CN109500196B - 一种热态金属管类零件气压成型模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热态金属管类零件气压成型模具及方法，热态金属管类零件气压成型模具，它由上模、侧滑车和下模组成；上模设置于下模的上方；侧滑车设置于上模和下模之间；上模包括上模底板、上模顶块、上模型腔镶块；侧滑车包括侧滑车本体、滑车型腔镶块、侧滑车驱动块；下模包括下模底板、下模型腔镶块一、下模型腔镶块二、下模型腔镶块三；热态金属管类零件气压成型模具的使用方法通过多个步骤完成模具的使用。本发明的模具适用于热态金属管类零件的成型，所需气压成型设备的吨位大大降低，热态金属管类零件成型后会快速冷却，大大改善了管类零件的力学性能，在航空航天、汽车、机械制造等领域都具有广泛应用。

Description

一种热态金属管类零件气压成型模具及方法

技术领域

本发明涉及一种成型模具及方法，尤其涉及一种热态金属管类零件气压成型模具及方法，属于机械设备技术领域。

背景技术

目前，全球范围内的金属管类零件成型大多是采用液压成型工艺，液压成型工艺利用液体的压力迫使金属管材发生塑性变形，和模具贴合，形成产品所需形状使零件成型；但液压成型工艺存在以下缺点，一是由于受到液体的限制，管类零件通过液压成型工艺成型只能在常温下进行，不能使用热态的管材，所以通过液压成型工艺成型的管类零件的力学性能无法得到改变；二是液压成型工艺所需成型设备的吨位高，高达几千吨。因此，急需开发一种能改善管类零件力学性能以及所需成型设备的吨位低的新型成型模具。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种热态金属管类零件气压成型模具及方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种热态金属管类零件气压成型模具，它由上模、侧滑车和下模组成；上模设置于下模的上方；侧滑车设置于上模和下模之间；

上模包括上模底板、上模顶块、上模型腔镶块；上模底板的底面四角处均固定设置有上模导柱安装块，上模导柱安装块的内部设置有上模导柱；四角处的上模导柱安装块之间设置有上模驱动块，上模驱动块固定于上模底板的底面上；上模底板的底面上固定有顶块专用导柱安装块，顶块专用导柱安装块的内部设置有顶块专用导柱，顶块专用导柱的下部插置于上模顶块的内部；

上模型腔镶块设置于上模顶块的前侧；上模顶块、上模型腔镶块的上方分别设置有260行程氮气缸、80行程氮气缸，260行程氮气缸、80行程氮气缸均固定于上模底板的底面上；260行程氮气缸、80行程氮气缸的塞杆的输出端分别与上模顶块、上模型腔镶块固定相连；

侧滑车包括侧滑车本体、滑车型腔镶块、侧滑车驱动块；侧滑车驱动块固定设置于侧滑车本体的前侧；侧滑车本体的上端固定设置有滑车型腔镶块；侧滑车本体的后侧开设有连接孔；

下模包括下模底板、下模型腔镶块一、下模型腔镶块二、下模型腔镶块三；下模底板的顶面四角处均固定设置有导套安装块，导套安装块的内部设置有导套；下模底板的左侧、右侧对称设置有侧顶气缸，侧顶气缸的顶杆上固定设置有高压充气口，高压充气口通过气管与外部的高压气源相连通；

下模底板的顶面上从前到后依次固定设置有下模型腔镶块一、下模型腔镶块二、下模驱动块；下模型腔镶块一的前侧壁上固定设置有侧顶氮气缸；下模型腔镶块一的前侧设置有导板安装块；下模型腔镶块三设置于下模型腔镶块二的上方；下模型腔镶块二上开设有通孔，通孔内设置有上顶氮气缸，上顶氮气缸固定于下模底板的顶面上；上顶氮气缸的塞杆的输出端与下模型腔镶块三固定相连；

上模导柱插置于导套内将上模和下模连接在一起，实现上模与下模的精准合模；侧顶氮气缸插置于侧滑车本体的连接孔内将侧滑车和下模连接在一起。

上模导柱通过过盈配合设置于上模导柱安装块的内部，上模导柱的外表面开设有卡槽，卡槽内镶嵌有上模导柱卡环，上模导柱卡环通过螺钉固定于上模导柱安装块上，完成对上模导柱的安装；

上模驱动块为四个；顶块专用导柱安装块为两个，顶块专用导柱安装块设置于四个上模驱动块之间，两个顶块专用导柱安装块左右对称设置；顶块专用导柱通过过盈配合设置于顶块专用导柱安装块的内部；

上模顶块、上模型腔镶块上分别开设有一号阶梯孔、二号阶梯孔，一号阶梯孔、二号阶梯孔内均设置有限位螺钉A；上模底板的底面上分别开设有与一号阶梯孔、二号阶梯孔位置相对应的一号螺纹孔、二号螺纹孔；一号阶梯孔、二号阶梯孔内的限位螺钉A分别向上穿过上模顶块、上模型腔镶块后与一号螺纹孔、二号螺纹孔相连接，实现了对限位螺钉A的固定并限制了上模顶块、上模型腔镶块竖直向下的行程；

