CN105921587A - 一种并排三支管的成形加工方法及其装置 - Google Patents

一种并排三支管的成形加工方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并排三支管的成形加工方法及其装置，其装置是管坯置于成形模具的内部，内置芯棒置于管坯的内部；管坯的左右两分别有轴向冲头；两个轴向冲头上分别安装有充液阀、分别设置有内置平衡弹簧，用于固定内置芯棒；内置芯棒上设置有聚料槽和出液口；成形模具上安装有三个背压冲头，分别是左支管的背压冲头、中支管的背压冲头、右支管的背压冲头，通过顺序聚料和分段成形来成形加工并排三支管。本发明可以通过内置芯棒中聚料槽的体积大小控制支管的体积，解决支管胀形补料难的问题，提高支管高度，有效地解决了管材屈曲和起皱的问题，改善壁厚均匀性。

Description

一种并排三支管的成形加工方法及其装置
技术领域
本发明涉及机械制造领域，特别涉及一种并排三支管的成形加工方法及其装置。
背景技术
并排三支管大部分采用铸造、焊接连接成形和内高压成形工艺加工，广泛应用于化工、日常生活等领域。其中，铸造是最为简单的成形工艺，可以获得较复杂和较高支管的并排三支管，但由于铸造工艺本身的特点，其成形并排三支管所用材料以及成形后的制品质量被限制在一定的范围内使用。焊接连接成形制造并排三支管的工艺是先在主管上钻孔，然后将支管焊接到主管上，形成并排三支管，这种方法可以对优质管材进行焊接连接成形，且支管的高度没有任何限制，但缺点是由于在主管上开孔再将支管焊接到主管上，这样主管和支管的焊接线就是一条复杂的空间曲线，因此在焊接区域容易产生焊渣、孔洞，造成焊缝被腐蚀，导致泄漏问题发生。内高压成形是通过对直通管材加以内高压及轴向进给补料使其形成支管的方法来获得整体式的并排三支管，这种采用塑性成形的方法制成并排三支管，可以克服铸造和焊接连接方法给产品质量带来的不足，因此很多使用并排三支管的场合希望应用内高压成形并排三支管。但是，现有采用内高压成形并排三支管的方法，轴向进给与内高压匹配不当容易造成起皱和破裂等问题，而且成形过程中支管之间材料难以补给，造成支管的壁厚过早变薄而破裂，使得由内高压成形并排三支管的高度受到限制，严重影响了内高压成形并排三支管的使用。因此，研究开发一种能提高成形并排三支管高度的方法，对于获得更高质量的并排三支管具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种成形质量好、壁厚均匀、支管高度高的并排三支管的成形加工方法，是采用顺序聚料、分段成形的方法，解决支管胀形时补料难而造成支管高度低、壁厚不均、起皱和破裂等问题。
本发明的另一目的在于提供一种用于加工上述并排三支管的成形装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种并排三支管的成形装置，包括左端轴向冲头1、右端轴向冲头11、左端充液阀2、右端充液阀12、左端内置平衡弹簧3、右端内置平衡弹簧10、成形模具4、左支管的背压冲头5、中支管的背压冲头6、右支管的背压冲头7、管坯8、内置芯棒9；管坯8置于成形模具4的内部，内置芯棒9置于管坯8的内部；左端轴向冲头1位于管坯8的左端且施压于管坯8的左端，右端轴向冲头11位于管坯8的右端且施压于管坯8的右端；左端轴向冲头1上安装有左端充液阀2，右端轴向冲头11上安装有右端充液阀12；左端轴向冲头1和右端轴向冲头11上分别设置有左端内置平衡弹簧3和右端内置平衡弹簧10，用于固定内置芯棒9；内置芯棒9上设置有聚料槽13和出液口14；成形模具4上安装有三个背压冲头，分别是左支管的背压冲头5、中支管的背压冲头6、右支管的背压冲头7。
所述三个背压冲头是在成形前伸入成形模具4的内部，支管成形一定高度后背压冲头顶着支管顶部，背压冲头的位置是随着支管高度的增加而往后退的。
一种并排三支管的成形加工方法，是采用上述的成形装置，通过顺序聚料和分段成形来成形加工，包括下述步骤：
(1)安装：将内置芯棒置于管坯8的内部，然后一起放置到成形模具4中；将内置芯棒9的出液口14的中心移至与中支管的背压冲头的中心相对应，通过左端内置平衡弹簧3和右端内置平衡弹簧10使内置芯棒9固定在该位置，然后关闭左端充液阀2和右端充液阀12；
(2)聚料：左端轴向冲头1和右端轴向冲头11分别相向地向中心移动，将管坯8镦挤到聚料槽13进行聚料；当两端的轴向冲头到达一定位置使得聚料槽13填充满材料时，聚料完成；
(3)中支管的成形：打开两个充液阀充液到相应的内高压，内高压P2大于内高压P1使得内置芯棒9向左移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成中支管的成形；
(4)左支管的成形：继续增大右端充液阀12的内高压P2，将内置芯棒9的出液口14的中心移至与左支管的背压冲头5的中心相对应；左端轴向冲头1向右移动，将管坯8镦挤到聚料槽13进行聚料，右端轴向冲头11保持不动；当左端轴向冲头1到达一定位置使得聚料槽13填充满材料时，聚料完成，然后打开左端充液阀2和右端充液阀12充液到相应的内高压，内高压P2大于P1使得内置芯棒9向左移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成左支管的成形；
