CN109821960B - 金属薄壁管冲击液压复合成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属薄壁管冲击液压复合成形装置，包括有压力机的上工作台和下工作台以及置液容器和进给单元，进给单元包括有缸筒、活塞杆和密封堵头，置液容器内安装有下模具，上工作台下方中间安装有上模具，进给单元安装在置液容器的两侧的侧孔上，上模具两侧均设有安装在上工作台两端的内斜滑块和外斜滑块，内斜滑块位于所述外斜滑块的内侧，且内斜滑位于缸筒上方并与缸筒上的凸台相配合以实现缸筒的水平运动，外斜滑块位于活塞杆的上方并与活塞杆配合以实现活塞杆的水平运动。本发明无需专用的内压力源，成形效率高，可实现均匀的成形，有效避免薄壁管易弯折、压扁、破裂等情况。

Description

金属薄壁管冲击液压复合成形装置

技术领域

本发明涉及金属薄壁管成形技术领域，尤其涉及一种金属薄壁管冲击液压复合成形装置。

背景技术

金属薄壁管液压胀形是一种通过内压力使金属管材发生塑性变形、与模具贴合的成形技术。金属薄壁管液压胀形技术具有工艺简单、工序少、材料利用率高、零件刚度高、重量轻的优点，在汽车、航天、航空、家电及建筑等行业得到了愈来愈广泛的应用。

现有技术中，最常用的是采用专用的内压力源给金属薄壁管内部提供高压，使得管内胀形，再通过压力机的上下模具合模冲压的方式来实现冲击液压胀形。如专利ZL201320867723.2就是采用这种方式。但是这种方式需要配备专用的内压力源，设备旁的、成本高、接管复杂、成形慢、效率低等缺点。申请人在先申请的专利CN104226776B采用了另一种轴向进给补料的方式，该方法无需专用的内压力源，简便易行，液压胀形效率高。在冲击胀形过程中，可实现金属薄壁管的自动轴向补料，防止金属薄壁管的局部减薄。为成形不同形状的金属薄壁管形状，只需更换上下模具即可实现，操作简便，结构简单，成本低。但是轴向进给补料的方式控制精度要求高、成形率较低，极易出现薄壁管易弯折、压扁、破裂等情况。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种金属薄壁管冲击液压复合成形装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

金属薄壁管冲击液压复合成形装置，包括有压力机的上工作台和下工作台；所述下工作台上面设有置液容器，所述置液容器内安装有下模具；所述上工作台下方中间安装有上模具，所述上模具位于所述下模具正上方；所述置液容器的两侧开设有用以安装进给单元的侧孔，所述进给单元包括有缸筒、活塞杆和密封堵头，所述缸筒活动安装在所述置液容器的侧孔上，所述缸筒的内端位于所述置液容器内、外端位于所述置液容器外，所述活塞杆部分位于所述缸筒内，所述活塞杆的外端部为斜面，所述活塞杆的内端部设有第一密封圈，所述缸筒的外端部设有凸台，所述凸台的外侧面为斜面，所述密封堵头安装在所述缸筒的内端部上，所述密封堵头设有连通所述缸筒的内部以及所述密封堵头的内端部的注液孔；所述上模具两侧均设有安装在所述上工作台两端的内斜滑块和外斜滑块，所述内斜滑块位于所述外斜滑块的内侧，且所述内斜滑块的底部高于所述外斜滑块的底部；所述内斜滑块位于所述缸筒的上方，所述内斜滑块的底部设有先倾斜再竖直的结构并与所述凸台的斜面相配合以便于压力机的上工作台下行时所述内斜滑块先挤压所述凸台做水平运动再保持凸台静止不动，所述内斜滑块的底部设有能够让所述缸筒通过的缺口；所述外斜滑块位于所述活塞杆的上方并与所述活塞杆的斜面相配合以便于压力机的上工作台下行时所述外斜滑块挤压所述活塞杆做水平运动。

作为上述金属薄壁管冲击液压复合成形装置的一种改进，所述置液容器的侧孔上还固定设有套筒，所述套筒水平设置，所述缸筒同轴套设在所述套筒内，所述套筒内设有第二密封圈。

作为上述金属薄壁管冲击液压复合成形装置的一种改进，所述密封堵头的外端面上设有用以让金属薄壁管端部进入的环形槽，所述环形槽内设有第三密封圈。

作为上述金属薄壁管冲击液压复合成形装置的一种改进，所述密封堵头为前小后大结构。

作为上述金属薄壁管冲击液压复合成形装置的一种改进，所述缸筒和活塞杆之间设有直线导向机构，所述直线导向机构使得所述缸筒和活塞杆之间只能进行轴向的直线运动。

作为上述金属薄壁管冲击液压复合成形装置的一种改进，所述直线导向机构包括有设于所述活塞杆的外表面上的第一滑槽、设于所述缸筒的内表面且与所述第一滑槽位置相对的第二滑槽以及设于所述第一滑槽和第二滑槽内的多个球形滚动体。

