CN114472602B - 一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，包括管坯和设置在管坯外的校形装置，校形装置包括上模板和下模板，上模板与下模板可拆卸连接，上模板与下模板之间对称设置有若干垫块，管坯两端分别设置有工艺段，下模板和上模板的两端分别通过若干密封螺栓固接有矩形板，矩形板的侧面固接有密封冲头，密封冲头与管坯端面之间设置有密封圈，位于管坯一侧的矩形板中心开设有流体通道，流体通道贯穿密封冲头与管坯内腔连通，流体通道连通有流体压力源。可对管坯在生产、运输过程中，管坯表面产生的内凹、外凸及褶皱等缺陷进行校正，无需合模压力设备，装置结构简单可靠，能耗低，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及管材液压成形技术领域，特别是涉及一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法。
背景技术
随着航空航天工业的迅猛发展，多腔异形薄壁截面管的应用越来越广泛，但在管材挤压成型之后因为材质不均匀，存在较大内应力，同时管件在运输过程中易受磕碰和温度变化影响，故管材易出现翘曲变形、内凹外凸之类的缺陷，这种缺陷若位于高速运载器关键气道区域，易被高温气流融穿，危险性大，必须对管材进行校形处理。
传统的校形方法是依靠手工进行校形，对缺陷部位进行锤击，但这种方式效率很低，作业时间视工件状况而定，生产的零件个体差异大可靠性低，而且某些小型件用这种传统方法进行校形十分困难，某些狭小位置靠传统工具难以触及，且成本较高，耗时长，经济效益差，无法应对现阶段高效率高自动化的生产需要。
较现代化的校形方式为在管件腔室内填充橡胶软模，再利用模具挤压使橡胶软模产生变形恢复力，但受制于橡胶软模自身厚度影响，局部特征如小圆角，橡胶软模无法达到，难以实现高精度校形；使用橡胶软模会产生局部应力，导致筋板变形，会增加额外校形步骤；因管坯多腔的特性，需填充多个橡胶软模，各腔室橡胶软模受挤压产生的变形恢复力平衡难以控制。
例如公开号为CN109675970A，专利名称为一种薄壁圆管类零件快速校形工具及方法的专利，其公开了通过制作两个和被校形薄壁圆管类零件外圆半径径相同的半圆体，通过两个半圆体的合成完成薄壁圆管类零件的圆度校形，精度高，能够有效解决手工捶打校形的反复性以及精度低的问题。弹簧体的作用使得外力释放后半圆体能够自动分离展开，方便零件的取出和重新装入。上述专利采用弹簧体进行校形，并且针对的是单腔的圆形管，无法解决对多腔异形薄壁截面管进行校形，同时弹簧体进行校形难以实现高精度校形。
因此，亟需一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，以解决现有技术存在的问题，可对管坯在生产、运输过程中，管坯表面产生的内凹、外凸及褶皱等缺陷进行校正，无需合模压力设备，装置结构简单可靠，能耗低，效率高。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，包括管坯和设置在所述管坯外的校形装置，所述校形装置包括上模板和下模板，所述上模板与所述下模板可拆卸连接，所述上模板内腔与所述管坯顶部外壁相适配，所述下模板内腔与所述管坯底部外壁相适配，所述上模板与所述下模板之间对称设置有若干垫块，所述管坯两端分别设置有工艺段，所述下模板和所述上模板的两端分别通过若干密封螺栓固接有矩形板，所述矩形板的侧面固接有密封冲头，所述密封冲头与所述管坯端面之间设置有密封圈，位于所述管坯一侧的所述矩形板中心开设有流体通道，所述流体通道贯穿所述密封冲头与所述管坯内腔连通，所述流体通道连通有流体压力源。
优选的，所述上模板的底面两侧与所述下模板的顶面两侧通过固定螺栓连接，所述上模板的底面侧边与所述下模板的顶面侧边形状适配。
优选的，所述上模板两端面的两侧分别开设有若干上螺纹孔，所述下模板两端面的两侧分别开设有若干下螺纹孔，所述矩形板侧面四角位置处分别开设有与所述上螺纹孔和所述下螺纹孔相适配的若干通孔，若干所述密封螺栓分别贯穿所述通孔与所述上螺纹孔和所述下螺纹孔通过螺纹连接。
优选的，所述密封冲头和所述密封圈与所述管坯端面外壁形状相同。
优选的，所述密封冲头沿所述管坯轴线方向倾斜设置，且与所述管坯管口密封方式为扩口密封。
优选的，所述流体通道连通有第一流体管道，所述第一流体管道的另一端与所述流体压力源上的第二流体管道连通。
优选的，所述管坯的所述工艺段处内部筋板长度小于所述管坯外壁长度，所述筋板端面位于所述管坯内腔中，所述管坯的各个腔室连通设置。
