CN114425582B - 一种带法兰边管材内高压成形装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带法兰边管材内高压成形装置及方法，包括管材、工作台和成形装置；成形装置固定安装在工作台上，成形装置合模成形后形成一带有法兰边的凹槽，管材置于凹槽内加工成形后带有法兰边。本发明在一道工序内完成带有法兰边的中空管件的成形，并且成形后工件的力学性能优于传统冲压焊接工件的力学性能；使用内高压成形工艺加工的中空管件重量轻，这样既可以节约材料，又可以做到节能减排。
Description
技术领域
本发明涉及内高压成形技术领域，特别是涉及一种带法兰边管材内高压成形装置及方法。
背景技术
自21世纪以来，人们的生活水平日益提高，私家车几乎成为了每个家庭的必需品，这使得汽车在全球范围内的保有量大大增加，汽车的废气排放也成为了一个重要的污染源。减少汽车的废气排放势在必行。汽车轻量化是降低汽车废气排放的一个重要手段。汽车轻量化分为结构轻量化和材料轻量化，内高压成形技术是实现结构轻量化的一种先进技术。
在目前的汽车装配过程中，空心管类构件的连接方式主要是依靠法兰边实现的点焊工艺。而空心管类构件的法兰边主要是依靠焊接成形，焊接成形工序多、成本高、成形困难并且成形后工件重量重、力学性能差。内高压成形技术原理是使用密封冲头顶住管坯的两端，用以完成对管坯的密封和后续加工过程中可能需要的轴向补料。然后向管坯内部注入高压液体，使管坯在上模与下模合模时所组成的型腔内完成成形。内高压成形技术的主要优势在于：内高压成形技术可以减少加工的工序，可以在一道工序内完成冲压焊接可能需要数道工序才能完成的工作。而且减少加工工序的同时模具数量也相对应减少，生产成本也会降低；内高压成形技术是整体成形工艺，成形工件力学性能较好；内高压成形技术可以降低工件的总体重量，这样不但可以节约材料还能达到节能减排的目的。但目前还没有使用内高压成形技术成形带有法兰边的管类构件，基于上述背景，本发明提出一种带法兰边管材内高压成形装置及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种带法兰边管材内高压成形装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种带法兰边管材内高压成形装置，包括管材，工作台和成形装置；
所述成形装置固定安装在所述工作台上，所述成形装置合模成形后形成一带有法兰边的凹槽，所述管材置于所述凹槽内加工成形后带有法兰边。
所述成形装置包括，固定模具，水平压块，上活动压块组件，高压源和密封冲头；
所述固定模具固定安装在所述工作台顶面；所述水平压块水平设置于所述固定模具顶面；所述水平压块与水平方向设置的驱动油缸传动连接；
所述上活动压块组件与所述压力机传动连接；所述上活动压块组件与所述固定模具中部形成有所述凹槽；所述管材置于所述凹槽内，且所述管材两端分别与一所述密封冲头密封连接；所述高压源与所述管材内腔连通。
所述高压源用于在所述管材内腔生成向外胀形的压力。
所述密封冲头与所述管材通过o形密封圈密封连接；所述密封冲头与密封油缸传动连接。
还设置有控制系统；所述控制系统通过所述压力机控制所述上活动压块组件升降；所述控制系统通过所述密封油缸控制所述密封冲头的给进；所述控制系统通过所述驱动油缸控制所述水平压块实现所述凹槽内所述管材成形；所述控制系统控制所述高压源的给压。
所述上活动压块组件包括竖直活动压块和侧活动压块；所述竖直活动压块和侧活动压块分别实现竖直方向的合模或分模；所述侧活动压块置于所述凹槽法兰边一侧上方，所述竖直活动压块与所述侧活动压块侧端面贴合。
所述水平压块的高度与带有法兰边的所述凹槽高度相同。
一种带法兰边管材内高压成形方法，包括以下步骤：
S1设备调试，并将所述管材置于固定模具上；
S2通过所述密封冲头对所述管材完成轴向密封，保证无漏压；
S3分别控制所述压力机使所述竖直活动压块和侧活动压块下降挤压所述管材；
S4控制所述竖直活动压块和侧活动压块接近所述管材，并通过所述驱动油缸控制所述水平压块水平给进，使所述凹槽的法兰边结构成形；
S5继续合模，并控制高压源使管坯完成贴模；
S6完成合模，并将所有设备复位，取出所述管材。
S2中通过控制所述高压源加压的方式检测所述管材是有漏压。
本发明公开了以下技术效果：本发明可以使用内高压成形技术加工带有法兰边的中空管件。可以做到在一道工序内完成带有法兰边的中空管件的成形，并且成形后工件的力学性能优于传统冲压焊接工件的力学性能。使用内高压成形工艺加工的中空管件重量轻，这样既可以节约材料，又可以做到节能减排。
