CN112388196B - 一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置及方法，包括模柄，模柄和上模架固联，上模架通过第一导柱和上模固联，上模架和上模之间设有第一弹性元件，上模架外侧和斜楔上端固联；斜楔下端斜面和滑块外侧斜面配合，滑块内侧和可更换的分瓣模下模固联，滑块和下模上方设固联有限位板，限位板外侧和斜楔内侧配合；滑块放置在径向导向定位装置上，径向导向定位装置外侧和挡板内侧配合或固联；挡板内侧上部和斜楔下端外侧配合，挡板外侧依次设有第二弹性元件、端盖，第二导柱穿过端盖和挡板同滑块固联；通过可调控塑性变形改变三种零件现有端面形状、获得足够塑性变形量，使这三种零件紧密贴合，保证波纹管、网套、网套压紧环装配一致性，实现封头效果。

Description

一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置及方法
技术领域
本发明属于先进材料成形技术领域，具体涉及一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置及方法。
背景技术
波纹金属软管主要用于各类液体、气体的输送以及配管安装误差的补偿，波纹金属软管综合金属材料耐高低温、耐高压、耐腐蚀、抗老化、耐磨损、全密封无孔洞的性质，以及波纹结构的柔性等优点，应用范围十分广泛。例如半导体医疗行业清洁气体的输送；冶金、电力行业高温环境需求；石油化工行业的酸碱输送；航空航天的耐极限温差和免维护需求应用。
波纹金属软管主要是由波纹管、网套、接头、网套压紧环等部分组成，金属的波纹管用于保证密封和承受压力；金属丝编织的网套用于提升波纹管的耐压及耐磨性能，重要的是保证内侧波纹软管弯曲而不折叠；接头用于连接不同用户需要的接口；网套压紧环(又称护套)用于压紧端部网套便于接头的焊接。
波纹金属软管常用的制造工艺为将一定长度的波纹管和网套装配在一起，波纹管置于网套内部；将网套压紧环装配到波纹管和网套外部一端；将波纹管、网套、网套压紧环焊接为一体，俗称封头；根据需求将不同接头与封头后的波纹管、网套、网套压紧环焊接，一般为对焊；根据需求处理波纹金属软管另一端。上述一次焊接(封头)的过程中，因为波纹管、网套、网套压紧环都是薄壁零件，特别是波纹管和网套壁厚极薄，且装配一致性差，当进行焊接封头时，很容易将波纹管焊穿；一次焊接后的波纹金属软管相对与接头来说，仍然很薄。当将一个很薄的零件和较厚的零件对焊，接头焊接的质量和外观很难保证。焊接电流如果太小，接头不能完全烧熔；焊接电流过大，波纹管将会焊穿，且过大的热输入将改变网套的性质，降低软管的承压能力。
专利(EP 1 546 598 B1)提出了一种通过内外整体刚性模具将波纹管、网套、网套压紧环进行锁紧封头的方法，内部模具轴向长度小于外侧模具轴向长度，成形后内外部模具之间的间隙容纳波纹管、网套、网套压紧环。然而外部模具内径大于或等于网套压紧环外径，且网套压紧环初始变形时，内部无约束，产生的波纹管、网套、网套压紧环锁紧塑性变形量不足，强度不够，封头效果不佳；此外，前期内部无约束，网套、网套压紧环向内弯曲趋势大，后期整体模具的内部模具压入时，易造成网套向内不折叠。这些都影响封头效果，在下一步接头焊接中也存在质量隐患，此外整体刚性模具的通用性差，不适用于不同口径的波纹管批量柔性生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置及方法，有效保证波纹管、网套、网套压紧环装配一致性，使这三种零件紧密贴合，实现封头效果。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，包括主动部分和从动部分；所述的主动部分包括模柄1、上模架2、第一导柱3、第一弹性元件4、上模5和斜楔17；模柄1和上模架2固联，上模架2和第一导柱3上端连接，第一导柱3下端和上模5固联，上模架2和上模5之间设有第一弹性元件4，上模架2外侧和斜楔17上端固联；
所述的从动部分包括下模6、径向导向定位装置11、滑块12、挡板13、第二导柱14、端盖15、第二弹性元件16和限位板18；斜楔17下端斜面和滑块12外侧斜面配合，滑块12内侧和可更换的分瓣模下模6固联，滑块12和下模6上方设固联有限位板18，限位板18外侧和斜楔17内侧配合；滑块12放置在径向导向定位装置11上，径向导向定位装置11外侧和挡板13内侧配合或固联；挡板13内侧上部和斜楔17下端外侧配合；挡板13底部和底座10配合或固联，挡板13外侧依次设有第二弹性元件16、端盖15，第二导柱14穿过端盖15和挡板13，并同滑块12固联。
