CN108787844B - 一种超薄密集形高性能弹性元件的制造设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄密集形高性能弹性元件的制造设备，包括有基座，在基座上可拆卸地固定着模具，模具呈现为空心圆柱体，在所述模具中形成有模腔，所述模腔在所述模具的上端面形成有开口，待加工的弹性元件可以由所述开口放入所述模腔中，所述模具在模腔的底部形成有一圈环形凹槽，在模具底部设置有加热圈，所述加热圈在通电后能产生热量，提升模腔内部的温度，在所述模具上方设置有压力机，所述压力机具有冲头，由所述压力机驱动冲头竖直下压，所述冲头的尺寸与所述模腔的尺寸一致，所述冲头能从所述开口进入到模腔内部，并伸入位于模腔中的弹性元件中，在所述冲头上开设有若干道半圆弧形凹凸槽，这些半圆弧形凹凸槽由上至下相互等间距设置。

Description

一种超薄密集形高性能弹性元件的制造设备及其工艺

技术领域

本发明涉及超薄密集形高性能弹性元件制造技术领域，特别是涉及一种在高温状态下通过挤压成型制造出的超薄密集形高性能弹性元件的生产工艺。

背景技术

现有技术中，对于超薄密集形高性能弹性元件（金属波纹管）的制造，一般是通过液压成形或冲压焊接制成，液压成形的工作程序如下：一、合模上、下两片对称的推模和模片同时平行地向管坯料轴心线垂直移动，将安装在芯轴上的薄壁管坯料从外表面紧紧地包住。二、进芯轴芯袖克服密封圈和管坯料内壁的摩擦阻力，向左移动，使固定在芯轴上的密封圈与模片相对运动到事先调定的位置。三、充填压力液体工作液体从芯轴中心孔流向两道密封圈之间，对管坯料内壁起作用。在液体压力的作用下，两道密封圈之间的管坯料凸起，形成初波。四、进推模推模克服弹簧的阻力，沿着导向滑杆向右移动，使原先初波的高度增加，宽度缩小，直至设计尺寸为止。再经过：五、泄液压；六、分模；七、退芯轴；八、退推模这四个工序把已经成型的波纹管从模具中脱出来；同时，又为下一个波纹的成型做好了准备。如此循环。成型波纹约用4-40秒的时间。通径越大，成型所需的时间就越长。由于受到材料自身延展性的限制，液压成形制出的波纹管两个相邻波形之间的间距无法做到很小，且每个波形的R角都比较大，否则容易在波峰位置因为超出材料延展性的限制而发生断裂现象。液压成形后的波纹管伸缩弹性差,不能应用于高压与高伸缩性工况下长期有效工作.

焊接波纹管是一种由许多以冲压方式成型的薄形中空膜片，利用精密焊接所制成的高度可弯曲及伸缩的金属管，其组成方式是由两成型中空膜片以同心圆的方式作内缘焊接组成膜片对，再将多个膜片对堆垒一起作内外缘焊接组成波纹段，再于两端和端板金属焊接组合成波纹管组，如此便可应外部的需要与其他运动部件一起作往复运动。焊接波纹管尽管可以实现高密度，但它是由多个单独的中空膜片依次焊接而成，制造一根高密度焊接波纹管所需要的时间长，成本高，且报废率也很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能快速成型且大幅降低成本的超薄密集形高性能弹性元件（金属波纹管）的制造工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种超薄密集形高性能弹性元件的制造设备，包括有基座，在所述基座上可拆卸地固定着模具，所述模具呈现为空心圆柱体，在所述模具中形成有模腔，所述模腔在所述模具的上端面形成有开口，模腔的底部由所述模具封闭，待加工的弹性元件可以由所述开口放入所述模腔中，所述模具在模腔的底部形成有一圈环形凹槽，在模具底部设置有加热圈，所述加热圈在通电后能产生热量，提升模腔内部的温度，在所述模具上方设置有压力机，所述压力机具有冲头，由所述压力机驱动冲头竖直下压，所述冲头的尺寸与所述模腔的尺寸一致，所述冲头能从所述开口进入到模腔内部，并伸入位于模腔中的弹性元件中，在所述冲头上开设有若干道半圆弧形凹凸槽，这些半圆弧形凹凸槽由上至下相互等间距设置。

作为本发明的改进，在所述压力机底部还设置有密封件，所述密封件的底部能与所述模具的上端面贴合实现对所述模腔的硬密封。

作为本发明的进一步改进，在所述压力机的底部形成有安装槽，在所述安装槽中设置有压块，所述冲头固定在压块的底部，所述压块的尺寸要大于所述冲头的尺寸，弹性元件套设在冲头上且弹性元件的顶部抵靠在压块的底部。