一、可以实现带有法兰边的中空管件在一道工序内成形，这样不仅减少了加工工序，提升了加工速度还省去了之前多道工序所需要的模具，降低了工件的经济成本。
二、通过传统冲压焊接成形工艺获得的带有法兰边的空心构件，其材料连续性较差，致使其力学性能低于原始坯料。而内高压成形工艺是冷加工工艺且为整体成形，通过该工艺获得的空心构件其力学性能高于前述冲压焊接工艺零件。
三、由于传统冲压焊接工艺成形件存在焊缝，致使所得带法兰边的空心构件重量增加。内高压成形可以降低工件重量，这既可以节约材料，又能达到低碳环保的目标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实验前测试装置与管坯的位置关系示意图；
图2为实验中竖直活动压块开始合模的示意图；
图3为实验中竖直活动压块合模至接触到管坯的示意图；
图4为侧活动压块开始合模至接触到管坯以及水平活动压块开始在水平方向进给的示意图；
图5为实验中竖直活动压块已经合模完成，侧活动压块正在合模，水平压块正在轴向进给；
图6为实验中合模完成结构示意图；
图7为A-A截面示意图。
其中，1、竖直活动压块；2、固定模具；3、水平压块；4、侧活动压块；5、高压源；6、控制系统；7、密封冲头。
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做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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
本发明提供一种带法兰边管材内高压成形装置，包括管材，工作台和成形装置；
成形装置固定安装在工作台上，成形装置合模成形后形成一带有法兰边的凹槽，管材置于凹槽内加工成形后带有法兰边。
成形装置包括，固定模具2，水平压块3，上活动压块组件，高压源5和密封冲头7；
固定模具2固定安装在工作台顶面；水平压块3水平设置于固定模具2顶面；水平压块3与水平方向设置的驱动油缸传动连接；
上活动压块组件与压力机传动连接；上活动压块组件与固定模具2中部形成有凹槽；管材置于凹槽内，且管材两端分别与一密封冲头7密封连接；高压源5与管材内腔连通。
高压源5用于在管材内腔生成向外胀形的压力。
密封冲头7与管材通过o形密封圈密封连接；密封冲头7与密封油缸传动连接。
还设置有控制系统6；控制系统6通过压力机控制上活动压块组件升降；控制系统6通过密封油缸控制密封冲头7的给进；控制系统6通过驱动油缸控制水平压块3实现凹槽内管材成形；控制系统6控制高压源5的给压。
上活动压块组件包括竖直活动压块1和侧活动压块4；竖直活动压块1和侧活动压块4分别实现竖直方向的合模或分模；侧活动压块4置于凹槽法兰边一侧上方，竖直活动压块1与侧活动压块4侧端面贴合。
水平压块3的高度与带有法兰边的凹槽高度相同。
一种带法兰边管材内高压成形方法，包括以下步骤：
S1设备调试，并将管材置于固定模具上；
在本实施例中，调试侧活动压块4、竖直活动压块1至可以正常完成合模工作；调试高压源5至高压源5可以正常产生高压液体；调试水平压块3至水平压块3可以在水平方向正常完成进给工作；调试密封冲头7至密封冲头7可以正常完整轴向进给以达到密封的目的；调试控制系统6至可以正常控制侧活动压块4、竖直活动压块1、高压源5、水平压块3、密封冲头7并能够完成几个部件的相互配合工作；检查工作台是否固定在地面，固定是否牢固。
进一步的，选取平直、较圆、且力学性能符合成形后工件力学性能要求的材料作为管材，将管材放到固定模具2上，调整管材位置至密封冲头7可以深入到管材内部完成轴向密封。
S2通过密封冲头对管材完成轴向密封，保证无漏压；
在本实施例中，使用控制系统6控制密封油缸推动密封冲头7，将密封冲头7伸入管坯内，直至密封冲头7与管坯之间不留有任何缝隙，完成密封。
进一步的，使用控制系统6控制高压源5使其产生内压，且内压值保持恒定不变，并在加压完成后检查是否有漏压的情况，如果没有继续进行下一步。如有需要检查漏压原因，并重新进行密封，直至无漏压情况再进行下一步工作。
S3分别控制压力机使竖直活动压块和侧活动压块下降挤压管材；
S4控制竖直活动压块和侧活动压块接近管材，并通过驱动油缸控制水平压块水平给进，使凹槽的法兰边结构成形；
S5继续合模，并控制高压源使管坯完成贴模；
在本实施例中，使用控制系统6控制竖直活动压块1合模至竖直活动压块1接触管坯，在竖直活动压块1接触管坯的同时，使用控制系统6控制侧活动压块4开始下降合模。此时竖直活动压块1与侧活动压块4同时下降。随后使用控制系统6控制水平压块3在水平方向向前推动，顶住成形的法兰边用以控制法兰边的长短和成形质量。同时竖直活动压块1与侧活动压块4继续下降合模。随后使用控制系统6控制高压源5，增大内压，让管坯在型腔中更好的贴模。随后竖直活动压块1、侧活动压块4，继续合模同时水平压块3也继续向前完成水平方向进给，竖直活动压块1合模到位，侧活动压块4合模到位，水平压块3水平进给到位，成形完成。