(5)右支管的成形：增大内高压P1，减小内高压P2，将内置芯棒9的出液口14的中心移至与右支管的背压冲头7的中心相对应；右端轴向冲头11向左移动，将管坯8镦挤到聚料槽13进行聚料，左端轴向冲头1的位置保持不动；当右端轴向冲头11到达一定位置使得聚料槽13填充满材料时，聚料完成，然后打开左端充液阀2和右端充液阀12充液到相应的内高压，内高压P1大于P2使得内置芯棒9向右移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成右支管的成形。
所述轴向推力是轴向冲头产生的推力；所述内高压是打开充液阀、充入胀形液体后产生的压力；所述背压力是由于背压冲头保持不动，当支管高度增高向上顶着背压冲头时产生的背压力。
左端充液阀2的相应位置产生内高压P1，右端充液阀12的相应位置产生内高压P2；P1和P2的数值大小跟管坯的大小和材料等相关，当P1等于P2时可以保持内置芯棒9不动，当P1大于P2时可以推动内置芯棒9向右移动，P1小于P2时可以推动内置芯棒9向左移动。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明采用顺序聚料、分段成形并排三支管，可以通过内置芯棒中聚料槽的体积大小控制支管的体积，解决支管胀形补料难的问题，提高支管高度。
(2)本发明通过在管坯内部加入内置芯棒，对管坯进行镦胀成形，有效地解决了管材屈曲和起皱的问题，改善壁厚均匀性，是一种操作方便，易于实现并排三支管的成形工艺。
附图说明
图1为并排三支管的结构示意图。
图2为并排三支管的成形装置的结构示意图。
图3并排三支管的中支管顺序聚料示意图
图4并排三支管的中支管成形示意图
图5并排三支管的左支管顺序聚料示意图。
图6并排三支管的左支管成形示意图。
图7并排三支管的右支管顺序聚料示意图。
图8并排三支管的右支管成形示意图。
其中，1、左端轴向冲头；2、左端充液阀；3、左端内置平衡弹簧；4、成形模具；5、左支管的背压冲头；6、中支管的背压冲头；7、右支管的背压冲头；8、管坯；9、内置芯棒；10、右端内置平衡弹簧；11、左端轴向冲头；12、右端充液阀；13、聚料槽；14、出液口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
图1为并排三支管的结构示意图。本发明的并排三支管的成形装置，如图2所示，包括左端轴向冲头1、右端轴向冲头11、左端充液阀2、右端充液阀12、左端内置平衡弹簧3、右端内置平衡弹簧10、成形模具4、左支管的背压冲头5、中支管的背压冲头6、右支管的背压冲头7、管坯8、内置芯棒9；管坯8置于成形模具4的内部，内置芯棒9置于管坯8的内部；左端轴向冲头1位于管坯8的左端且施压于管坯8的左端，右端轴向冲头11位于管坯8的右端且施压于管坯8的右端；左端轴向冲头1上安装有左端充液阀2，右端轴向冲头11上安装有右端充液阀12；左端轴向冲头1和右端轴向冲头11上分别设置有左端内置平衡弹簧3和右端内置平衡弹簧10，用于固定内置芯棒9；内置芯棒9上设置有聚料槽13和出液口14；成形模具4上安装有三个背压冲头，分别是左支管的背压冲头5、中支管的背压冲头6、右支管的背压冲头7，这三个背压冲头是在成形前伸入成形模具4的内部，支管成形一定高度后背压冲头顶着支管顶部，背压冲头的位置是随着支管高度的增加而往后退的。
本发明的并排三支管的成形加工方法，是采用上述的成形装置，通过顺序聚料和分段成形来成形加工，包括下述步骤：
(1)安装：将内置芯棒置于管坯8的内部，然后一起放置到成形模具4中；将内置芯棒9的出液口14的中心移至与中支管的背压冲头的中心相对应，通过左端内置平衡弹簧3和右端内置平衡弹簧10使内置芯棒9固定在该位置，然后关闭左端充液阀2和右端充液阀12；
(2)聚料：左端轴向冲头1和右端轴向冲头11分别相向地向中心移动，将管坯8镦挤到聚料槽13进行聚料；当两端的轴向冲头到达一定位置使得聚料槽13填充满材料时，聚料完成；如图3所示；
(3)中支管的成形：打开两个充液阀充液到相应的内高压，内高压P2大于内高压P1使得内置芯棒9向左移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成中支管的成形；如图4所示；
(4)左支管的成形：继续增大右端充液阀12的内高压P2，将内置芯棒9的出液口14的中心移至与左支管的背压冲头5的中心相对应；左端轴向冲头1向右移动，将管坯8镦挤到聚料槽13进行聚料，右端轴向冲头11保持不动；当左端轴向冲头1到达一定位置使得聚料槽13填充满材料时，聚料完成，然后打开左端充液阀2和右端充液阀12充液到相应的内高压，内高压P2大于P1使得内置芯棒9向左移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成左支管的成形；如图5和图6所示；
(5)右支管的成形：增大内高压P1，减小内高压P2，将内置芯棒9的出液口14的中心移至与右支管的背压冲头7的中心相对应；右端轴向冲头11向左移动，将管坯8镦挤到聚料槽13进行聚料，左端轴向冲头1的位置保持不动；当右端轴向冲头11到达一定位置使得聚料槽13填充满材料时，聚料完成，然后打开左端充液阀2和右端充液阀12充液到相应的内高压，内高压P1大于P2使得内置芯棒9向右移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成右支管的成形，如图7和图8所示。

