CN107931341A - 薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法 - Google Patents

薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107931341A
CN107931341A CN201711195386.6A CN201711195386A CN107931341A CN 107931341 A CN107931341 A CN 107931341A CN 201711195386 A CN201711195386 A CN 201711195386A CN 107931341 A CN107931341 A CN 107931341A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mandrel
thin
cavity plate
ultrasonic vibrator
die holder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711195386.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王春举
郭斌
单德彬
万升祥
朱昌琼
刘洋
徐杰
王磊磊
汪鑫伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201711195386.6A priority Critical patent/CN107931341A/zh
Publication of CN107931341A publication Critical patent/CN107931341A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/16—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes
    • B21C1/22—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes specially adapted for making tubular articles
    • B21C1/24—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes specially adapted for making tubular articles by means of mandrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels

Abstract

薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法，涉及一种薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形技术，为了解决薄壁微细管拉拔成形时表面质量低以及容易断裂的问题。本发明连接器与拉伸试验机固定连接；连接器固定在下模座上；芯轴导向座设置在下模座上；超声振子固定在上模座上；拉拔凹模与超声振子紧密刚性连接；支撑柱支撑在上模座与下模座之间；拉拔芯轴固定在芯轴导向座上，拉拔芯轴依次穿过超声振子和拉拔凹模，并且拉拔芯轴高于拉拔凹模；通过拉拔凹模和拉拔芯轴的共同作用完成对管坯的拉拔成形。有益效果为拉拔出的薄壁细管表面质量更好，适用于金属薄壁微细管拉拔成形。