上模型腔镶块的前侧设置有上模型腔镶块导向板，上模型腔镶块导向板通过螺钉固定在上模驱动块上。

导套通过过盈配合设置于导套安装块内；下模底板的左侧、右侧对称设置有气缸安装板，侧顶气缸通过气缸安装法兰固定于气缸安装板的外侧；

侧顶氮气缸为两个，两个侧顶氮气缸左右对称设置于下模型腔镶块一上；侧顶氮气缸下方的下模底板上设置有水平导板；导板安装块为两个，两个导板安装块左右对称设置于下模底板的顶面上；两个导板安装块相背的侧面上均设置有竖直导板；

下模型腔镶块一、下模型腔镶块二的左端、右端均设置有密封块；

下模型腔镶块三的内部通过过盈配合设置有导柱；下模型腔镶块二上开设有与导柱位置相对应的导向孔，导柱插置于导向孔的内部，实现将下模型腔镶块三安装于下模型腔镶块二的上方；

下模型腔镶块三上开设有三号阶梯孔，三号阶梯孔内设置有限位螺钉B；下模型腔镶块二上开设有与三号阶梯孔位置相对应的三号螺纹孔；限位螺钉B向下穿过下模型腔镶块三后与三号螺纹孔相连接，实现对限位螺钉B的固定并限制下模型腔镶块三竖直向上的行程。

侧滑车驱动块为两个，两个侧滑车驱动块左右对称固定于侧滑车本体上；侧滑车驱动块的下端均固定设置有侧滑车水平导板，侧滑车水平导板向后延伸至侧滑车本体的下端；两个侧滑车驱动块相对的侧壁上均设置有侧滑车竖直导板，侧滑车竖直导板向后延伸至侧滑车本体的侧壁上；

连接孔为两个，两个连接孔左右对称开设于侧滑车本体上，两个连接孔分别与两个侧顶氮气缸位置相对应；侧滑车本体的下部开设有连接口，连接口为两个，两个连接口左右对称设置于两个连接孔之间，两个连接口分别与两个导板安装块位置相对应。

下模型腔镶块一通过六个螺钉固定于下模底板上，六个螺钉均从下模底板底面向上穿过下模底板后与下模型腔镶块一连接在一起；

下模型腔镶块二通过十二个螺钉固定在下模底板上，十二个螺钉均从下模底板底面向上穿过下模底板后与下模型腔镶块二连接在一起。

下模底板的左侧、右侧对称设置有安装槽，气缸安装板的下端通过过盈配合设置于安装槽内；气缸安装板的下端通过螺钉与下模底板的侧壁相连接，对气缸安装板与下模底板之间的连接进行固定加强。

热态金属管类零件气压成型模具的使用方法为：

a、模具的组装：将下模放置于工作台上，先将导板安装块从下模底板上拆除，再将下模的侧顶氮气缸对准并插入侧滑车本体的连接孔内，然后将导板安装块重新安装在下模底板上，完成对侧滑车的精准定位和安装；将上模的上模导柱对准并插入到下模的导套内，完成上模在下模上的安装，模具的组装完成；

b、初始状态：上模、下模处于打开状态，将未形成圆管放入到模具中，即放到下模型腔镶块一上面；260行程氮气缸、80行程氮气缸、侧顶氮气缸、上顶氮气缸的塞杆均伸出使塞杆输出端处于最大行程位置；侧顶气缸的顶杆缩回使顶杆输出端处于零行程位置；

c、上模开始下行，上模顶块首先和下模型腔镶块三相接触，由于上模的260行程氮气缸总压力大于下模的上顶氮气缸总压力，所以下模型腔镶块三在上模顶块的推动下被迫向下运动，下模型腔镶块三的运动行程达到100mm后与下模型腔镶块二彻底贴合，上顶氮气缸的塞杆不会再被压缩；由于上模的80行程氮气缸总压力最大，所以80行程氮气缸的塞杆始终未被压缩，在上模下行过程中，上模型腔镶块随着上模一起向下运动100mm，迫使未成形圆管发生弯曲变形；

d、上模继续下行180mm，80行程氮气缸由于其总压力最大所以仍未被压缩，在上模下行过程中，上模型腔镶块随着上模一起向下运动180mm，迫使未成形圆管进一步发生弯曲变形；同时260行程氮气缸被压缩180mm，下模型腔镶块三与下模型腔镶块二继续保持贴合状态，位置未发生变化；此时，上模驱动块与侧滑车驱动块开始接触，同时上模型腔镶块运动到下死点位置与滑车型腔镶块相接触；

