CN108372225A - 一种螺旋定子内曲面分步高压充模胀形的工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种螺旋定子内曲面分步高压充模胀形的工艺方法，涉及一种机械加工方法，首先通过外高压装置将管件胀形出凹槽部分，利用高压液体在空心管材坯料外部施加压力，由管坯两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压，使坯料部分横截面积缩小,并贴模到置于其内部的螺旋面模具上获得相应的凹槽形状；然后将带有螺旋凹槽的半成品管坯安装到内高压胀形装置内，通过内高压装置将成形后的管件胀形出凸起部分，把液体注入要胀形管坯的内部,施加高压载荷,由管坯两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压。本发明适用于具有多头、大导程、连续光滑内螺旋曲面管件的成形加工。

Description

一种螺旋定子内曲面分步高压充模胀形的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种机械加工方法，特别是涉及一种螺旋定子内曲面分步高压充模胀形的工艺方法。

背景技术

螺杆钻具马达和螺杆泵已广泛应用于石油工业，是一种非常特殊的螺旋机械。其驱动或执行机构主要是由定子和转子组成的，定子和转子组成的啮合副。通过转子和金属定子构成的密闭腔室容积的变化来实现介质的进入和排出。传统的定子是在金属圆筒的内壁注胶生成不等壁厚的橡胶层螺旋曲面；等壁厚橡胶层的金属定子，其是在预加工有内螺旋曲面的金属定子内壁注胶生成等壁厚的橡胶层。定子的制造质量直接影响螺旋机械的各项性能，高质量的加工方法可以大幅延长螺杆钻具的使用寿命，提高生产效率。

液压胀形技术是一种把液体作为传力介质,利用液体压力和轴向推力的共同作用使管坯变形成为特定形状的零件柔性加工技术，按照成形零件的不同，可以分为管件高压成形、壳体液压成形和板料液压成形。为了适应现代工业对高质量、轻量化以及低成本零件的要求，作为一种金属成形中重要工艺方法，液压成形获得了快速的发展。液压胀形工艺方法在大型自由球面容器、小型薄壁复杂机械零件、大中型发电机护环生产中已经广泛应用，研究内容和成果不断发展进步。高压胀形工艺的应用范围有逐步扩大的趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋定子内曲面分步高压充模胀形的工艺方法，。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种螺旋定子内曲面分步高压充模胀形的工艺方法，所述方法包括外高压充模胀形阶段和内高压充模胀形阶段两个阶段；其毛坯管件的直径介于成品螺旋曲面的大径和小径之间，优选内外胀形高度相等，或根据毛坯管件规格选取；

其工艺过程：首先通过外高压装置将管件胀形出凹槽部分，利用高压液体在空心管材坯料外部施加压力，由管坯两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压，使坯料部分横截面积缩小,并贴模到置于其内部的螺旋面模具上获得相应的凹槽形状；然后将带有螺旋凹槽的半成品管坯安装到内高压胀形装置内，通过内高压装置将成形后的管件胀形出凸起部分，把液体注入要胀形管坯的内部,施加高压载荷,由管坯两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压，在两种压力载荷的相互作用下使管坯发生塑性形变,最后与模具的内表面完全贴合,得到所需要求的形状。

本发明的优点与效果是：

1.该工艺方法具有不受工件细长几何特征的影响。

2.该工艺方法具有过程可控和加工效率高的特点，可以实现螺旋定子壳内螺旋曲面的高效加工。

3.分步胀形大幅减小了胀形系统工作压力。

4.分步胀形，管件毛坯尺寸介于大径和小径之间，克服了胀形高度对工艺方法的限制，减少了因胀形高度过大产生的产品缺陷和胀裂风险。

本发明毛坯管的直径介于管件螺旋曲面的大径和小径之间，用外高压胀形成形管件凹槽部分，用内高压胀形成形管件凸起部分，大幅减少了毛坯管成形高度对工艺的限制，也大幅减小系统成形压力。工艺过程分为内高压胀形阶段和外高压胀形阶段两个主要阶段，首先通过外高压装置将管件胀形出凹槽部分，然后通过内高压装置将成形后的管件胀形出凸起部分。该工艺方法具有不受工件细长几何特征的影响，具有过程可控和加工效率高的特点，可以实现螺旋定子壳内螺旋曲面的高效加工，比现有加工技术提高加工效率数倍，拓展了在特定曲面充模胀形领域的应用。特别显著效果是减少了因胀形高度过大产生的产品缺陷和胀裂风险。