作为上述金属薄壁管冲击液压复合成形装置的一种改进，所述上工作台两端的底面设有纵向的滑槽，所述内斜滑块和外斜滑块的顶面均设有与所述滑槽相匹配的滑块，所述内斜滑块和外斜滑块通过所述滑块固定安装在所述滑槽上。

作为上述金属薄壁管冲击液压复合成形装置的一种改进，所述上工作台两端的侧面在对应于所述滑槽的位置处设有刻度尺。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、无需专用的内压力源，设备简单，安装方便，成形效率高；

2、在冲击胀形前可实现预成形，以及在冲击胀形中能够进行持续的液压增压，保证良好的成形；

3、无需轴向进给补料，可有效避免因持续的轴向进给补料所带来的薄壁管易弯折、压扁、破裂等情况；

4、成形时管材端部密封效果良好，保证了薄壁管内部压力，有助于冲击胀形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的结构示意图；

图2为内斜滑块的左视示意图；

图3为进给单元的纵向截面示意图；

图4为进给单元与套筒的配合示意图；

图5为本优选的实施例的实施示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1、图2和图3，本发明优选的实施例提供一种金属薄壁管冲击液压复合成形装置，包括有压力机的上工作台6和下工作台7以及置液容器1和进给单元。

继续参照图1，置液容器1固定安装在下工作台7上面，置液容器1内安装有下模具4。上工作台6下方中间安装有上模具5，上模具5位于下模具4正上方，压力机的上工作台6下行时带动上模具5下行并与下模具4合模，从而实现冲压。

为了便于注入成形液，置液容器1侧面上设置有进液孔24和出液孔25，进液孔24水平高度高于出液孔25水平高度，进液孔24上优选匹配设有孔塞或者连接有带有阀门的管路（图中未示出），出液孔25上优选匹配设有孔塞或者连接有带有阀门的管路（图中未示出），当需要注液时，打开进液孔24的孔塞或者阀门，成形液从进液孔24进入，此时出液孔25封闭，待成形液保持高过薄壁管的状态即为注液完成；当需要排液时，打开出液孔25的孔塞或者阀门，成形液从出液孔25出去。成形液优选轻质机油、乳化液、皂化油、水中的一种。

请参照图1和图3，置液容器1的两侧开设有用以安装进给单元的侧孔，进给单元为两个，每个进给单元包括有缸筒8、活塞杆9和密封堵头10。缸筒8横向放置，活动安装在置液容器1的侧孔上，缸筒8的内端位于置液容器1内、外端位于置液容器1外。活塞杆9部分位于缸筒8内，活塞杆9的外端部为斜面，活塞杆9的内端部设有第一密封圈11，第一密封圈11与缸筒8的内表面相匹配以实现活塞杆9内端部和缸筒8内部的密封以避免漏液。缸筒8的外端部的外周上设有凸台12，凸台12的外侧面（指远离置液容器1的侧面）为斜面。密封堵头10安装在缸筒8的内端部上，密封堵头10设有连通缸筒8的内部以及密封堵头10的内端部的注液孔13。密封堵头10与缸筒8为可拆卸安装方式，可拆卸安装方式优选为螺纹连接，具体为缸筒8的端部设有外螺纹，密封堵头10设有匹配的内螺纹，通过螺纹方式可以实现密封堵头10与缸筒8的固定，在不使用时可以对其进行拆卸分离。

请参照图1，上模具5两侧均设有安装在上工作台6两端的内斜滑块2和外斜滑块3，内斜滑块2位于外斜滑块3的内侧，且内斜滑块2的底部高于外斜滑块3的底部。

内斜滑块2位于缸筒8的上方，内斜滑块2的底部设有先倾斜再竖直的结构并与凸台12的斜面相配合以便于压力机的上工作台6下行时内斜滑块2先挤压凸台12做水平运动再保持凸台12静止不动，内斜滑块2的底部设有能够让缸筒8通过的缺口14（请参照图2）。外斜滑块3位于活塞杆9的上方并与活塞杆9的斜面相配合以便于压力机的上工作台6下行时外斜滑块3挤压活塞杆9做水平运动。