e、上模继续下行80mm，260行程氮气缸继续被压缩80mm，下模型腔镶块三与下模型腔镶块二继续保持贴合状态，二者位置未发生变化；80行程氮气缸被迫压缩80mm，上模型腔镶块与滑车型腔镶块仍然保持接触状态，二者在竖直方向位置未发生变化；此时，侧滑车在上模驱动块与侧滑车驱动块的相互挤压作用下向内侧水平移动80mm，将未成形圆管沿水平方向推入型腔中；此时，上模型腔镶块、滑车型腔镶块、下模型腔镶块一、下模型腔镶块二、下模型腔镶块三共同组成完整的零件型腔；

f、侧顶气缸的顶杆带动高压充气口伸出将未成形圆管两端口顶住夹紧，此时在侧顶气缸的压力作用下，高压充气口的外壁与型腔的端口侧壁紧密贴合，型腔被封死保证不漏气；然后外部高压气源通过一侧的高压充气口开始向未成形圆管的内部充入高压气体，未成形圆管内气压逐渐增大使未成形圆管和型腔完全贴合，零件成形完成；

g、通过高压气源将成型后零件管坯内的压力释放出来，侧顶气缸的顶杆带动高压充气口缩回，高压充气口与型腔的端口处于分离状态；上模上行将模具打开，上模顶块、上模驱动块均随上模向上运动，此时侧滑车向外侧弹出回位，下模型腔镶块三在上顶氮气缸的上顶作用下向上移动，完成型腔的打开，将成型后的零件从模具的型腔中取出，完成一次零件成型过程。

本发明的模具适用于热态金属管类零件的成型，加热后的管材变软，成型所需的气压压力减小，所需气压成型设备的吨位大大降低；热态金属管类零件成型后会快速冷却，大大改善了管类零件的力学性能；本发明的模具可实现管类高精度形状复杂类零件成型，在航空航天、汽车、机械制造等领域都具有广泛应用。

附图说明

图1为模具闭合状态的整体结构示意图。

图2为模具未完全闭合状态的整体结构示意图。

图3为上模的整体结构示意图。

图4为图3中上模型腔镶块导向板的结构示意图。

图5为侧滑车的结构示意图。

图6为下模的整体结构示意图。

图7为图6的侧视图。

图8为下模的底视图。

图9为模具工作过程一的状态示意图。

图10为模具工作过程二的状态示意图。

图11为模具工作过程三的状态示意图。

图12为模具工作过程四的状态示意图。

图13为模具工作过程五的状态示意图。

图14为模具工作过程六的状态示意图。

图15为模具工作过程七的状态示意图。

图16为模具工作过程八的状态示意图。

图中：1、上模；2、侧滑车；3、下模；4、未成形圆管；5、型腔；

11、上模导柱安装块；12、上模驱动块；13、顶块专用导柱；14、顶块专用导柱安装块；15、260行程氮气缸；16、限位螺钉A；17、80行程氮气缸；18、上模顶块；19、上模导柱卡环；110、上模型腔镶块导向板；111、上模导柱；112、上模型腔镶块；113、上模底板；

21、侧滑车驱动块；22、侧滑车水平导板；23、侧滑车本体；24、滑车型腔镶块；25、侧滑车竖直导板；

31、侧顶气缸；32、气缸安装块板；33、导套；34、侧顶氮气缸；35、导板安装块；36、下模底板；37、下模型腔镶块一；38、竖直导板；39、水平导板；310、密封块；311、导套安装块；312、气缸安装法兰；313、下模驱动块；314、限位螺钉B；315、下模型腔镶块二；316、下模型腔镶块三；317、上顶氮气缸；318、导柱；319、高压充气口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、2所示，一种热态金属管类零件气压成型模具，它由上模1、侧滑车2和下模3组成；上模1设置于下模3的上方；侧滑车2设置于上模1和下模3之间；

如图3、4所示，上模1包括上模底板113、上模顶块18、上模型腔镶块112；上模底板113的底面四角处均固定设置有上模导柱安装块11，上模导柱安装块11的内部设置有上模导柱111；上模导柱111通过过盈配合设置于上模导柱安装块11的内部，上模导柱111的外表面开设有卡槽，卡槽内镶嵌有上模导柱卡环19，上模导柱卡环19通过螺钉固定于上模导柱安装块11上，完成对上模导柱111的安装；

四角处的上模导柱安装块11之间设置有上模驱动块12，上模驱动块12固定于上模底板113的底面上，上模驱动块12为四个；

上模底板113的底面上固定有顶块专用导柱安装块14，顶块专用导柱安装块14为两个，顶块专用导柱安装块14设置于四个上模驱动块之间，两个顶块专用导柱安装块左右对称设置；顶块专用导柱安装块14的内部设置有顶块专用导柱13，顶块专用导柱13通过过盈配合设置于顶块专用导柱安装块的内部；顶块专用导柱13的下部插置于上模顶块18的内部；