一种采用上述的制造设备来制造超薄密集形高性能弹性元件的工艺，包括了如下步骤：

1）、将预热过的预成形弹性元件放入模腔中，该弹性元件的外径与模腔的内径相近，弹性元件的外壁能贴合在模腔的内壁上，并且弹性元件的底部支承在模腔的底部；

2）、通过加热感应提升模腔内部的温度，使得模腔内部的温度接近弹性元件的软化温度，同时，启动压力机，使得压力机驱动冲头和密封件下压，冲头进入空心的弹性元件内部，并由密封件将模腔密闭；

3）、将模腔内温度升温达到该弹性元件的软化温度，启动冲头下压，由压块向下挤压预成形的弹性元件，使得弹性元件会沿冲头外壁上的半圆弧形凹凸槽发生形变，由于弹性元件在挤压成形的过程中其管壁会发生变形减薄，这就使得在挤压成形的过程中会产生多余的材料，多余的材料会被引导挤入位于模腔底部的环形凹槽中,超薄密集形高性能弹性元件；

4）、打开模具，将挤压成形后的超薄密集形高性能弹性元件进行模内拉伸热处理成形；

5）、时效处理后取出冷却的超薄密集形高性能弹性元件。

作为本发明的改进，在步骤2）中，当密封件将模腔密闭后，通过穿设在密封件内部的气管向模腔内注入惰性气体，减少高温弹性元件的表面与空气发生接触而形成氧化膜。

作为本发明的进一步改进，在步骤1）中，预热温度要小于弹性元件的材料软化温度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、采用高温使得金属波纹管软化，随后进行挤压成形，在软化状态下的金属其延展性得到大幅提高，由此可以大幅提升每个波形的波峰高度，减小相邻两个波形之间的间距，形成超薄密集形高性能弹性元件；2、相比于焊接波纹管，采用挤压成形大幅减少了工作时间，提升了工作效率，同时也降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例中超薄密集形高性能弹性元件制造设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。

如附图所示，本实施例为一种超薄密集形高性能弹性元件的制造设备，一般用于制造蓄能器中的金属波纹管，即本实施例中所述的弹性元件通常为金属波纹管，该制造设备包括有基座1，在基座上可拆卸地固定着模具2，这里所要的可拆卸地固定方式可以有很多种，比如在基座上开设卡槽，使得模具以卡接的方式固定在卡槽中，或者在基座上开设螺纹孔，在模具的底部也开设外螺纹，使得模具以螺纹连接的方式固定在基座上，由于这些模式都属于常规技术手段，故在实施例中不加以详细列举。

模具采用模具钢制成，其呈现为空心圆柱体，在模具的内部中空形成有模腔3，模腔位于模具的中心位置，该模腔在模具的上端面形成有开口31，开口可以为任意形状，但由于待加工的弹性元件4一般都是金属波纹管，波纹管呈现为空心圆柱形，故开口一般也设置呈圆形的，金属波纹管的口径与开口的口径一致，金属波纹管可以由该开口放入模腔中，模腔的截面直径等于开口的口径，这就使得金属波纹管的外壁能与模腔的内壁相互贴合，在挤压成型的过程中，由模腔的内壁阻止金属波纹管朝向外圈变形。

在模具中设置有加热圈5，加热圈可以设置在模具的侧壁上，比如在模具中开设出一圈镂空的环形安装槽，将加热圈放入安装槽中，但这种制造的难度较大，故一般是将加热圈放置在模具的底部，将模具支承在加热圈上，为了防止加热圈的外圈直接与外界空气接触，在降低加热效率的同时存在烫伤工人的隐患，故在加热圈的外圈包裹着金属固定架，而加热圈的上表面直接抵靠在模具的底部。由于模具采用模具钢制成，具有较好的导热性能，故加热圈产生的热量能迅速使得整个模具的温度升高。模腔的底部由模具封闭，在模具上方设置有压力机6，压力机的底部设置有密封件7，密封件的底部能与模具的上端面贴合实现对模腔的硬密封，由于模腔在工作过程中是处于密封状态的，故当模具整体温度升高时，密封的模腔内部温度也迅速升高。

压力机还具有冲头8，由所述压力机提供驱动力驱动冲头竖直下压，具体地，在所述压力机的底部形成有安装槽，在所述安装槽中设置有压块9，所述冲头固定在压块的底部，所述压块的尺寸要大于所述冲头的尺寸，弹性元件套设在冲头上且弹性元件的顶部抵靠在压块的底部，所述冲头的尺寸与所述模腔的尺寸一致，所述冲头能从所述开口进入到模腔内部，并伸入位于模腔中的弹性元件中，即金属波纹管是中空的，冲头可以伸入金属波纹管中并与金属波纹管的内壁贴合，在冲头上开设有若干道半圆弧形凹凸槽81，这些半圆弧形凹凸槽由上至下相互等间距设置。工作时，压块向下压金属波纹管的管端，使得高温软化的金属波纹管的材料发生流动，由于金属波纹管的外壁被模腔的内壁封阻，故金属波纹管会朝向半圆弧形凹凸槽内流动，在挤压的过程中，由于金属波纹管的整体长度变短，尽管有部分材料流入了半圆弧形凹凸槽中，但仍会形成多余的材料，为了防止这些多余的材料堆积，在金属波纹管的表面形成褶皱，所述模具在模腔的底部形成有一圈环形凹槽10，多余的材料可以流入环形凹槽中，形成波纹管最底部的一个波形。

