CN111715765A - 一种管材快速内压胀形设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管材快速内压胀形设备。本发明为解决现有管材内压胀形设备的合模和密封动作相对独立、管端密封需要采用水平油缸及液压系统，导致设备工作节拍慢、控制复杂、成本高的问题。压力机上滑块带动上模具、上端左右楔形块、连接板、连接杆和弹簧等一起下移，上模具首先与下模具接触并通过连接板压缩弹簧使上模具受到一定合模力。然后，左右楔形块将与左右密封冲头接触并使其向管端移动，从而实现密封和补料动作。在进行密封和补料的同时或之后，向管坯内部通入高压介质，实现管坯的内压胀形。该设备只需利用驱动缸带动上模具及楔形块等一起动作，即可完成合模、密封及补料等多个动作。本发明用于管材的内压胀形。

Description

一种管材快速内压胀形设备

技术领域

本发明涉及一种管材内压胀形设备，具体涉及一种可实现管材快速内压胀形的设备。

背景技术

管材内压胀形是指管材在内部压力和轴向推力共同作用下充满模具型腔并贴模，进而成形为具有一定复杂型面的空心薄壁零件的成形技术。该技术特别适用于成形整体、复杂、薄壁的空心零件，成形精度高、材料利用率高、生产成本低，因此在本世纪初得到了快速发展，并开始广泛应用于航空航天、汽车制造等产业。

目前，常用的液压成形设备成形空心零件的主要流程是：首先把管坯放到成形下模具中，然后利用立式压力机带动成形上模具进行锁模；水平液压缸的活塞在水平方向移动，带动密封冲头顶住管坯的端口实现密封，同时由高压源向管坯内注入高压介质，使管坯内压力升高，控制内压和轴向进给量的匹配关系，即可将管坯胀形成与模具型腔内部形状相同的零件。

此类液压成形设备的密封冲头的轴向运动，需要采用专用的水平油缸及液压系统，占地面积大、耗费成本高、控制复杂；而且模具合模与管端密封两个动作互相独立且之间有较长的时间间隔，导致设备工作节拍慢，大大降低了生产效率。如果模具还未完全闭合时，密封冲头已和管端接触，则管坯轴向被压缩将发生屈曲；如果模具完全闭合后再移动冲头，则冲头可移动的距离较小，只适用于不需要补料或补料较小的情况。

为解决现有管材内压胀形设备因其模具合模和管端密封动作相对独立、两个动作之间有较长时间间隔，管端密封需要采用专用的水平油缸及液压系统，导致设备工作节拍慢、控制复杂、成本高的问题，进而提供了一种管材快速内压胀形设备。

发明内容

本发明为解决现有管材内压胀形设备因其模具合模和管端密封动作相对独立、两个动作之间有较长时间间隔、管端密封需要采用专用的水平油缸及液压系统，导致设备工作节拍慢、控制复杂、成本高的问题，进而提供了一种管材快速内压胀形设备。

本发明的技术方案：

一种管材快速内压胀形设备，包括管材1、下模具2、上模具3、左密封冲头4、右密封冲头5、上端左楔形块6-1、下端左楔形块6-2、上端右楔形块7-1、下端右楔形块7-2、连接板8、压力机上滑块9、连接杆10-1、连接杆10-2、液压弹簧11-1、液压弹簧11-2、传力块12、驱动缸13、立柱14、上横梁15、下底座16、高压源17、高压管路18、加热器19、电缆20、控制系统21、铰链机构22、固定块23、限位块24和螺旋弹簧25；

所述的传力块12固定在上模具3的上表面，上模具3与下模具2接触时，通过连接板8压缩液压弹簧11-1产生一定的合模力，直至连接板8与传力块12接触实现合模；

所述的上端左楔形块6-1与上端右楔形块7-1分别与连接板8的下表面固定连接，压力机上滑块9带动上端左楔形块6-1和上端右楔形块7-1垂直向下运动，使得下端左楔形块6-2和下端右楔形块7-2产生水平方向的运动；

所述的上模具3、液压弹簧11-1、连接板8通过多根连接杆10-1与压力机上滑块9连接，压力机上滑块9带动上模具3、上端左楔形块6-1、上端右楔形块7-1、连接板8、连接杆10-1和液压弹簧11-1一起下移；

所述的液压弹簧11-2用螺旋弹簧25替换，螺旋弹簧25置于下端楔形块7与下模具2之间，用来实现模具分模时下端楔形块7的自动复位；

所述的下模具2固定在压力机台面上，当压力机合模时，模具型腔为管坯成形后的外轮廓；

所述的下端左楔形块6-2和下端右楔形块7-2通过连接杆10-2与下模具2侧面连接，在下端左楔形块6-2、下端右楔形块7-2与下模具2之间的连接杆10-2上装有液压弹簧11-2，当压力机上滑块9带动上端左楔形块6-1和上端右楔形块7-1上移时，下端左楔形块6-2和下端右楔形块7-2在液压弹簧11-2的作用下沿轴向反向移动；