所述的上模5为组合模，由上模大端5B和上模小端5A组成，其中上模小端5A为可更换零部件，上模小端5A下端与波纹管7接触部分直径为d5，d5根据波纹管7的直径尺寸确定，即为d7<d5<D7，其中d7为波纹管内径、D7为波纹管外径。
所述的下模6内侧下方为内径d6的孔型型腔，d6≈D8，D8为网套压紧环8外径；下模6内侧上方为向内倾斜型面，其形状为弧面或锥面，为弧面时曲率半径R为D8的3～6倍，为锥面时其半锥度5°<α<15°。
所述的限位板18外侧软管径向最大尺寸D18满足d12<D18<d17，其中d17为斜楔17内侧软管径向最小尺寸，d12为滑块12内侧软管径向最小尺寸，限位板18内侧软管径向最小尺寸d18满足d6<d18<d12。
所述的径向导向定位装置11包括外侧的导向部分11A和内侧的定位芯模11B，定位芯模11B为可更换零部件，径向导向定位装置11的导向部分11A上表面同滑块12下表面配合，导向部分11A下表面和底座10配合，导向部分11A外侧和挡板13内侧配合或固联。
所述的径向导向定位装置11的内径为d11，D9+e≤d11<D8，其中0≤e≤0.1mm，D9为网套9外径。
所述的底座10内径d10满足d11<d10<D11；D11为导向部分11A外侧软管径向最大尺寸。
所述的第一弹性元件4、第二弹性元件16为弹簧或橡胶。
利用一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置的方法，包括如下步骤：
步骤1，装夹工件，底座10沿水平方向打开，将包括初步装配好包括波纹管7、网套9、网套压紧环8的工件装入；
步骤2，定位合模，底座10合模锁死，径向导向定位装置11内侧的定位芯模11B限制工件轴向位置；
步骤3，模柄1、上模架2、第一导柱3、第一弹性元件4、上模5、斜楔17共同向下运动；斜楔17下端斜面和滑块12外侧斜面接触后，滑块12和下模6在径向导向定位装置11上沿着第二导柱14共同向工件移动，第二弹性元件16受到挡板13阻挡而压缩；
步骤4，下行一定距离后上模5首先同波纹管7接触，在将波纹管7的一个波峰压为适合后续接头焊接的直角后，上模5接触到限位板18并停止运动；
步骤5，上模5停止运动后，模柄1、上模架2、斜楔17继续沿着第一导柱3向下移动，第一弹性元件4受到上模5的作用而压缩；滑块12和下模6在径向导向装置11上沿着第二导柱14共同向工件移动，下模6将网套压紧环8、网套9、波纹管7压紧至产生锁紧变形；
步骤6，模柄1、上模架2、第一导柱3、第一弹性元件4、斜楔17共同向上运动，上模5在第一弹性元件4的作用下复位，滑块12和与下模6在第二弹性元件16的作用下沿着第二导柱14复位；
步骤7，底座10沿水平方向打开，卸料；
步骤8，将管接头和锁紧封头后的波纹金属软管一端焊接，采用对焊或将接头插入波纹金属软管一端焊接。
本发明的有益效果为：
本发明有效保证波纹管、网套、网套压紧环装配一致性，通过可调控塑性变形改变三种零件现有端面形状、获得足够塑性变形量，使这三种零件紧密贴合，增加了波纹管、网套、网套压紧环锁紧封头强度，既改善了传统波纹管端面预处理时所出现的焊接难度大、质量不佳及一致性差的缺点，也改善了现有锁紧工艺变形量不足、强度不足、无法成行及柔性差的缺点。不但可以避免一次焊接过程中薄壁件焊接的质量问题，而且便于后期管接头的焊接。
附图说明
图1为本发明装置主视图。
图2为本发明上模5示意图。
图3为本发明波纹金属软管装配示意图。
图4为本发明下模6示意图(弧面)。
图5为本发明下模6示意图(锥面)。
图6为本发明径向导向定位装置11俯视图。
图7为本发明滑块12、挡板13、第二导柱14、端盖15连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
参照图1，一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，包括主动部分和从动部分；
所述的主动部分包括模柄1、上模架2、第一导柱3、第一弹性元件4、上模5和斜楔17；模柄1和上模架2固联，上模架2和第一导柱3上端连接，第一导柱3下端和上模5固联，第一导柱3在上模架2的导柱安装孔内可上下移动，但受第一导柱3上端和上模5约束，第一导柱3不脱离导柱安装孔；上模架2和上模5之间设有第一弹性元件4，第一弹性元件4为弹簧或橡胶等；上模架2外侧和斜楔17上端固联。