Description

薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法
技术领域
本发明涉及一种薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形技术。
背景技术
薄壁微细管在空调、冰箱等制冷行业有着非常广泛的应用。当壁厚减小到100μm以内时，其拉拔成形变的异常困难，而且成形质量很难保证。尤其是近年来，由于需求的牵引，一些难变形材料如钛合金、高温合金等，应用到薄壁微细管中，加工制造更加困难，极易产生断裂失效，并且壁厚均匀性、表面质量等难以控制，甚至有些情况下无法制造。因而，传统的薄壁微细管制造工艺方法无法满足新的需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决薄壁微细管拉拔成形时表面质量低以及容易断裂的问题，提出了一种薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法。
本发明所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置，包括拉拔凹模、超声振子、上模座、拉拔芯轴、支撑柱、芯轴导向座、下模座、固定螺母和连接器；
所述连接器的一端与拉伸试验机的下机座固定连接；连接器的另一端通过固定螺母固定在下模座的底面上；
所述芯轴导向座设置在下模座的顶面上；
所述超声振子的底端穿过上模座，并且超声振子固定在上模座上；
所述拉拔凹模与超声振子的顶端紧密刚性连接；
所述支撑柱支撑在上模座与下模座之间；
所述拉拔芯轴的一端固定在芯轴导向座上，拉拔芯轴的另一端依次穿过超声振子的中空腔和拉拔凹模，并且拉拔芯轴的另一端高于拉拔凹模；
管坯的待加工端嵌套在拉拔芯轴上，并且管坯的实心端由超声振子的底端穿入超声振子的中空腔，由超声振子的顶端穿出，一直延伸穿过拉拔凹模；通过拉拔凹模和拉拔芯轴的共同作用完成对管坯的拉拔成形。
本发明所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形方法，该方法是基于薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置实现的，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过拉伸试验机的精密三爪夹具夹持管坯的实心固定端；
步骤二、启动超声振子；
步骤三、启动拉伸试验机，开始拉拔管坯；
步骤四、待拉拔变形后的薄壁细管脱离拉拔芯轴后，拉拔成形结束。
本发明的有益效果是拉拔凹模与超声振子的顶端紧密刚性连接，保证了超声振子的超声振动能量高效的传递给塑性变形区，并充分的利用了超声振动提高金属材料塑性性能，降低了塑性变形抗力和接触摩擦力，保证拉拔出的薄壁细管表面质量更好，同时更适应于难变形薄板微细管；在拉拔过程中，拉拔凹模与拉拔芯轴相配合，避免了拉拔形变中细管的失稳而失败而且在拉拔结束时，芯轴导向座限制拉拔芯轴继续向上运动，从而拉拔芯轴在拉拔的薄壁微细管中脱出，解决了拉拔芯轴脱模难题。
本发明适用于金属薄壁微细管拉拔成形。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置包括拉拔凹模、超声振子3、上模座4、拉拔芯轴5、支撑柱6、芯轴导向座7、下模座8、固定螺母9和连接器10；
所述连接器10的一端与拉伸试验机的下机座固定连接；连接器10的另一端通过固定螺母9固定在下模座8的底面上；
所述芯轴导向座7设置在下模座8的顶面上；
所述超声振子3的底端穿过上模座4，并且超声振子3固定在上模座4上；
所述拉拔凹模与超声振子3的顶端紧密刚性连接；拉拔凹模通过螺母固定在超声振子3的顶端，并紧密刚性连接，以便振动能量通过拉拔凹模传递到拉拔塑性变形区；
所述支撑柱6支撑在上模座4与下模座8之间；
所述拉拔芯轴5的一端固定在芯轴导向座7上，拉拔芯轴5的另一端依次穿过超声振子3的中空腔和拉拔凹模，并且拉拔芯轴5的另一端高于拉拔凹模；拉拔芯轴5能够在拉拔过程中起到支撑作用，避免拉拔成形壁厚减薄过程中起皱、失稳；
管坯1的待加工端嵌套在拉拔芯轴5上，并且管坯1的实心端由超声振子3的底端穿入超声振子3的中空腔，由超声振子3的顶端穿出，一直延伸穿过拉拔凹模；通过拉拔凹模和拉拔芯轴5的共同作用完成对管坯1的拉拔成形；所述拉拔凹模作用于管坯1的外壁，拉拔芯轴5作用于管坯1的内壁。
在本实施方式中，管坯1为厚壁管坯，顶端为实心端，拉伸试验机的运动横梁上安装夹持机构，夹持机构夹住管坯1的实心端；在试验机夹持机构夹住管坯1向上运动时，管坯1在拉拔凹模和拉拔芯轴5共同作用下，发生塑性变形，管坯1的壁厚减薄；在该过程中超声振子3工作，产生超声振动；在超声振动作用下，管坯1的塑性变形能力获得提高，拉拔成形质量显著变好；该运动过程中，拉拔芯轴5受芯轴导向座7支撑和导向，保证拉拔芯轴5处于管坯1变形区的中心位置；随着试验机夹持机构继续上移，管坯1拉拔变形后从拉拔凹模内被全部拉出；而拉拔芯轴5受芯轴导向座7台阶的制约，不能再向上运动，而从拉拔变形后薄壁细管内脱模出来，至此，超声振动辅助薄壁微细管拉拔成形结束。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置进一步限定，在本实施方式中，所述拉拔凹模包括凹模支撑件2-1和凹模镶嵌件2-2；
凹模镶嵌件2-2与超声振子3的顶端紧密刚性连接；
凹模支撑件2-1支撑并包裹在凹模镶嵌件2-2的外部。
在本实施方式中，凹模支撑件2-1和凹模镶嵌件2-2降低了拉拔凹模拉拔成形的难度和成本，并且便于拉拔凹模的更换。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置进一步限定，在本实施方式中，还包括销钉11；
下模座8上和芯轴导向座7上均设有销钉孔，并且通过销钉11同时穿过下模座8的销钉孔和芯轴导向座7的销钉孔，完成对模座8和芯轴导向座7的定位。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置进一步限定，在本实施方式中，采用螺栓将芯轴导向座7和下模座8固定在一起。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置进一步限定，在本实施方式中，采用螺栓将支撑柱6与上模座4固定在一起，同时采用螺栓将支撑柱6与下模座8固定在一起。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置进一步限定，在本实施方式中，超声振子3与上模座4固定的位置为超声振子3的节点处。
在本实施方式中，超声振子3节点上下两边的质点运动方向相反，有利于提高超声振子3的工作效率。
具体实施方式七：本实施方式所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形方法，该方法是基于具体实施方式一所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置实现的，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过拉伸试验机的精密三爪夹具夹持管坯1的实心端；
步骤二、启动超声振子3；
步骤三、启动拉伸试验机，开始拉拔管坯1；
步骤四、待拉拔变形后的薄壁细管脱离拉拔芯轴5后，拉拔成形结束。
在本实施方式中，拉伸试验机的最大输出载荷10KN，拉伸速度1-10mm/min，超声振子3采用压电陶瓷提供超声振动，振动频率20-40KN，振幅1-10μm，并可根据实验结果适当调整振幅；管坯1直径3-10mm，壁厚50-200μm，材料可以为紫铜、钛合金以及高温合金；拉拔芯轴5装入芯轴导向座7中，然后固定在下模座8上，然后安装支撑柱6、上模座4，将管坯1(上端为实心，直径略小，小于下端直径2倍的壁厚；下端为中空的管，上端、下端间采用锤形过渡)经带超声振子3的中空腔穿过拉拔凹模，并且实心部分首先穿出；穿出的管坯1实心部分由拉伸试验机的精密三爪夹具夹持；然后，进行拉拔成形，此间，超声振子3提供超声振动，并通过固定在顶端的拉拔凹模作用在拉拔塑性变形区，直至拉拔成形结束。