上模型腔镶块112设置于上模顶块18的前侧；上模顶块18、上模型腔镶块112的上方分别设置有260行程氮气缸15、80行程氮气缸17，260行程氮气缸15、80行程氮气缸17均固定于上模底板113的底面上；260行程氮气缸15、80行程氮气缸17的塞杆的输出端分别与上模顶块18、上模型腔镶块112固定相连；

上模顶块18、上模型腔镶块112上分别开设有一号阶梯孔、二号阶梯孔，一号阶梯孔、二号阶梯孔内均设置有限位螺钉A16；上模底板113的底面上分别开设有与一号阶梯孔、二号阶梯孔位置相对应的一号螺纹孔、二号螺纹孔；一号阶梯孔、二号阶梯孔内的限位螺钉A分别向上穿过上模顶块18、上模型腔镶块112后，通过本身自带的螺纹分别拧入到上模底板113的底面上的一号螺纹孔、二号螺纹孔中，实现了对限位螺钉A的固定并限制了上模顶块18、上模型腔镶块112竖直向下的行程；

上模型腔镶块112的前侧设置有上模型腔镶块导向板110，上模型腔镶块导向板110通过螺钉固定在上模驱动块上。

如图5所示，侧滑车2包括侧滑车本体23、滑车型腔镶块24、侧滑车驱动块21；侧滑车驱动块21固定设置于侧滑车本体23的前侧；侧滑车驱动块21为两个，两个侧滑车驱动块左右对称固定于侧滑车本体23上；侧滑车驱动块21的下端均固定设置有侧滑车水平导板22，侧滑车水平导板22向后延伸至侧滑车本体23的下端，即侧滑车水平导板22安装在侧滑车本体23和侧滑车驱动块21组成的整体的下端；两个侧滑车驱动块相对的侧壁上均设置有侧滑车竖直导板25，侧滑车竖直导板25向后延伸至侧滑车本体23的侧壁上，即侧滑车竖直导板25安装在侧滑车本体23和侧滑车驱动块21组成的整体的内侧；

侧滑车本体23的上端固定设置有滑车型腔镶块24；侧滑车本体23的后侧开设有连接孔；连接孔为两个，两个连接孔左右对称开设于侧滑车本体23上，两个连接孔分别与两个侧顶氮气缸位置相对应；侧滑车本体23的下部开设有连接口，连接口为两个，两个连接口左右对称设置于两个连接孔之间，两个连接口分别与两个导板安装块位置相对应。

如图6、7所示，下模3包括下模底板36、下模型腔镶块一37、下模型腔镶块二315、下模型腔镶块三316；下模底板36的顶面四角处均固定设置有导套安装块311，导套安装块311的内部设置有导套33；导套33通过过盈配合设置于导套安装块311内；

下模底板36的左侧、右侧对称设置有侧顶气缸31，侧顶气缸31的顶杆上固定设置有高压充气口319，高压充气口319通过气管与外部的高压气源相连通；侧顶气缸31在安装时可以在下模底板36的左侧、右侧对称设置安装槽，气缸安装板32的下端通过过盈配合设置于安装槽内；气缸安装板32的下端通过螺钉与下模底板36的侧壁相连接，对气缸安装板32与下模底板36之间的连接进行固定加强；侧顶气缸31通过气缸安装法兰312固定于气缸安装板32的外侧；

下模底板36的顶面上从前到后依次固定设置有下模型腔镶块一37、下模型腔镶块二315、下模驱动块313；下模型腔镶块一37的前侧壁上固定设置有侧顶氮气缸34；侧顶氮气缸34为两个，两个侧顶氮气缸左右对称设置于下模型腔镶块一37上；侧顶氮气缸34下方的下模底板36上设置有水平导板39；下模型腔镶块一37的前侧设置有导板安装块35；导板安装块35为两个，两个导板安装块左右对称设置于下模底板36的顶面上；两个导板安装块相背的侧面上均设置有竖直导板38。

下模3的水平导板39、竖直导板38分别与侧滑车2的侧滑车水平导板22、侧滑车竖直导板25相配合，起到导滑的作用，能减小侧滑车2水平移动时的摩擦力。

下模型腔镶块一37、下模型腔镶块二315的左端、右端均设置有密封块310，密封块共计四个；密封块310用于和高压充气口319配合作用实现对型腔5的密封。

下模型腔镶块一37通过六个螺钉固定于下模底板36上，六个螺钉均从下模底板36底面向上穿过下模底板36后与下模型腔镶块一37连接在一起，如图8中最左侧一排六个螺钉所示。

下模型腔镶块二315通过十二个螺钉固定在下模底板36上，十二个螺钉均从下模底板36底面向上穿过下模底板36后与下模型腔镶块二315连接在一起，如图8中靠右侧的两排十二个螺钉所示。