一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，包括如下步骤：
步骤一：将经过工艺段处理的管坯与下模板配合，使管坯的下半部分紧贴下模板；
步骤二：在下模板和下模板之间放置多个相同高度的垫块，使上下模板间留有距离，进行预合模；
步骤三：将矩形板底部通过密封螺栓与下模板通过螺纹连接，由管坯两侧的矩形板对管坯两端进行限位密封，使密封冲头进入到上模板和下模板的内腔中通过密封圈与管坯端面抵接；
步骤四：去掉垫块，上模板下行，拧紧固定螺栓使上模板与下模板完全合模；
步骤五：流体压力源通过矩形板中心部的流体通道向管坯内腔注入流体对管坯管腔进行施压，不断增大液压力，由上模板和下模板在流体压力作用下对管件产生合模力，完成校形后，液压卸载；
步骤六：将已成形管坯的工艺段切去，获得完成校形的管坯。
优选的，步骤四中，在拧紧固定螺栓使上模板与下模板完全合模的同时，用密封螺栓连接矩形板和上模板，对四个密封螺栓施加相同设定数值的预紧力，使管坯两端周围完全密封。
优选的，步骤五中，增大液压力使管坯紧贴上下模板，保持两到三分钟之后，进行液压力卸载。
本发明公开了以下技术效果：
1、该多腔异形薄壁截面管液压校形装置，是通过固定螺栓和垫块进行预合模，由矩形板和密封冲头对两端进行扩口密封限位贴合，通过拧紧固定螺栓完全合模，同时用螺栓连接矩形板和密封冲头和上模板和下模板，无需使用合模压力设备和两端密封用油缸，结构简单可靠性高，能耗低，效率高。
2、将工艺段处筋板完全切除，使工艺段形成单腔异形薄壁截面管，便于密封冲头进行贴合限位，保证管坯两端密封。
3、在工艺段处筋板完全切除，可联通各腔室使其压力一致，筋板处于受力平衡状态，有利于筋板原有尺寸精度的保持。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中合模后的内部剖 面图。
图2为本发明实施例1中预合模的内部剖 面图。
图3为本发明实施例1的结构示意图。
图4为本发明实施例2的结构示意图。
其中，1、管坯；2、上模板；3、下模板；4、垫块；5、密封螺栓；6、矩形板；7、密封冲头；8、密封圈；9、流体通道；10、流体压力源；11、固定螺栓； 12、上螺纹孔；13、下螺纹孔；14、第一流体管道；15、第二流体管道。
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。
实施例1
参照图1-3，本发明提供一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，包括管坯1和设置在管坯1外的校形装置，校形装置包括上模板2和下模板3，上模板 2与下模板3可拆卸连接，上模板2内腔与管坯1顶部外壁相适配，下模板3内腔与管坯1底部外壁相适配，上模板2与下模板3之间对称设置有若干垫块4，管坯1两端分别设置有工艺段，下模板3和上模板2的两端分别通过若干密封螺栓5固接有矩形板6，矩形板6的侧面固接有密封冲头7，密封冲头7与管坯1 端面之间设置有密封圈8，位于管坯1一侧的矩形板6中心开设有流体通道9，流体通道9贯穿密封冲头7与管坯1内腔连通，流体通道9连通有流体压力源 10。
上模板2和下模板3用于容纳待校形的管坯1，上模板2和下模板3的内表面和管坯1的外轮廓紧密贴合。矩形板6和密封冲头7用于管坯1两端的密封，采用扩口密封形式，防止漏液失压，可校形管坯1管端变形和增强密封效果。流体压力源10是用于矩形板6和密封冲头7对管坯1进行密封之后，通过流体通道9注入流体对管坯1内表面施加流体压力。密封冲头7形状同管坯1，用于贴合限位，上模板2和下模板3合模采用拧紧固定螺栓11的方式。密封圈8位于管坯1管端截面与密封冲头7之间，利用弹性体受压变形的特性填充密封冲头7 和管坯1间缝隙，使管坯1腔室保持密闭；垫块4用于预合模中使上模板2和下模板3间保持一定距离。上模板2和下模板3通过固定螺栓11相连，在校形过程中先对上模板2和下模板3进行预合模，由固定螺栓11和垫块4控制上模板 2和下模板3的相对位置，上模板2和下模板3间保持一定距离，然后由密封冲头7和矩形板6对管坯1进行限位密封，最后拧紧固定螺栓11完成合模。本发明可对多腔异形截面管在生产、运输过程中，管坯1表面产生的内凹、外凸及褶皱等缺陷进行校正，无需合模压力设备，装置结构简单可靠，能耗低，效率高。
下模板3的外轮廓的一部分和多腔异形薄壁截面管的下半部分轮廓一致，以保证下模板3能和管坯1精确配合，上模板2下部分形状要和待成形多腔异形薄壁截面管的上半部分轮廓保持一致，能在合模之后和管坯1配合。上模板2的上部形状可以是任何形状，但应从刚度和节省材料方面考虑。