Claims (7)

1.薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置，其特征在于，包括拉拔凹模、超声振子(3)、上模座(4)、拉拔芯轴(5)、支撑柱(6)、芯轴导向座(7)、下模座(8)、固定螺母(9)和连接器(10)；
所述连接器(10)的一端与拉伸试验机的下机座固定连接；连接器(10)的另一端通过固定螺母(9)固定在下模座(8)的底面上；
所述芯轴导向座(7)设置在下模座(8)的顶面上；
所述超声振子(3)的底端穿过上模座(4)，并且超声振子(3)固定在上模座(4)上；
所述拉拔凹模与超声振子(3)的顶端紧密刚性连接；
所述支撑柱(6)支撑在上模座(4)与下模座(8)之间；
所述拉拔芯轴(5)的一端固定在芯轴导向座(7)上，拉拔芯轴(5)的另一端依次穿过超声振子(3)的中空腔和拉拔凹模，并且拉拔芯轴(5)的另一端高于拉拔凹模；
管坯(1)的待加工端嵌套在拉拔芯轴(5)上，并且管坯(1)的实心端由超声振子(3)的底端穿入超声振子(3)的中空腔，由超声振子(3)的顶端穿出，一直延伸穿过拉拔凹模；通过拉拔凹模和拉拔芯轴(5)的共同作用完成对管坯(1)的拉拔成形。
2.根据权利要求1所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述拉拔凹模包括凹模支撑件(2-1)和凹模镶嵌件(2-2)；
凹模镶嵌件(2-2)与超声振子(3)的顶端紧密刚性连接；
凹模支撑件(2-1)支撑并包裹在凹模镶嵌件(2-2)的外部。
3.根据权利要求1所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置，其特征在于，还包括销钉(11)；
下模座(8)上和芯轴导向座(7)上均设有销钉孔，并且通过销钉(11)同时穿过下模座(8)的销钉孔和芯轴导向座(7)的销钉孔，完成对模座(8)和芯轴导向座(7)的定位。
4.根据权利要求3所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置，其特征在于，采用螺栓将芯轴导向座(7)和下模座(8)固定在一起。
5.根据权利要求1所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置，其特征在于，采用螺栓将支撑柱(6)与上模座(4)固定在一起，同时采用螺栓将支撑柱(6)与下模座(8)固定在一起。
6.根据权利要求1所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置，其特征在于，超声振子(3)与上模座(4)固定的位置为超声振子(3)的节点处。
7.薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形方法，该方法是基于权利要求1所述的薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置实现的，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过拉伸试验机的精密三爪夹具夹持管坯(1)的实心端；
步骤二、启动超声振子(3)；
步骤三、启动拉伸试验机，开始拉拔管坯(1)；
步骤四、待拉拔变形后的薄壁细管脱离拉拔芯轴(5)后，拉拔成形结束。
CN201711195386.6A 2017-11-24 2017-11-24 薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法 Pending CN107931341A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711195386.6A CN107931341A (zh) 2017-11-24 2017-11-24 薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711195386.6A CN107931341A (zh) 2017-11-24 2017-11-24 薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107931341A true CN107931341A (zh) 2018-04-20