参照图2，所述的上模5为组合模，由上模大端5B和上模小端5A组成，其中上模小端5A为可更换零部件，上模小端5A下端与波纹管7接触部分直径为d5，d5根据波纹管7的直径尺寸确定，即为d7<d5<D7，参照图3，其中d7为波纹管内径、D7为波纹管外径。
所述的从动部分包括下模6、径向导向定位装置11、滑块12、挡板13、第二导柱14、端盖15、第二弹性元件16和限位板18；斜楔17下端斜面和滑块12外侧斜面配合，滑块12内侧和可更换的分瓣模下模6固联，下模6内侧下方为内径d6的孔型型腔，d6≈D8，D8为网套压紧环8外径；下模6内侧上方为向内倾斜型面，参照图4、图5，其形状可以为弧面或锥面，为弧面时曲率半径R为D8的3～6倍，为锥面时其半锥度5°<α<15°；滑块12和下模6上方设有限位板18，限位板18和滑块12、下模6固联，限位板18外侧和斜楔17内侧配合，限位板18外侧软管径向(或水平方向)最大尺寸D18满足d12<D18<d17，其中d17为斜楔17内侧软管径向(或水平方向)最小尺寸，d12为滑块12内侧软管径向(或水平方向)最小尺寸，限位板18内侧软管径向(或水平方向)最小尺寸d18满足d6<d18<d12；滑块12放置在径向导向定位装置11上，参照图6，径向导向定位装置11包括外侧的导向部分11A和内侧的定位芯模11B，定位芯模11B为可更换零部件，径向导向定位装置11的内径为d11，D9+e≤d11<D8，其中0≤e≤0.1mm，D9为网套9外径；径向导向定位装置11的导向部分11A上表面同滑块12下表面配合，导向部分11A下表面和底座10配合，导向部分11A外侧和挡板13内侧配合或固联；挡板13内侧上部和斜楔17下端外侧配合；挡板13沿水平方向运动受约束，挡板13底部和底座10配合或固联；参照图7，挡板13外侧依次设有第二弹性元件16、端盖15，第二导柱14通过通孔穿过端盖15和挡板13，并同滑块12固联，第二弹性元件16为弹簧或橡胶等；所述的底座10内径d10满足d11<d10<D11；D11为导向部分11A外侧软管径向(或水平方向)最大尺寸。
利用一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置的方法，包括如下步骤：
步骤1，装夹工件，参照图1，底座10沿水平方向打开，将包括初步装配好包括波纹管7、网套9、网套压紧环8的工件装入；
步骤2，定位合模，底座10合模锁死，径向导向定位装置11内侧的定位芯模11B限制工件轴向位置；
步骤3，模柄1、上模架2、第一导柱3、第一弹性元件4、上模5、斜楔17共同向下运动；斜楔17下端斜面和滑块12外侧斜面接触后，由于斜楔17与滑块12的斜面力传递，滑块12和下模6在径向导向定位装置11上沿着第二导柱14共同向工件移动，第二弹性元件16受到挡板13阻挡而压缩；
步骤4，下行一定距离后上模5首先同波纹管7接触，在将波纹管7的一个波峰压为适合后续接头焊接的直角后，上模5接触到限位板18并停止运动；
步骤5，上模5停止运动后，模柄1、上模架2、斜楔17继续沿着第一导柱3向下移动，第一弹性元件4受到上模5的作用而压缩；滑块12和与之固联的下模6在径向导向装置11上沿着第二导柱14共同向工件移动，下模6将网套压紧环8、网套9、波纹管7压紧至产生锁紧变形；
步骤6，模柄1、上模架2、第一导柱3、第一弹性元件4、斜楔17在共同向上运动，上模5在第一弹性元件4的作用下复位，滑块12和与下模6在第二弹性元件16的作用下沿着第二导柱14复位；
步骤7，底座10沿水平方向打开，卸料；
步骤8，将管接头和锁紧封头后的波纹金属软管一端焊接，采用对焊或将接头插入波纹金属软管一端焊接。

Claims (8)

1.一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，包括主动部分和从动部分，其特征在于：所述的主动部分包括模柄(1)、上模架(2)、第一导柱(3)、第一弹性元件(4)、上模(5)和斜楔(17)；模柄(1)和上模架(2)固联，上模架(2)和第一导柱(3)上端连接，第一导柱(3)下端和上模(5)固联，上模架(2)和上模(5)之间设有第一弹性元件(4)，上模架(2)外侧和斜楔(17)上端固联；
所述的从动部分包括下模(6)、径向导向定位装置(11)、滑块(12)、挡板(13)、第二导柱(14)、端盖(15)、第二弹性元件(16)和限位板(18)；斜楔(17)下端斜面和滑块(12)外侧斜面配合，滑块(12)内侧和可更换的分瓣模下模(6)固联，滑块(12)和下模(6)上方固联有限位板(18)，限位板(18)外侧和斜楔(17)内侧配合；滑块(12)放置在径向导向定位装置(11)上，径向导向定位装置(11)外侧和挡板(13)内侧配合或固联；挡板(13)内侧上部和斜楔(17)下端外侧配合；挡板(13)底部和底座(10)配合或固联，挡板(13)外侧依次设有第二弹性元件(16)、端盖(15)，第二导柱(14)穿过端盖(15)和挡板(13)，同滑块(12)固联；