Claims (5)

1.一种并排三支管的成形装置，其特征在于：包括左端轴向冲头、右端轴向冲头、左端充液阀、右端充液阀、左端内置平衡弹簧、右端内置平衡弹簧、成形模具、左支管的背压冲头、中支管的背压冲头、右支管的背压冲头、管坯、内置芯棒；管坯置于成形模具的内部，内置芯棒置于管坯的内部；左端轴向冲头位于管坯的左端且施压于管坯的左端，右端轴向冲头位于管坯的右端且施压于管坯的右端；左端轴向冲头上安装有左端充液阀，右端轴向冲头上安装有右端充液阀；左端轴向冲头和右端轴向冲头上分别设置有左端内置平衡弹簧和右端内置平衡弹簧，用于固定内置芯棒；内置芯棒上设置有聚料槽和出液口；成形模具上安装有三个背压冲头，分别是左支管的背压冲头、中支管的背压冲头、右支管的背压冲头。
2.根据权利要求1所述的并排三支管的成形装置，其特征在于：三个背压冲头是在成形前伸入成形模具的内部，支管成形一定高度后背压冲头顶着支管顶部，背压冲头的位置是随着支管高度的增加而往后退的。
3.一种并排三支管的成形加工方法，其特征在于：是采用权利要求1或2所述的并排三支管的成形装置，通过顺序聚料和分段成形来成形加工，包括下述步骤：
(1)安装：将内置芯棒置于管坯的内部，然后一起放置到成形模具中；将内置芯棒的出液口的中心移至与中支管的背压冲头的中心相对应，通过左端内置平衡弹簧和右端内置平衡弹簧使内置芯棒固定在该位置，然后关闭左端充液阀和右端充液阀；
(2)聚料：左端轴向冲头和右端轴向冲头分别相向地向中心移动，将管坯镦挤到聚料槽进行聚料；当两端的轴向冲头到达一定位置使得聚料槽填充满材料时，聚料完成；
(3)中支管的成形：打开两个充液阀充液到相应的内高压，内高压P2大于内高压P1使得内置芯棒向左移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成中支管的成形；
(4)左支管的成形：继续增大右端充液阀的内高压，将内置芯棒的出液口的中心移至与左支管的背压冲头的中心相对应；左端轴向冲头向右移动，将管坯镦挤到聚料槽进行聚料，右端轴向冲头保持不动；当左端轴向冲头到达一定位置使得聚料槽填充满材料时，聚料完成，然后打开左端充液阀和右端充液阀充液到相应的内高压，内高压P2大于P1使得内置芯棒向左移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成左支管的成形；
(5)右支管的成形：增大内高压P1，减小内高压P2，将内置芯棒的出液口的中心移至与右支管的背压冲头的中心相对应；右端轴向冲头向左移动，将管坯镦挤到聚料槽进行聚料，左端轴向冲头的位置保持不动；当右端轴向冲头到达一定位置使得聚料槽填充满材料时，聚料完成，然后打开左端充液阀和右端充液阀充液到相应的内高压，内高压P1大于P2使得内置芯棒向右移动；在轴向推力、内高压和背压力的共同作用下，完成右支管的成形。
4.根据权利要求3所述的并排三支管的成形加工方法，其特征在于：所述轴向推力是轴向冲头产生的推力；所述内高压是打开充液阀、充入胀形液体后产生的压力；所述背压力是由于背压冲头保持不动，当支管高度增高向上顶着背压冲头时产生的背压力。
5.根据权利要求3所述的并排三支管的成形加工方法，其特征在于：左端充液阀的相应位置产生内高压P1，右端充液阀的相应位置产生内高压P2；P1和P2的数值大小跟管坯的大小和材料等相关，当P1等于P2时可以保持内置芯棒9不动，当P1大于P2时可以推动内置芯棒9向右移动，P1小于P2时可以推动内置芯棒9向左移动。
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