进一步优化方案，上模板2的底面两侧与下模板3的顶面两侧通过固定螺栓 11连接，上模板2的底面侧边与下模板3的顶面侧边形状适配。
固定螺栓11用于上模板2和下模板3预合模时对上模板2和下模板3进行定位和合模之后上模板2和下模板3的固定。用固定螺栓11对上下模板3进行合模时，固定螺栓11与上模板2两侧连接通孔采用过渡配合。
进一步优化方案，上模板2两端面的两侧分别开设有若干上螺纹孔12，下模板3两端面的两侧分别开设有若干下螺纹孔13，矩形板6侧面四角位置处分别开设有与上螺纹孔12和下螺纹孔13相适配的若干通孔，若干密封螺栓5分别贯穿通孔与上螺纹孔12和下螺纹孔13通过螺纹连接。
进一步优化方案，密封冲头7和密封圈8与管坯1端面外壁形状相同。
利用弹性体特性，填充密封板与管坯1间的缝隙，保证绝对密封。
进一步优化方案，密封冲头7沿管坯1轴线方向倾斜设置，且与管坯1管口密封方式为扩口密封。
密封方式为扩口密封，其与管端截面形状一致，沿轴向具有一定倾斜角度，用于实现扩口密封。
进一步优化方案，流体通道9连通有第一流体管道14，第一流体管道14的另一端与流体压力源10上的第二流体管道15连通。
进一步优化方案，管坯1的工艺段处内部筋板长度小于管坯1外壁长度，筋板端面位于管坯1内腔中，管坯1的各个腔室连通设置。
截取管坯1管坯1时预留工艺段，在工艺段处将筋板完全切除，既使工艺段处形成单腔异形薄壁截面管，又使各腔室连通以达到液压平衡。即各个腔室内的流体压力一致，在校正管件缺陷的同时保证了筋板不发生弯曲。
在工艺段处形成单腔异形薄壁截面管，便于密封；管坯1宜采用低碳合金钢，素性大，校形效果好。
一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，如下步骤：
步骤一：将经过工艺段处理的管坯1与下模板3配合，使管坯1的下半部分紧贴下模板3；
步骤二：在下模板3和下模板3之间放置多个相同高度的垫块4，使上下模板3间留有距离，进行预合模；
由于管坯1有外凸缺陷，故对上模板2和下模板3进行预合模，不完全合模以防止管坯1失效；
步骤三：将矩形板6底部通过密封螺栓5与下模板3通过螺纹连接，由管坯 1两侧的矩形板6对管坯1两端进行限位密封，使密封冲头7进入到上模板2和下模板3的内腔中通过密封圈8与管坯1端面抵接；防止在完全合模之后，管端部分塌陷失效；
步骤四：去掉垫块4，上模板2下行，拧紧固定螺栓11使上模板2与下模板3完全合模；
步骤五：流体压力源10通过矩形板6中心部的流体通道9向管坯1内腔注入流体对管坯1管腔进行施压，不断增大液压力，由上模板2和下模板3在流体压力作用下对管件产生合模力，完成校形后，液压卸载；
步骤六：将已成形管坯1的工艺段切去，获得完成校形的管坯1。
进一步优化方案，步骤四中，在拧紧固定螺栓11使上模板2与下模板3完全合模的同时，用密封螺栓5连接矩形板6和上模板2，对四个密封螺栓5施加相同设定数值的预紧力，使管坯1两端周围完全密封。
进一步优化方案，步骤五中，增大液压力使管坯1紧贴上下模板3，保持两到三分钟之后，进行液压力卸载。
在本实施方式中校形装置的工作原理是：将管坯1按照轮廓放置于下模板3 上做精确定位，通过固定螺栓11及垫块4控制上模板2和下模板3间距离来预合模，在两侧矩形板6和密封冲头7对管坯1进行贴合限位后，去掉垫块4拧紧固定螺栓11使其完全合模，再拧紧矩形板6和上模板2和下模板3间的密封螺栓5，使管腔密封，对管坯1内表面施加流体压力，增大流体压力到某一数值，在合模力和液压力的共同作用下，使得多腔异形薄壁截面管紧贴上模板2和下模板3的内侧壁，完成对管坯1表面的外凸内凹以及褶皱等缺陷的校形。保持两到三分钟之后，流体压力卸载，回收液压油，移除上模板2，再进行下一个成形过程。
本发明无需使用合模压力设备和两端密封用油缸，结构简单可靠性高，能耗低，效率高；在工艺段处近半完全切除，使工艺段形成单腔异形薄壁截面管，便于密封冲头7进行贴合限位，保证管坯1两端密封。在工艺段处筋板完全切除，可联通各腔室使其压力一致，筋板处于受力平衡状态，有利于筋板原有尺寸精度的保持。
实施例2
参照图4，本实施例在实施例1的基础上，在两侧密封冲头7和矩形板6上均设流体通道9，可采用高温气态流体，高压高温气体通过流体通道9流入管腔，在管腔内循环流动，对管坯1进行热处理，然后对其中一个流体通道9进行封堵，开始注入流体进行加压校形处理。
实施例3
管坯1的材料选为铝镁合金。
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 (8)