所述的左密封冲头4和右密封冲头5分别固定在下端左楔形块6-2和下端右楔形块7-2上，下端左楔形块6-2和下端右楔形块7-2分别驱动左密封冲头4和右密封冲头5沿轴向移动；

所述的限位块24固定在压力机台面上，并位于下端楔形块的两侧，用来控制下端楔形块的最大位移；

所述的上端左楔形块6-1和上端右楔形块7-1替换为固定块23，同时在下端左楔形块6-2和下端右楔形块7-2的两侧安装铰链机构22；

所述的压力系统的高压源17的管道出口与左密封冲头4的压力介质入口相通，待模具合模密封时，通入压力介质，管材1在压力介质的作用下贴靠模具型腔；

所述的上横梁15与下底座16通过立柱14固定连接，上横梁15用来固定驱动缸13，下底座16用来固定压力机台面；

所述的控制系统21分别与高压源17、加热器19和驱动缸13相接，用于控制管材1内部的压力、管材1的加热温度以及压力机合模力的大小。

本发明的有益效果：

一、本发明的一种管材快速内压胀形设备，在压力机上滑块下行过程中，通过楔形块结构沿水平方向推动密封冲头，实现管材端部的快速密封并可将一定长度的管材推送到模具型腔。在整个成形过程中，管材端部的密封及轴向推料无需人为操作和调整，安全可靠，可重复性好。

二、本发明的一种管材快速内压胀形设备，在压力机上滑块下行过程中，采用楔形块结构实现管材的端部密封和轴向推料，无需采用专用的水平油缸及液压系统来驱动冲头，可明显简化设备和模具结构，降低了设备和模具成本。

三、本发明的一种管材快速内压胀形设备，在压力机上滑块下行过程中，通过在滑块与上模具之间设置压力和位移可调的弹性连接结构、在滑块的外侧设置高度和角度可调的压板、在冲头上连接水平位置和角度可调的斜楔结构，即可在控制压力机上滑块下行过程中，自动完成合模、管端密封及轴向推料等动作，动作连贯、紧凑，生产效率高，且各单元的可调节范围大，一套模具工装即可完成不同类型管件的成形。

四、本发明的一种管材快速内压胀形设备，在压力机上滑块上行过程中，通过楔形块与下模具之间的弹簧机构，使楔形块驱动密封冲头沿轴向反向移动即可实现模具分模时密封冲头与管材同时分离，结构简单、使用方便，大大提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明一种管材快速内压胀形设备示意图。

图2为本发明一种管材快速内压胀形设备主要工作过程，(a)为合模状态，(b)为密封状态。

图3为本发明具体实施方式五的一种采用铰链机构驱动冲头实现密封的快速内压胀形设备示意图。

图4为本发明具体实施方式五的一种采用铰链机构驱动冲头实现密封的快速内压胀形设备主要工作过程，(a)为合模状态，(b)为密封状态。

图5为本发明具体实施方式六的一种采用螺旋弹簧机构实现密封冲头复位的快速内压胀形设备示意图。

图6为本发明具体实施方式六的一种采用螺旋弹簧机构实现密封冲头复位的快速内压胀形设备主要工作过程，(a)为合模状态，(b)为密封状态。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～2说明，本实施方式的一种管材快速内压胀形设备，其特征在于：该方法是按照以下步骤实现的：

步骤一、将管材1置于下模具2中，通过控制系统21控制驱动缸13下移，压力机上滑块9在驱动缸13的作用下带动上模具3、上端左楔形块6-1、上端右楔形块7-1、连接板8、连接杆10-1和液压弹簧11-1一起下移，上模具3首先与下模具2接触并通过连接板8压缩液压弹簧11-1使上模具3受到一定合模力。

步骤二、压力机上滑块9继续下移，上端左楔形块6-1和上端右楔形块7-1分别与下端左楔形块6-2和下端右楔形块7-2分别接触并将产生水平轴向力，使得下端左楔形块6-2、下端右楔形块7-2、左密封冲头4和右密封冲头5向管端移动直至连接板8与传力块12接触，从而实现密封和补料动作。