所述的径向导向定位装置(11)包括外侧的导向部分(11A)和内侧的定位芯模(11B)，定位芯模(11B)为可更换零部件，径向导向定位装置(11)的导向部分(11A)上表面同滑块(12)下表面配合，导向部分(11A)下表面和底座(10)配合，导向部分(11A)外侧和挡板(13)内侧配合或固联。
2.根据权利要求1所述的一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，其特征在于：所述的上模(5)为组合模，由上模大端(5B)和上模小端(5A)组成，其中上模小端(5A)为可更换零部件，上模小端(5A)下端与波纹管(7)接触部分直径为d5，d5根据波纹管(7)的直径尺寸确定，即为d7<d5<D7，其中d7为波纹管内径、D7为波纹管外径。
3.根据权利要求1所述的一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，其特征在于：所述的下模(6)内侧下方为内径d6的孔型型腔，d6≈D8，D8为网套压紧环(8)外径；下模(6)内侧上方为向内倾斜型面，其形状为弧面或锥面，为弧面时曲率半径R为D8的3～6倍，为锥面时其半锥度5°<α<15°。
4.根据权利要求3所述的一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，其特征在于：所述的限位板(18)外侧软管径向最大尺寸D18满足d12<D18<d17，其中d17为斜楔(17)内侧软管径向最小尺寸，d12为滑块(12)内侧软管径向最小尺寸，限位板(18)内侧软管径向最小尺寸d18满足d6<d18<d12。
5.根据权利要求3所述的一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，其特征在于：所述的径向导向定位装置(11)的内径为d11，D9+e≤d11<D8，其中0≤e≤0.1mm，D9为网套(9)外径。
6.根据权利要求5所述的一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，其特征在于：所述的底座(10)内径d10满足d11<d10<D11；D11为导向部分(11A)外侧软管径向最大尺寸。
7.根据权利要求1所述的一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置，其特征在于：所述的第一弹性元件(4)、第二弹性元件(16)为弹簧或橡胶。
8.利用权利要求1所述的一种波纹金属软管网套压紧环锁紧装置的方法，包括如下步骤：
步骤1，装夹工件，底座(10)沿水平方向打开，将包括初步装配好包括波纹管(7)、网套(9)、网套压紧环(8)的工件装入；
步骤2，定位合模，底座(10)合模锁死，径向导向定位装置(11)内侧的定位芯模(11B)限制工件轴向位置；
步骤3，模柄(1)、上模架(2)、第一导柱(3)、第一弹性元件(4)、上模(5)、斜楔(17)共同向下运动；斜楔(17)下端斜面和滑块(12)外侧斜面接触后，滑块(12)和下模(6)在径向导向定位装置(11)上沿着第二导柱(14)共同向工件移动，第二弹性元件(16)受到挡板(13)阻挡而压缩；
步骤4，下行一定距离后上模(5)首先同波纹管(7)接触，在将波纹管(7)的一个波峰压为适合后续接头焊接的直角后，上模(5)接触到限位板(18)并停止运动；
步骤5，上模(5)停止运动后，模柄(1)、上模架(2)、斜楔(17)继续沿着第一导柱(3)向下移动，第一弹性元件(4)受到上模(5)的作用而压缩；滑块(12)和下模(6)在径向导向定位装置(11)上沿着第二导柱(14)共同向工件移动，下模(6)将网套压紧环(8)、网套(9)、波纹管(7)压紧至产生锁紧变形；
步骤6，模柄(1)、上模架(2)、第一导柱(3)、第一弹性元件(4)、斜楔(17)共同向上运动，上模(5)在第一弹性元件(4)的作用下复位，滑块(12)和下模(6)在第二弹性元件(16)的作用下沿着第二导柱(14)复位；
步骤7，底座(10)沿水平方向打开，卸料；
步骤8，将管接头和锁紧封头后的波纹金属软管一端焊接，采用对焊或将接头插入波纹金属软管一端焊接。
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