1.一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，包括管坯(1)和设置在所述管坯(1)外的校形装置，其特征在于，所述校形装置包括上模板(2)和下模板(3)，所述上模板(2)与所述下模板(3)可拆卸连接，所述上模板(2)内腔与所述管坯(1)顶部外壁相适配，所述下模板(3)内腔与所述管坯(1)底部外壁相适配，所述上模板(2)与所述下模板(3)之间对称设置有若干垫块(4)，所述管坯(1)两端分别设置有工艺段，所述下模板(3)和所述上模板(2)的两端分别通过若干密封螺栓(5)固接有矩形板(6)，所述矩形板(6)的侧面固接有密封冲头(7)，所述密封冲头(7)与所述管坯(1)端面之间设置有密封圈(8)，位于所述管坯(1)一侧的所述矩形板(6)中心开设有流体通道(9)，所述流体通道(9)贯穿所述密封冲头(7)与所述管坯(1)内腔连通，所述流体通道(9)连通有流体压力源(10)；
所述上模板(2)的底面两侧与所述下模板(3)的顶面两侧通过固定螺栓(11)连接，所述上模板(2)的底面侧边与所述下模板(3)的顶面侧边形状适配；
包括如下步骤：
步骤一：将经过工艺段处理的管坯(1)与下模板(3)配合，使管坯(1)的下半部分紧贴下模板(3)；
步骤二：在上模板(2)和下模板(3)之间放置多个相同高度的垫块(4)，使上模板(2)和下模板(3)间留有距离，进行预合模；
步骤三：将矩形板(6)底部通过密封螺栓(5)与下模板(3)通过螺纹连接，由管坯(1)两侧的矩形板(6)对管坯(1)两端进行限位密封，使密封冲头(7)进入到上模板(2)和下模板(3)的内腔中通过密封圈(8)与管坯(1)端面抵接；
步骤四：去掉垫块(4)，上模板(2)下行，拧紧固定螺栓(11)使上模板(2)与下模板(3)完全合模；
步骤五：流体压力源(10)通过矩形板(6)中心部的流体通道(9)向管坯(1)内腔注入流体对管坯(1)管腔进行施压，不断增大液压力，由上模板(2)和下模板(3)在流体压力作用下对管件产生合模力，完成校形后，液压卸载；
步骤六：将已成形管坯(1)的工艺段切去，获得完成校形的管坯(1)。
2.根据权利要求1所述的一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，其特征在于：所述上模板(2)两端面的两侧分别开设有若干上螺纹孔(12)，所述下模板(3)两端面的两侧分别开设有若干下螺纹孔(13)，所述矩形板(6)侧面四角位置处分别开设有与所述上螺纹孔(12)和所述下螺纹孔(13)相适配的若干通孔，若干所述密封螺栓(5)分别贯穿所述通孔与所述上螺纹孔(12)和所述下螺纹孔(13)通过螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，其特征在于：所述密封冲头(7)和所述密封圈(8)与所述管坯(1)端面外壁形状相同。
4.根据权利要求1所述的一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，其特征在于：所述密封冲头(7)沿所述管坯(1)轴线方向倾斜设置，且与所述管坯(1)管口密封方式为扩口密封。
5.根据权利要求1所述的一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，其特征在于：所述流体通道(9)连通有第一流体管道(14)，所述第一流体管道(14)的另一端与所述流体压力源(10)上的第二流体管道(15)连通。
6.根据权利要求1所述的一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，其特征在于：所述管坯(1)的所述工艺段处内部筋板长度小于所述管坯(1)外壁长度，所述筋板端面位于所述管坯(1)内腔中，所述管坯(1)的各个腔室连通设置。
7.根据权利要求1所述的一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，其特征在于：步骤四中，在拧紧固定螺栓(11)使上模板(2)与下模板(3)完全合模的同时，用密封螺栓(5)连接矩形板(6)和上模板(2)，对四个密封螺栓(5)施加相同设定数值的预紧力，使管坯(1)两端周围完全密封。
8.根据权利要求1所述的一种多腔异形薄壁截面管液压校形的方法，其特征在于：步骤五中，增大液压力使管坯(1)紧贴上模板(2)和下模板(3)，保持两到三分钟之后，进行液压力卸载。
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