请参照图5，本发明优选的实施例的一种具体、详实的实施步骤为：将金属薄壁管26横向放置在下模具4上，往置液容器1内注入成形液，直至成形液漫过金属薄壁管26并保持成形液液面高度高过金属薄壁管26，此时金属薄壁管26内部以及缸筒8内部注满成形液（成形液通过注液孔13进入缸筒8内部）；压力机运行，驱动上工作台6下行，此时内斜滑块2下行，内斜滑块2的底部斜面与缸筒8上的凸台12的斜面接触，并驱使凸台12做向置液容器1方向的水平运动，此时整个进给单元做向金属薄壁管26方向的水平运动（在内斜滑块2驱动凸台12的过程中，缸筒8位于内斜滑块2底部的缺口14内），直至凸台12离开内斜滑块2的底部斜面到达内斜滑块2的底部竖直部分，此时进给单元上的密封堵头10抵住金属薄壁管26的端部并实现密封，而进给单元不再往金属薄壁管26方向运动；上工作台6继续下行，此时不断下行的外斜滑块3的底部斜面与活塞杆9的外端部的斜面接触，并挤压所述活塞杆9做水平运动，驱使活塞杆9往缸筒8内部运动，并挤压缸筒8内部的成形液注入金属薄壁管26内部以给金属薄壁管26内部提供压力；上工作台6下行带动上模具5下行，对金属薄壁管26进行冲击，直到完全合模，完成冲击液压复合成形。值得注意的是，可以调节外斜滑块3与上模具5的高度关系，来实现调节进给单元的注液以及合模的顺序。如本优选的实施例是先通过进给单元进行注液以给金属薄壁管26内部提供一定的压力，再进行合模，而在其他实施例中，也可以是进给单元进行注液以及合模同时进行。

在活塞杆9往缸筒8内部运动并挤压缸筒8内部的成形液注入金属薄壁管内部以给金属薄壁管内部提供压力，以及在上下模具合模的过程中，即使密封堵头10受到管内液体的较大冲击力，但由于内斜滑块2的存在，缸筒8和密封堵头10也无法往外移动而导致密封堵头10与金属薄壁管端部分离而出现大幅漏液的情况，导致压力不足成形不好。更优选的，请参照图3，密封堵头10的外端面上设有用以让金属薄壁管端部进入的环形槽17，环形槽17内设有第三密封圈18。实施时，金属薄壁管端部进入的环形槽17内，并抵住第三密封圈18，此时完成薄壁管端部的密封。而在往薄壁管内部注液和/或合模冲压过程中，金属薄壁管端部会有变大的趋势，因此，常规的密封堵头可能无法完全堵住变大后的薄壁管端部而出现大的漏液。而设置了环形槽17和第三密封圈18后，即使金属薄壁管端部变大，其也依然作用在环形槽17和第三密封圈18上，在环形槽17和第三密封圈18的作用下，依然具有良好的密封效果，以保证良好的成形。

请参照图1和图4，置液容器1的侧孔上还固定设有套筒15，套筒15水平设置，缸筒8同轴套设在套筒15内，套筒15内设有第二密封圈16。在内斜滑块2和外斜滑块3下压过程中，其分别驱使凸台12和活塞杆9水平移动，但在驱使的过程中，还会有一个向下的分力，从而使得进给单元有一个倾斜向下的趋势，从而可能造成密封堵头10与薄壁管端部对齐不准确，无法给金属薄壁管内部提供必要的内压力。设置固定的套筒15，套筒15水平设置并与缸筒8同轴，因此能够很好地保持缸筒8水平运动而不出现倾斜，有利于密封堵头10与薄壁管端部的对齐。第二密封圈16为多个，既可以保证水平度，也可以起到良好的密封作用，尽量避免成形液从置液容器1内流出。

密封堵头10为前小后大结构，可以更好地适用不同内径的。

缸筒8和活塞杆9之间设有直线导向机构，直线导向机构使得缸筒8和活塞杆9之间只能进行轴向的直线运动，以保证活塞杆9在缸体8的顺畅移动。直线导向机构包括有设于活塞杆9的外表面上的第一滑槽19、设于缸筒8的内表面且与第一滑槽29位置相对的第二滑槽20以及设于第一滑槽19和第二滑槽20内的多个球形滚动体21。通过设置直线导向机构，使得活塞杆9的水平移动更为顺畅、平滑。