下模型腔镶块三316设置于下模型腔镶块二315的上方，下模型腔镶块三316的内部通过过盈配合设置有导柱318；下模型腔镶块二315上开设有与导柱318位置相对应的导向孔，导柱318插置于导向孔的内部，实现将下模型腔镶块三316安装于下模型腔镶块二315的上方；

下模型腔镶块二315上开设有通孔，通孔内设置有上顶氮气缸317，上顶氮气缸317固定于下模底板36的顶面上；上顶氮气缸317的塞杆的输出端与下模型腔镶块三316固定相连；

下模型腔镶块三316上开设有三号阶梯孔，三号阶梯孔内设置有限位螺钉B314；下模型腔镶块二315上开设有与三号阶梯孔位置相对应的三号螺纹孔；限位螺钉B314向下穿过下模型腔镶块三316后与三号螺纹孔相连接，实现对限位螺钉B314的固定并限制下模型腔镶块三316竖直向上的行程。

模具组装时将上模导柱111插置于导套33内将上模1和下模3连接在一起，实现上模1与下模3的精准合模；侧顶氮气缸34插置于侧滑车本体23的连接孔内将侧滑车2和下模3连接在一起。

如图16所示，上模型腔镶块112的后侧下端沿其外形轮廓设置有型腔凹槽，滑车型腔镶块24的后侧沿其外形轮廓设置有型腔凹槽，下模型腔镶块一37的后侧上端沿其外形轮廓设置有型腔凹槽，下模型腔镶块二315的前侧上端沿其外形轮廓设置有型腔凹槽，下模型腔镶块三316的前侧下端沿其外形轮廓设置有型腔凹槽；上模型腔镶块112、滑车型腔镶块24、下模型腔镶块一37、下模型腔镶块二315、下模型腔镶块三316的型腔凹槽共同配合能够组成完整的零件的型腔5。

本发明的模具适用于热态金属管类零件的成型，先将未形成圆管4加热到930-970摄氏度后再放到模具内，合模；向未形成圆管4内充高压气体，高压气体产生压力，迫使高温的未形成圆管4发生塑性变形至与模具贴合，形成产品所需形状。热态金属管类零件成型后会快速冷却，其力学性能较成型前会大幅度提升，例如抗拉强度得到大幅度提升。

任何截面形状的管材都可以通过本发明的模具直接成型为实际产品形状，只需根据不同产品的形状更改模具型腔的形状，即对上、下模型腔镶块进行更改，模具的整体结构无需变动，大大提高了本发明模具的适用性和实用性。本发明的模具可实现管类高精度形状复杂类零件成型，在航空航天、汽车、机械制造等领域都具有广泛应用。

热态金属管类零件气压成型模具的使用方法为：

a、模具的组装：将下模3放置于工作台上，先将导板安装块35从下模底板36上拆除，再将下模3的侧顶氮气缸34对准并插入侧滑车本体23的连接孔内，然后将导板安装块35重新安装在下模底板36上，完成对侧滑车2的精准定位和安装；将上模1的上模导柱111对准并插入到下模3的导套33内，完成上模1在下模3上的安装，模具的组装完成；

将组装好的模具安装在压力机上，通过压力机带动上模1上下运动。

b、初始状态：如图9所示，上模1、下模3处于打开状态，将未形成圆管4放入到模具中，即放到下模型腔镶块一37上面；260行程氮气缸15、80行程氮气缸17、侧顶氮气缸34、上顶氮气缸317的塞杆均伸出使塞杆输出端处于最大行程位置；侧顶气缸31的顶杆缩回使顶杆输出端处于零行程位置；

其中，80行程氮气缸17总压力大于260行程氮气缸15总压力大于上顶氮气缸317总压力。

c、如图10-12所示，上模1开始下行，上模顶块18首先和下模型腔镶块三316相接触，由于上模1的260行程氮气缸15总压力大于下模3的上顶氮气缸317总压力，所以下模型腔镶块三316在上模顶块18的推动下被迫向下运动，下模型腔镶块三316的运动行程达到100mm后与下模型腔镶块二315彻底贴合，上顶氮气缸317的塞杆不会再被压缩；由于上模1的80行程氮气缸17总压力最大，所以80行程氮气缸17的塞杆始终未被压缩，在上模1下行过程中，上模型腔镶块112随着上模1一起向下运动100mm，迫使未成形圆管4发生一定程度的弯曲变形；

d、上模1继续下行180mm，80行程氮气缸17由于其总压力最大所以仍未被压缩，在上模1下行过程中，上模型腔镶块112随着上模1一起向下运动180mm，迫使未成形圆管4进一步发生弯曲变形；同时260行程氮气缸15被压缩180mm，下模型腔镶块三316与下模型腔镶块二315继续保持贴合状态，位置未发生变化，如图13所示；此时，如图14所示，上模驱动块12与侧滑车驱动块21刚好开始接触，同时上模型腔镶块112运动到下死点位置与滑车型腔镶块24相接触，如图15所示；