S6完成合模，并将所有设备复位，取出管材。
S2中通过控制高压源5加压的方式检测管材是有漏压。
在本发明的一个实施例中，水平压块3主要用于在水平方向推压法兰边控制法兰边的成形长短，保证法兰边的成形质量。
在本发明的一个实施例中，侧活动压块4和竖直活动压块1提供竖直方向的合模力。
在本发明的一个实施例中，控制系统主要是控制高压源5所产生的内压的大小、密封冲头7的轴向进给、水平压块3在水平方向的进给以及法兰边侧活动压块4、竖直活动压块1的合模工作。
在本发明的一个实施例中，工作台置固定在底面上。
在本发明的一个实施例中，密封冲头7的作用是对管材进行密封以及在工作时提供可能需要的轴向进给力。
本发明的创新之处在于通过使用开式活动压块模具，控制管材的变形顺序，将传统内高压成形模具的上模改为竖直活动压块1和侧活动压块4，在进行合模动作时，使用控制系统控制竖直活动压块1先进行合模，这样竖直活动压块1就会先接触到管坯，将管坯压向法兰边凹槽的方向。随后侧活动压块4再开始合模，这样更有利于法兰边的成形；在传统内高压成形设备的基础上增加了水平压块，当竖直活动压块1将管坯压入到预留的法兰边凹槽时，可以使用控制系统6控制水平压块的水平方向进给，从而控制法兰边的成形长度和成形质量；本发明设计了一套带有法兰边的模具，当竖直活动压块1、侧活动压块4与固定模具2完全合模时，型腔内是带有法兰边凹槽的，这就使利用这套模具成形的中空结构件带有法兰边。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种带法兰边管材内高压成形装置，其特征在于，包括：管材，工作台和成形装置；
所述成形装置固定安装在所述工作台上，所述成形装置合模成形后形成一带有法兰边的凹槽，所述管材置于所述凹槽内加工成形后带有法兰边；所述成形装置包括固定模具(2)，水平压块(3)，上活动压块组件，高压源(5)和密封冲头(7)；
所述固定模具(2)固定安装在所述工作台顶面；所述水平压块(3)水平设置于所述固定模具(2)顶面；所述水平压块(3)与水平方向设置的驱动油缸传动连接；
所述上活动压块组件与压力机传动连接；所述上活动压块组件与所述固定模具(2)中部形成有所述凹槽；所述管材置于所述凹槽内，且所述管材两端分别与一所述密封冲头(7)密封连接；所述高压源(5)与所述管材内腔连通；所述高压源(5)用于在所述管材内腔生成向外胀形的压力；还设置有控制系统(6)；所述控制系统(6)通过所述压力机控制所述上活动压块组件升降；所述控制系统(6)通过所述密封油缸控制所述密封冲头(7)的给进；所述控制系统(6)通过所述驱动油缸控制所述水平压块(3)实现所述凹槽内所述管材成形；所述控制系统(6)控制所述高压源(5)的给压；所述上活动压块组件包括竖直活动压块(1)和侧活动压块(4)；所述竖直活动压块(1)和侧活动压块(4)分别实现竖直方向的合模或分模；所述侧活动压块(4)置于所述凹槽法兰边一侧上方，所述竖直活动压块(1)与所述侧活动压块(4)侧端面贴合。
2.根据权利要求1所述的一种带法兰边管材内高压成形装置，其特征在于：所述密封冲头(7)与所述管材通过o形密封圈密封连接；所述密封冲头(7)与密封油缸传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种带法兰边管材内高压成形装置，其特征在于：所述水平压块(3)的高度与带有法兰边的所述凹槽高度相同。
4.一种带法兰边管材内高压成形方法，包括上述权利要求1-3任一项所述的管材内高压成形装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1设备调试，并将所述管材置于固定模具上；
S2通过所述密封冲头对所述管材完成轴向密封，保证无漏压；
S3分别控制所述压力机使所述竖直活动压块和侧活动压块下降挤压所述管材；
S4控制所述竖直活动压块和侧活动压块接近所述管材，并通过所述驱动油缸控制所述水平压块水平给进，使所述凹槽的法兰边结构成形；
S5继续合模，并控制高压源使管坯完成贴模；
S6完成合模，并将所有设备复位，取出所述管材。
5.根据权利要求4所述的一种带法兰边管材内高压成形方法，其特征在于：S2中通过控制所述高压源(5)加压的方式检测所述管材是有漏压。
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