步骤三、待管材密封完成后，将模具加热到指定温度，高压源17通过左密封冲头4的介质通道向管材1内部通入高压介质，管材在介质压力的作用下发生变形并贴靠模具型腔。

步骤四、待管材整体变形完成后，将压力介质通过左密封冲头4的介质通道释放出来，通过控制系统21控制驱动缸13带动压力机上滑块9上移，上模具3与下模具2分开，下端左楔形块6-2、下端右楔形块7-2、左密封冲头4和右密封冲头5在液压弹簧11-2的作用下复位，取出胀形后的零件。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式所述的一种管材快速内压胀形设备，其特征在于：在步骤三中高压源17为气压增压缸，高压介质为高压气体，高压气体的压力为0.5～50MPa，其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明，在步骤三中所采用的的加热器19的加热单元为螺旋缠绕的感应线圈和多个加热棒，可以分别通过感应加热和加热棒辐射加热的方式对管坯1进行加热，其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式所述的一种管材快速内压胀形设备，其特征在于：在步骤一中的液压弹簧替换为气弹簧，其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图3～4说明，本实施方式所述的一种管材快速内压胀形设备，其特征在于：步骤一、二和步骤四中，采用固定块23代替上端左楔形块6-1和上端右楔形块7-1，在下端左楔形块6-2和下端右楔形块7-2的两侧安装铰链机构22，通过控制系统21控制驱动缸13带动压力机上滑块9使得固定块22下移直至逐渐接触铰链机构22，铰链机构22驱动左密封冲头4和右密封冲头5沿水平方向相向移动从而实现密封和补料动作，待管材成形完成后，通过控制系统21控制驱动缸13带动压力机上滑块9上移，上模具3与下模具2分开，左密封冲头4和右密封冲头5在液压弹簧11-2的作用下复位，其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图5～6说明，本实施方式所述的一种管材速内压胀形设备，其特征在于：步骤一、二和步骤四中所采用的下端左楔形块6-2、下端右楔形块7-2与下模具2之间的弹簧机构为螺旋弹簧用以实现复位功能，其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

Claims (3)

1.一种管材快速内压胀形设备，其特征在于，该管材快速内压胀形设备包括管材(1)、下模具(2)、上模具(3)、左密封冲头(4)、右密封冲头(5)、上端左楔形块(6-1)、下端左楔形块(6-2)、上端右楔形块(7-1)、下端右楔形块(7-2)、连接板(8)、压力机上滑块(9)、连接杆(10-1)、连接杆(10-2)、液压弹簧(11-1)、液压弹簧(11-2)传力块(12)、驱动缸(13)、立柱(14)、上横梁(15)、下底座(16)、高压源(17)、高压管路(18)、加热器(19)、电缆(20)、控制系统(21)、铰链机构(22)和固定块(23)；

所述的传力块(12)固定在上模具(3)的上表面，上模具(3)与下模具(2)接触时，通过连接板(8)压缩液压弹簧(11-1)产生一定的合模力，直至连接板(8)与传力块(12)接触实现合模；

所述的上端左楔形块(6-1)与上端右楔形块(7-1)分别与连接板(8)的下表面固定连接，压力机上滑块(9)带动上端左楔形块(6-1)和上端右楔形块(7-1)垂直向下运动，使得下端左楔形块(6-2)和下端右楔形块(7-2)产生水平方向的运动；

所述的上模具(3)、液压弹簧(11-1)、连接板(8)通过多根连接杆(10-1)与压力机上滑块(9)连接，压力机上滑块(9)带动上模具(3)、上端左楔形块(6-1)、上端右楔形块(7-1)、连接板(8)、连接杆(10-1)和液压弹簧(11-1)一起下移；

所述的下模具(2)固定在压力机台面上，当压力机合模时，模具型腔为管坯成形后的外轮廓；

所述的下端左楔形块(6-2)和下端右楔形块(7-2)通过连接杆(10-2)与下模具(2)侧面连接，在下端左楔形块(6-2)、下端右楔形块(7-2)与下模具(2)之间的连接杆(10-2)上装有液压弹簧(11-2)，当压力机上滑块(9)带动上端左楔形块(6-1)和上端右楔形块(7-1)上移时，下端左楔形块(6-2)和下端右楔形块(7-2)在液压弹簧(11-2)的作用下沿轴向反向移动；

所述的左密封冲头(4)和右密封冲头(5)分别固定在下端左楔形块(6-2)和下端右楔形块(7-2)上，下端左楔形块(6-2)和下端右楔形块(7-2)分别驱动左密封冲头(4)和右密封冲头(5)沿轴向移动；

所述的限位块24固定在压力机台面上，并位于下端楔形块的两侧，用来控制下端楔形块的最大位移；

所述的压力系统的高压源(17)的管道出口与左密封冲头(4)的压力介质入口相通，待模具合模密封时，通入压力介质，管材(1)在压力介质的作用下贴靠模具型腔；

所述的上横梁(15)与下底座(16)通过立柱(14)固定连接，上横梁(15)用来固定驱动缸(13)，下底座(16)用来固定压力机台面；

所述的控制系统(21)分别与高压源(17)、加热器(19)和驱动缸(13)相接，用于控制管材(1)内部的压力、管材(1)的加热温度以及压力机合模力的大小。

2.根据权利要求1所述的管材快速内压胀形设备，其特征在于，

所述的液压弹簧(11-2)用螺旋弹簧(25)替换，螺旋弹簧(25)置于下端楔形块与下模具(2)之间，用来实现模具分模时下端楔形块的自动复位。

3.根据权利要求1或2所述的管材快速内压胀形设备，其特征在于，

所述的上端左楔形块(6-1)和上端右楔形块(7-1)替换为固定块(23)，同时在下端左楔形块(6-2)和下端右楔形块(7-2)的两侧安装铰链机构(22)。

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