e、上模1继续下行80mm，260行程氮气缸15继续被压缩80mm，下模型腔镶块三316与下模型腔镶块二315继续保持贴合状态，二者位置未发生变化；在压力机的压力作用下，80行程氮气缸17被迫压缩80mm，上模型腔镶块112与滑车型腔镶块24仍然保持接触状态，二者在竖直方向位置未发生变化；此时，侧滑车2在上模驱动块12与侧滑车驱动块21的相互挤压作用下向内侧水平移动80mm，将未成形圆管4沿水平方向推入型腔5中；此时，上模型腔镶块112、滑车型腔镶块24、下模型腔镶块一37、下模型腔镶块二315、下模型腔镶块三316共同组成完整的零件型腔，如图16所示；

f、侧顶气缸31的顶杆带动高压充气口319伸出将未成形圆管4两端口顶住夹紧；高压充气口319呈锥形，型腔5的端口处也呈锥形，此时在侧顶气缸31的压力作用下，高压充气口319的外壁与型腔5的端口侧壁紧密贴合，在密封块310的配合作用下实现型腔5被封死保证不漏气；然后外部高压气源通过一侧的高压充气口319开始向未成形圆管4的内部充入高压气体，未成形圆管4内气压逐渐增大使未成形圆管4和型腔5完全贴合，零件成形完成；

g、通过高压气源将成型后零件管坯内的压力释放出来，侧顶气缸31的顶杆带动高压充气口319缩回，高压充气口319与型腔5的端口处于分离状态；上模1上行将模具打开，上模顶块18、上模驱动块12均随上模1向上运动，此时侧滑车2向外侧弹出回位，下模型腔镶块三316在上顶氮气缸317的上顶作用下向上移动，完成型腔5的打开，将成型后的零件从模具的型腔中取出，完成一次零件成型过程。

本发明与现有技术相比，具有以下优势：

1)本发明的模具适用于热态金属管类零件的成型，加热后的管材变软，成型所需的气压压力减小，因此本模具所需的气压成型设备的吨位大大降低；液压成型的设备吨位为上千吨，而本发明所需的气压成型设备吨位为几百吨；

2)热态金属管类零件成型后会快速冷却，大大改善了管类零件力学性能；

3)任何截面形状的管材都可以通过本发明的模具直接成型为实际产品形状，只需根据不同产品的形状更改模具型腔的形状，即对上、下模型腔镶块进行更改，模具的整体结构无需变动，大大提高了本发明模具的适用性和实用性。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种热态金属管类零件气压成型模具，其特征在于：它由上模(1)、侧滑车(2)和下模(3)组成；所述上模(1)设置于下模(3)的上方；所述侧滑车(2)设置于上模(1)和下模(3)之间；

所述上模(1)包括上模底板(113)、上模顶块(18)、上模型腔镶块(112)；所述上模底板(113)的底面四角处均固定设置有上模导柱安装块(11)，上模导柱安装块(11)的内部设置有上模导柱(111)；四角处的上模导柱安装块(11)之间设置有上模驱动块(12)，上模驱动块(12)固定于上模底板(113)的底面上；所述上模底板(113)的底面上固定有顶块专用导柱安装块(14)，顶块专用导柱安装块(14)的内部设置有顶块专用导柱(13)，顶块专用导柱(13)的下部插置于上模顶块(18)的内部；

所述上模型腔镶块(112)设置于上模顶块(18)的前侧；所述上模顶块(18)、上模型腔镶块(112)的上方分别设置有260行程氮气缸(15)、80行程氮气缸(17)，260行程氮气缸(15)、80行程氮气缸(17)均固定于上模底板(113)的底面上；所述260行程氮气缸(15)、80行程氮气缸(17)的塞杆的输出端分别与上模顶块(18)、上模型腔镶块(112)固定相连；

所述侧滑车(2)包括侧滑车本体(23)、滑车型腔镶块(24)、侧滑车驱动块(21)；所述侧滑车驱动块(21)固定设置于侧滑车本体(23)的前侧；所述侧滑车本体(23)的上端固定设置有滑车型腔镶块(24)；所述侧滑车本体(23)的后侧开设有连接孔；

所述下模(3)包括下模底板(36)、下模型腔镶块一(37)、下模型腔镶块二(315)、下模型腔镶块三(316)；所述下模底板(36)的顶面四角处均固定设置有导套安装块(311)，导套安装块(311)的内部设置有导套(33)；所述下模底板(36)的左侧、右侧对称设置有侧顶气缸(31)，侧顶气缸(31)的顶杆上固定设置有高压充气口(319)，高压充气口(319)通过气管与外部的高压气源相连通；