上工作台6两端的底面设有纵向的滑槽，内斜滑块2和外斜滑块3的顶面均设有与滑槽相匹配的滑块22，内斜滑块2和外斜滑块3通过滑块22固定安装在滑槽上。滑块22通过螺栓固定在滑槽上，可以在实施前调整滑块22的位置，以实现对内斜滑块2和外斜滑块3的位置调整，从而可以适用于不同长度的金属薄壁管以及实现不同的活塞杆9移动量，通过调整活塞杆9的移动量可以实现调整向金属薄壁管内部注入成形液的量以实现管内压力调节。上工作台6两端的侧面在对应于滑槽的位置处设有刻度尺23，实施时，可根据刻度尺来调节滑块22位置，以快速实现对内斜滑块2和外斜滑块3的位置调整。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.金属薄壁管冲击液压复合成形装置，包括有压力机的上工作台（6）和下工作台（7）；所述下工作台（7）上面设有置液容器（1），所述置液容器（1）内安装有下模具（4）；所述上工作台（6）下方中间安装有上模具（5），所述上模具（5）位于所述下模具（4）正上方；其特征在于：

所述置液容器（1）的两侧开设有用以安装进给单元的侧孔，所述进给单元包括有缸筒（8）、活塞杆（9）和密封堵头（10），所述缸筒（8）活动安装在所述置液容器（1）的侧孔上，所述缸筒（8）的内端位于所述置液容器（1）内、外端位于所述置液容器（1）外，所述活塞杆（9）部分位于所述缸筒（8）内，所述活塞杆（9）的外端部为斜面，所述活塞杆（9）的内端部设有第一密封圈（11），所述缸筒（8）的外端部设有凸台（12），所述凸台（12）的外侧面为斜面，所述密封堵头（10）安装在所述缸筒（8）的内端部上，所述密封堵头（10）设有连通所述缸筒（8）的内部以及所述密封堵头（10）的内端部的注液孔（13）；所述置液容器（1）的侧孔上还固定设有套筒（15），所述套筒（15）水平设置，所述缸筒（8）同轴套设在所述套筒（15）内，所述套筒（15）内设有第二密封圈（16）；所述密封堵头（10）的外端面上设有用以让金属薄壁管端部进入的环形槽（17），所述环形槽（17）内设有第三密封圈（18）；

所述上模具（5）两侧均设有安装在所述上工作台（6）两端的内斜滑块（2）和外斜滑块（3），所述内斜滑块（2）位于所述外斜滑块（3）的内侧，且所述内斜滑块（2）的底部高于所述外斜滑块（3）的底部；

所述内斜滑块（2）位于所述缸筒（8）的上方，所述内斜滑块（2）的底部设有先倾斜再竖直的结构并与所述凸台（12）的斜面相配合以便于压力机的上工作台（6）下行时所述内斜滑块（2）先挤压所述凸台（12）做水平运动再保持凸台（12）静止不动，所述内斜滑块（2）的底部设有能够让所述缸筒（8）通过的缺口（14）；所述外斜滑块（3）位于所述活塞杆（9）的上方并与所述活塞杆（9）的斜面相配合以便于压力机的上工作台（6）下行时所述外斜滑块（3）挤压所述活塞杆（9）做水平运动。

2.根据权利要求1所述的金属薄壁管冲击液压复合成形装置，其特征在于：所述密封堵头（10）为前小后大结构。

3.根据权利要求1所述的金属薄壁管冲击液压复合成形装置，其特征在于：所述缸筒（8）和活塞杆（9）之间设有直线导向机构，所述直线导向机构使得所述缸筒（8）和活塞杆（9）之间只能进行轴向的直线运动。

4.根据权利要求3所述的金属薄壁管冲击液压复合成形装置，其特征在于：所述直线导向机构包括有设于所述活塞杆（9）的外表面上的第一滑槽（19）、设于所述缸筒（8）的内表面且与所述第一滑槽（19）位置相对的第二滑槽（20）以及设于所述第一滑槽（19）和第二滑槽（20）内的多个球形滚动体（21）。

5.根据权利要求1所述的金属薄壁管冲击液压复合成形装置，其特征在于：所述上工作台（6）两端的底面设有纵向的滑槽，所述内斜滑块（2）和外斜滑块（3）的顶面均设有与所述滑槽相匹配的滑块（22），所述内斜滑块（2）和外斜滑块（3）通过所述滑块（22）固定安装在所述滑槽上。

6.根据权利要求5所述的金属薄壁管冲击液压复合成形装置，其特征在于：所述上工作台（6）两端的侧面在对应于所述滑槽的位置处设有刻度尺（23）。