附图说明

图1为本发明第一步外高压胀形产品主视图；

图2为本发明第一步外高压胀形产品左视图；

图3为本发明第二步 内高压胀形产品主视图；

图4为本发明第二步 内高压胀形产品左视图；

图5为本发明外高压胀形示意图；

图6为本发明内高压胀形示意图。

图中部件：1.移动定位封头； 2.毛坯管件； 3.内、外螺旋曲面模具； 4.固定定位封头。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

本发明将高压胀形应用于等壁厚橡胶层定子金属壳的成形加工，提出一种内螺旋曲面内外分步高压充模胀形的工艺方法。管件液压成形方法包括内高压成形和外高压成形，是一种整体成形的塑性加工方法，它以金属管材为毛还，借助专用设备向密封的管件内外注入液体介质，使其产生高压，同时还可以在管件的两端施加轴向力，对减薄位置进行补料，在两种外力的综合作用下，管件发生塑性变形，并最终与模具贴合，得到形状与精度均符合工艺要求的零件。

工艺过程分为外高压胀形和内高压胀形两个主要阶段。首先通过外高压装置将管件胀形出凹槽部分，利用高压液体在空心管材坯料外部施加静水压力，由管坯两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压，使坯料横截面积缩小,并成形到置于其内部的芯模上获得相应的零件形状；然后通过内高压装置将成形后的管件胀形出凸起部分，把液体注入要胀形管坯的内部,施加高压载荷,由管坯两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压，进行材料的填补,在两种压力载荷的相互作用下使管坯发生塑性形变,最后与模具的内表面完全贴合,得到所需要求的形状。以上为成形过程的主要工艺部分。

如图所示,管坯的直径可在工件大径和小径之间，首先通过外高压将管件胀形出凹槽部分。然后，将已成形凹槽部分螺旋曲面的管件通过内高压胀形出整个螺旋曲面，形状如图所示。

首先通过外高压装置将管件胀形出凹槽部，分将毛坯管件2安装到工作台上，通过液压缸的作用推动管件两端的封头以接近管件两端，靠移动定位封头1和固定定位封头4对毛坯管件进行定位，形成封闭的高压腔室。将试验装置放置到液压成形试验台内，在管坯外侧注入高压液体，在胀形过程中对工件施加轴向力，以保证胀形过程中的密封状态和轴向作用力。所述毛坯管件2受压发生塑性变形与螺旋曲面模具3外壁贴合，当所述毛坯管件2内壁与所述螺旋曲面模具3外螺旋曲面贴合后，触发贴模传感器，停止外高压加压过程，进行保压，将成形后的管坯取出。

通过内高压装置将外高压成形后的管件胀形出凸起部分，将外高压胀形后的成形管件安装到工作台上，通过液压缸的作用推动管件两端的封头以接近管件两端，靠移动定位封头1和固定定位封头4对毛坯管件进行定位，通过锥面密封。所述定位封头1通过中心孔注入高压液体，施加高压载荷,由所述毛坯管件2两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压，进行材料的填补,在两种压力载荷的相互作用下使所述毛坯管件2继续发生塑性形变,当所述毛坯管件2外壁与所述螺旋曲面模具3内腔凹槽贴合后，触发贴模传感器，停止内高压加压过程，进行保压。

根据工件几何尺寸和材料不同，可适当选取所述毛坯管件的初始直径，以便在最大胀形高度范围内实施胀形。胀形后进行保压处理大约5-10分钟,使材料进一步流动分配，可以使胀形更充分，提高螺旋曲面凸凹结合部附近的成形贴模精度。

Claims (1)

1.一种螺旋定子内曲面分步高压充模胀形的工艺方法，其特征在于，所述方法包括外高压充模胀形阶段和内高压充模胀形阶段两个阶段；其毛坯管件的直径介于成品螺旋曲面的大径和小径之间，优选内外胀形高度相等，或根据毛坯管件规格选取；

其工艺过程：首先通过外高压装置将管件胀形出凹槽部分，利用高压液体在空心管材坯料外部施加压力，由管坯两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压，使坯料部分横截面积缩小,并贴模到置于其内部的螺旋面模具上获得相应的凹槽形状；然后将带有螺旋凹槽的半成品管坯安装到内高压胀形装置内，通过内高压装置将成形后的管件胀形出凸起部分，把液体注入要胀形管坯的内部,施加高压载荷,由管坯两端的冲头对其进行密封操作,而且施加轴向进给力对管材施压，在两种压力载荷的相互作用下使管坯发生塑性形变,最后与模具的内表面完全贴合,得到所需要求的形状。