所述下模底板(36)的顶面上从前到后依次固定设置有下模型腔镶块一(37)、下模型腔镶块二(315)、下模驱动块(313)；所述下模型腔镶块一(37)的前侧壁上固定设置有侧顶氮气缸(34)；所述下模型腔镶块一(37)的前侧设置有导板安装块(35)；所述下模型腔镶块三(316)设置于下模型腔镶块二(315)的上方；所述下模型腔镶块二(315)上开设有通孔，通孔内设置有上顶氮气缸(317)，上顶氮气缸(317)固定于下模底板(36)的顶面上；所述上顶氮气缸(317)的塞杆的输出端与下模型腔镶块三(316)固定相连；

所述上模导柱(111)插置于导套(33)内将上模(1)和下模(3)连接在一起，实现上模(1)与下模(3)的精准合模；所述侧顶氮气缸(34)插置于侧滑车本体(23)的连接孔内将侧滑车(2)和下模(3)连接在一起；

所述上模导柱(111)通过过盈配合设置于上模导柱安装块(11)的内部，上模导柱(111)的外表面开设有卡槽，卡槽内镶嵌有上模导柱卡环(19)，上模导柱卡环(19)通过螺钉固定于上模导柱安装块(11)上，完成对上模导柱(111)的安装；

所述上模驱动块(12)为四个；所述顶块专用导柱安装块(14)为两个，顶块专用导柱安装块(14)设置于四个上模驱动块之间，两个顶块专用导柱安装块左右对称设置；所述顶块专用导柱(13)通过过盈配合设置于顶块专用导柱安装块的内部；

所述上模顶块(18)、上模型腔镶块(112)上分别开设有一号阶梯孔、二号阶梯孔，一号阶梯孔、二号阶梯孔内均设置有限位螺钉A(16)；所述上模底板(113)的底面上分别开设有与一号阶梯孔、二号阶梯孔位置相对应的一号螺纹孔、二号螺纹孔；一号阶梯孔、二号阶梯孔内的限位螺钉A分别向上穿过上模顶块(18)、上模型腔镶块(112)后与一号螺纹孔、二号螺纹孔相连接，实现了对限位螺钉A的固定并限制了上模顶块(18)、上模型腔镶块(112)竖直向下的行程；

所述上模型腔镶块(112)的前侧设置有上模型腔镶块导向板(110)，上模型腔镶块导向板(110)通过螺钉固定在上模驱动块上；

所述下模型腔镶块一(37)通过六个螺钉固定于下模底板(36)上，六个螺钉均从下模底板(36)底面向上穿过下模底板(36)后与下模型腔镶块一(37)连接在一起；

所述下模型腔镶块二(315)通过十二个螺钉固定在下模底板(36)上，十二个螺钉均从下模底板(36)底面向上穿过下模底板(36)后与下模型腔镶块二(315)连接在一起。

2.根据权利要求1所述的热态金属管类零件气压成型模具，其特征在于：所述导套(33)通过过盈配合设置于导套安装块(311)内；所述下模底板(36)的左侧、右侧对称设置有气缸安装板(32)，侧顶气缸(31)通过气缸安装法兰(312)固定于气缸安装板(32)的外侧；

所述侧顶氮气缸(34)为两个，两个侧顶氮气缸左右对称设置于下模型腔镶块一(37)上；所述侧顶氮气缸(34)下方的下模底板(36)上设置有水平导板(39)；所述导板安装块(35)为两个，两个导板安装块左右对称设置于下模底板(36)的顶面上；两个导板安装块相背的侧面上均设置有竖直导板(38)；

所述下模型腔镶块一(37)、下模型腔镶块二(315)的左端、右端均设置有密封块(310)；

所述下模型腔镶块三(316)的内部通过过盈配合设置有导柱(318)；所述下模型腔镶块二(315)上开设有与导柱(318)位置相对应的导向孔，导柱(318)插置于导向孔的内部，实现将下模型腔镶块三(316)安装于下模型腔镶块二(315)的上方；

所述下模型腔镶块三(316)上开设有三号阶梯孔，三号阶梯孔内设置有限位螺钉B(314)；所述下模型腔镶块二(315)上开设有与三号阶梯孔位置相对应的三号螺纹孔；所述限位螺钉B(314)向下穿过下模型腔镶块三(316)后与三号螺纹孔相连接，实现对限位螺钉B(314)的固定并限制下模型腔镶块三(316)竖直向上的行程。

3.根据权利要求2所述的热态金属管类零件气压成型模具，其特征在于：所述侧滑车驱动块(21)为两个，两个侧滑车驱动块左右对称固定于侧滑车本体(23)上；所述侧滑车驱动块(21)的下端均固定设置有侧滑车水平导板(22)，侧滑车水平导板(22)向后延伸至侧滑车本体(23)的下端；两个侧滑车驱动块相对的侧壁上均设置有侧滑车竖直导板(25)，侧滑车竖直导板(25)向后延伸至侧滑车本体(23)的侧壁上；