Family

ID=61949773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711195386.6A Pending CN107931341A (zh) 2017-11-24 2017-11-24 薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107931341A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149233A (zh) * 2018-09-28 2019-01-04 湖南娄底泰阳科技有限公司 一种旋转式电源连接装置
CN110125272A (zh) * 2019-06-04 2019-08-16 上海交通大学 用于成形微型散热器微槽道薄板装置及方法
CN110227728A (zh) * 2019-06-14 2019-09-13 北京航空航天大学 一种超声振动辅助高温合金薄壁毛细管形性调控装置
CN114011892A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 华中科技大学 可控温控速超声振动辅助薄壁毛细管拉拔成形装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0342110A (ja) * 1989-07-07 1991-02-22 Nkk Corp 管の超音波引抜き加工方法
US20010042297A1 (en) * 1998-05-28 2001-11-22 Heinrich Wolf Method for producing laminated metal tubes, and a laminated tube and the use thereof
CN200984590Y (zh) * 2006-11-23 2007-12-05 陈元平 超声波拉丝系统
CN201175722Y (zh) * 2008-03-19 2009-01-07 祁书瑾 双向连续拉拔机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0342110A (ja) * 1989-07-07 1991-02-22 Nkk Corp 管の超音波引抜き加工方法
US20010042297A1 (en) * 1998-05-28 2001-11-22 Heinrich Wolf Method for producing laminated metal tubes, and a laminated tube and the use thereof
CN200984590Y (zh) * 2006-11-23 2007-12-05 陈元平 超声波拉丝系统
CN201175722Y (zh) * 2008-03-19 2009-01-07 祁书瑾 双向连续拉拔机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张博: "超声振动辅助紫铜箔板塑性变形行为与微冲裁机理研究", 《硕士学位论文》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149233A (zh) * 2018-09-28 2019-01-04 湖南娄底泰阳科技有限公司 一种旋转式电源连接装置
CN109149233B (zh) * 2018-09-28 2023-09-19 湖南娄底泰阳科技有限公司 一种旋转式电源连接装置
CN110125272A (zh) * 2019-06-04 2019-08-16 上海交通大学 用于成形微型散热器微槽道薄板装置及方法
CN110227728A (zh) * 2019-06-14 2019-09-13 北京航空航天大学 一种超声振动辅助高温合金薄壁毛细管形性调控装置
CN114011892A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 华中科技大学 可控温控速超声振动辅助薄壁毛细管拉拔成形装置及方法
CN114011892B (zh) * 2021-10-29 2022-07-05 华中科技大学 可控温控速超声振动辅助薄壁毛细管拉拔成形装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107931341A (zh) 薄壁微细管超声振动辅助拉拔成形装置及方法
US20180369889A1 (en) Special-purpose Die for Shaping Aluminum-magnesium Alloy by Rotating Extrusion
CN100493765C (zh) 大型锥形筒体的锻造方法
CN105945122B (zh) 一种金属管材成形设备及其方法
CN100382915C (zh) 高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺
Han et al. A new porous block sonotrode for ultrasonic assisted micro plastic forming
CN104475635B (zh) 超长杆螺栓头部热镦成型装置及成型方法
CN113059016A (zh) 大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形模具
JP2006272350A (ja) 偏心拡径加工用ポンチ及び偏心拡径パイプの製造方法
CN105945087B (zh) 一种大口径三通一次挤压成型方法
CN103084534A (zh) 核电蒸发器过渡锥体的锥柱筒形锻件的制造方法
CN102554023B (zh) 一种管材局部缩径的方法
CN103604014A (zh) 一种异径管件及其制备方法
CN201684852U (zh) 一种软金属管径向施压缩口模
CN202316818U (zh) 波纹管扩口工装装置
CN105499418B (zh) 超薄壁圆筒形件的缩口装置及其应用方法
CN101270843B (zh) 软管弯接头的制造方法以及该方法中使用的加工装置
CN103111531A (zh) 自动化端子支架铆铜锭装置及其铆铜锭的方法
CN110614284A (zh) 薄壁网格筋锥形环件的挤压成形方法
CN109940079A (zh) 一种提高带内筋筒形件旋压成形内筋充填高度的方法及装置
JP6475708B2 (ja) 平坦なシート材を製造するための押出しプレス
CN100497968C (zh) 一种连接杆及生产工艺和加工连接杆半成品的专用装置
CN104772354B (zh) 斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法
CN108080434B (zh) 一种阶梯深孔轴类零件的加工方法及冲压模具
CN106270278B (zh) 汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180420

RJ01 Rejection of invention patent application after publication