一种采用上述的制造设备来制造超薄密集形高性能弹性元件的工艺，包括了如下步骤：

1）、将预热过的预成形弹性元件放入模腔中，该弹性元件的外径与模腔的内径相近，弹性元件的外壁能贴合在模腔的内壁上，并且弹性元件的底部支承在模腔的底部；

2）、通过加热感应提升模腔内部的温度，使得模腔内部的温度接近弹性元件的软化温度，同时，启动压力机，使得压力机驱动冲头和密封件下压，冲头进入空心的弹性元件内部，并由密封件将模腔密闭；

3）、将模腔内温度升温达到该弹性元件的软化温度，启动冲头下压，由压块向下挤压预成形的弹性元件，使得弹性元件会沿冲头外壁上的半圆弧形凹凸槽发生形变，由于弹性元件在挤压成形的过程中其管壁会发生变形减薄，这就使得在挤压成形的过程中会产生多余的材料，多余的材料会被引导挤入位于模腔底部的环形凹槽中,形成超薄密集形高性能弹性元件；

4）、打开模具，将挤压成形后的超薄密集形高性能弹性元件进行模内拉伸热处理成形；

5）、时效处理后取出冷却的超薄密集形高性能弹性元件。

其中，在步骤2）中，当密封件将模腔密闭后，通过穿设在密封件内部的气管向模腔内注入惰性气体，减少高温弹性元件的表面与空气发生接触而形成氧化膜。

而在步骤1）中，预热温度要小于弹性元件的材料软化温度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种超薄密集形高性能弹性元件的制造设备，其特征在于：包括有基座，在所述基座上可拆卸地固定着模具，所述模具呈现为空心圆柱体，在所述模具中形成有模腔，所述模腔在所述模具的上端面形成有开口，模腔的底部由所述模具封闭，待加工的弹性元件可以由所述开口放入所述模腔中，所述模具在模腔的底部形成有一圈环形凹槽，在模具底部设置有加热圈，所述加热圈在通电后能产生热量，提升模腔内部的温度，在所述模具上方设置有压力机，所述压力机具有冲头，由所述压力机驱动冲头竖直下压，所述冲头的尺寸与所述模腔的尺寸一致，所述冲头能从所述开口进入到模腔内部，并伸入位于模腔中的弹性元件中，在所述冲头上开设有若干道半圆弧形凹凸槽，这些半圆弧形凹凸槽由上至下相互等间距设置。

2.根据权利要求1所述的超薄密集形高性能弹性元件的制造设备，其特征在于：在所述压力机底部还设置有密封件，所述密封件的底部能与所述模具的上端面贴合实现对所述模腔的硬密封。

3.根据权利要求2所述的超薄密集形高性能弹性元件的制造设备，其特征在于：在所述压力机的底部形成有安装槽，在所述安装槽中设置有压块，所述冲头固定在压块的底部，所述压块的尺寸要大于所述冲头的尺寸，弹性元件套设在冲头上且弹性元件的顶部抵靠在压块的底部。

4.一种采用如权利要求1所述的制造设备来制造超薄密集形高性能弹性元件的工艺，包括了如下步骤：

1）、将预热过的预成形弹性元件放入模腔中，该弹性元件的外径与模腔的内径相近，弹性元件的外壁能贴合在模腔的内壁上，并且弹性元件的底部支承在模腔的底部；

2）、通过加热感应提升模腔内部的温度，使得模腔内部的温度接近弹性元件的软化温度，同时，启动压力机，使得压力机驱动冲头和密封件下压，冲头进入空心的弹性元件内部，并由密封件将模腔密闭；

3）、将模腔内温度升温达到该弹性元件的软化温度，启动冲头下压，由压块向下挤压预成形的弹性元件，使得弹性元件会沿冲头外壁上的半圆弧形凹凸槽发生形变，由于弹性元件在挤压成形的过程中其管壁会发生变形减薄，这就使得在挤压成形的过程中会产生多余的材料，多余的材料会被引导挤入位于模腔底部的环形凹槽中,形成超薄密集形高性能弹性元件；

4）、打开模具，将挤压成形后的超薄密集形高性能弹性元件进行模内拉伸热处理成形；

5）、时效处理后取出冷却的超薄密集形高性能弹性元件。

5.根据权利要求4所述的制造超薄密集形高性能弹性元件的工艺，其特征在于：在步骤2）中，当密封件将模腔密闭后，通过穿设在密封件内部的气管向模腔内注入惰性气体，减少高温弹性元件的表面与空气发生接触而形成氧化膜。

6.根据权利要求4所述的制造超薄密集形高性能弹性元件的工艺，其特征在于：在步骤1）中，预热温度要小于弹性元件的材料软化温度。