩气缸或油缸，管坯10内装有滚珠12且滚珠12位于磁吸盘2上方。

所述的磁吸盘2是长方体状，中间开有一个半圆弧形槽21，半圆弧形槽21两侧分别设计有滚轴6。

实施过程如下：

向管坯10内放入滚珠12，管坯10一端插入轴承II8，另一端插入轴承I7完成对管坯10的夹持。

磁吸盘2得电起磁，滚珠12被吸引到磁吸盘2的中间位置并产生磁压力。同时，安装在支撑I3上的电机驱动顶杆9旋转，带动被轴承I7和轴承II8夹持的管坯10旋转。滚珠12对管坯10内壁持续滚动碾压，使管坯10内壁产生一圈径向扩散的压应力。接着，底座1后端的气缸或油缸推动顶杆9，带动轴承I7和支撑I3沿滑槽5移动，对管坯10进行挤压。受挤压力作用，管坯10在压应力的位置渐渐产生周向隆起。管坯10旋转被滚珠12连续碾压，又被顶杆9挤压，隆起的皱纹越来越大，直至达到设计值。轴承其实只需要托住管坯就行的。轴承II的固定的，轴承I是可随支撑I滑动的。放管坯的时候，轴承I要让开一点，对正后再推回，这样既能托住，也可夹住。顶杆之所以要固接在轴承I的内圈，是因为旋转时能带动内圈旋转，放在内圈中的管坯也跟着旋转。由于旋转时，没有侧向的作用，管坯也不会左右窜动的，掉不下来。气缸或油缸的推力、电机转速、磁吸盘2的电流都可以精确调节。本发明增加磁吸盘2的数量，可对管坯10的任意段，完成多处精确起皱。最终模内成形时，规整的皱纹在指定位置被展平，达到精确补料的工艺目标，保证了管坯的成形质量和生产效率。

本发明适用于铜、铝、镍等弱磁感轻金属管坯的内高压预成形，但通过径向压应力实施的原理适用于所有材质的管坯内高压预成形。

本发明为外鼓式起皱，利用径向压应力实施的原理，同样适用于在管壁外施加压应力形成内陷式起皱，也在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.管坯起皱装置，它包括底座、磁吸盘、支撑I、支撑II、滑槽、滚轴、轴承I、轴承II、顶杆，其特征是底座一端装有支撑Ⅱ，支撑Ⅱ上装有轴承Ⅱ，底座另一端上面开有滑槽，滑槽内滑动装有支撑Ⅰ，支撑Ⅰ上装有轴承Ⅰ和电机，安装在底座上的磁吸盘位于支撑I与支撑II之间，管坯被轴承Ⅰ和轴承Ⅱ夹持，顶杆前端与轴承I的滚珠内圈固接，顶杆后端连接电机，电机安装在支撑I上，底座后端连接伸缩气缸，管坯内装有滚珠且滚珠位于磁吸盘上方；所述的磁吸盘是长方体状，中间开有一个半圆弧形槽，半圆弧形槽两侧分别设计有滚轴；本管坯起皱装置使用时，向管坯内放入滚珠，管坯一端插入轴承II，另一端插入轴承I完成对管坯的夹持；磁吸盘得电起磁，滚珠被吸引到磁吸盘的中间位置并产生磁压力；同时，安装在支撑I上的电机驱动顶杆旋转，带动被轴承I和轴承II夹持的管坯旋转；滚珠对管坯内壁持续滚动碾压，使管坯内壁产生一圈径向扩散的压应力；接着，底座后端的气缸推动顶杆，带动轴承I和支撑I沿滑槽移动，对管坯进行挤压；受挤压力作用，管坯在压应力的位置渐渐产生周向隆起；管坯旋转被滚珠连续碾压，又被顶杆挤压，隆起的皱纹越来越大，直至达到设计值；轴承II是固定的，轴承I是可随支撑I滑动的；放管坯的时候，轴承I要让开一点，对正后再推回，这样既能托住，也可夹住；顶杆之所以要固接在轴承I的滚珠内圈，是因为旋转时能带动滚珠内圈旋转，放在滚珠内圈中的管坯也跟着旋转；本装置增加磁吸盘的数量，可对管坯的任意段，完成多处精确起皱；最终模内成形时，规整的皱纹在指定位置被展平。