所述连接孔为两个，两个连接孔左右对称开设于侧滑车本体(23)上，两个连接孔分别与两个侧顶氮气缸位置相对应；所述侧滑车本体(23)的下部开设有连接口，连接口为两个，两个连接口左右对称设置于两个连接孔之间，两个连接口分别与两个导板安装块位置相对应。

4.根据权利要求3所述的热态金属管类零件气压成型模具，其特征在于：所述下模底板(36)的左侧、右侧对称设置有安装槽，气缸安装板(32)的下端通过过盈配合设置于安装槽内；所述气缸安装板(32)的下端通过螺钉与下模底板(36)的侧壁相连接，对气缸安装板(32)与下模底板(36)之间的连接进行固定加强。

5.根据权利要求1所述的热态金属管类零件气压成型模具，其特征在于：所述模具的使用方法为：

a、模具的组装：将下模(3)放置于工作台上，先将导板安装块(35)从下模底板(36)上拆除，再将下模(3)的侧顶氮气缸(34)对准并插入侧滑车本体(23)的连接孔内，然后将导板安装块(35)重新安装在下模底板(36)上，完成对侧滑车(2)的精准定位和安装；将上模(1)的上模导柱(111)对准并插入到下模(3)的导套(33)内，完成上模(1)在下模(3)上的安装，模具的组装完成；

b、初始状态：上模(1)、下模(3)处于打开状态，将未形成圆管(4)放入到模具中，即放到下模型腔镶块一(37)上面；260行程氮气缸(15)、80行程氮气缸(17)、侧顶氮气缸(34)、上顶氮气缸(317)的塞杆均伸出使塞杆输出端处于最大行程位置；侧顶气缸(31)的顶杆缩回使顶杆输出端处于零行程位置；

c、上模(1)开始下行，上模顶块(18)首先和下模型腔镶块三(316)相接触，由于上模(1)的260行程氮气缸(15)总压力大于下模(3)的上顶氮气缸(317)总压力，所以下模型腔镶块三(316)在上模顶块(18)的推动下被迫向下运动，下模型腔镶块三(316)的运动行程达到100mm后与下模型腔镶块二(315)彻底贴合，上顶氮气缸(317)的塞杆不会再被压缩；由于上模(1)的80行程氮气缸(17)总压力最大，所以80行程氮气缸(17)的塞杆始终未被压缩，在上模(1)下行过程中，上模型腔镶块(112)随着上模(1)一起向下运动100mm，迫使未成形圆管(4)发生弯曲变形；

d、上模(1)继续下行180mm，80行程氮气缸(17)由于其总压力最大所以仍未被压缩，在上模(1)下行过程中，上模型腔镶块(112)随着上模(1)一起向下运动180mm，迫使未成形圆管(4)进一步发生弯曲变形；同时260行程氮气缸(15)被压缩180mm，下模型腔镶块三(316)与下模型腔镶块二(315)继续保持贴合状态，位置未发生变化；此时，上模驱动块(12)与侧滑车驱动块(21)开始接触，同时上模型腔镶块(112)运动到下死点位置与滑车型腔镶块(24)相接触；

e、上模(1)继续下行80mm，260行程氮气缸(15)继续被压缩80mm，下模型腔镶块三(316)与下模型腔镶块二(315)继续保持贴合状态，二者位置未发生变化；80行程氮气缸(17)被迫压缩80mm，上模型腔镶块(112)与滑车型腔镶块(24)仍然保持接触状态，二者在竖直方向位置未发生变化；此时，侧滑车(2)在上模驱动块(12)与侧滑车驱动块(21)的相互挤压作用下向内侧水平移动80mm，将未成形圆管(4)沿水平方向推入型腔(5)中；此时，上模型腔镶块(112)、滑车型腔镶块(24)、下模型腔镶块一(37)、下模型腔镶块二(315)、下模型腔镶块三(316)共同组成完整的零件型腔；

f、侧顶气缸(31)的顶杆带动高压充气口(319)伸出将未成形圆管(4)两端口顶住夹紧，此时在侧顶气缸(31)的压力作用下，高压充气口(319)的外壁与型腔(5)的端口侧壁紧密贴合，型腔(5)被封死保证不漏气；然后外部高压气源通过一侧的高压充气口(319)开始向未成形圆管(4)的内部充入高压气体，未成形圆管(4)内气压逐渐增大使未成形圆管(4)和型腔(5)完全贴合，零件成形完成；

g、通过高压气源将成型后零件管坯内的压力释放出来，侧顶气缸(31)的顶杆带动高压充气口(319)缩回，高压充气口(319)与型腔(5)的端口处于分离状态；上模(1)上行将模具打开，上模顶块(18)、上模驱动块(12)均随上模(1)向上运动，此时侧滑车(2)向外侧弹出回位，下模型腔镶块三(316)在上顶氮气缸(317)的上顶作用下向上移动，完成型腔(5)的打开，将成型后的零件从模具的型腔中取出，完成一次零件成型过程。