CN114834024A - 一种变径管件热塑性软模成形装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变径管件热塑性软模成形装置及方法。本发明的变径管件热塑性软模成形方法中，动模部分顶压毛坯管材，柱塞顶压热塑性树脂芯模，使热塑性树脂芯模变形，从而使毛坯管材径向向外鼓胀，以在变径管腔内成形出变径管零件，在变径管件成形的过程中，对热塑性树脂芯模加热使其融化，在加热前的成形初期，利用固态热塑性树脂芯模对毛坯管材产生的切向摩擦力带动管壁材料向变形区中心流动，以避免材料过早减薄，在加热后的成形末期，利用熔融态热塑性树脂芯模对毛坯管材的切向粘性附着力促使管材材料向变形区顶点流动，以确保成形后零件的壁厚均匀性，并利用熔融状态热塑性树脂芯模较好的流动性，提高成形后变径管件的变径程度。

Description

一种变径管件热塑性软模成形装置及方法

技术领域

本发明涉及一种变径管件热塑性软模成形装置及方法。

背景技术

变径管件是使毛坯管材的管壁沿径向鼓胀形成凸起曲面的一种常见零件。目前，加工这类零件的常用方法有刚性分瓣模具成形、液压成形和橡胶成形。

刚性分瓣模具成形方法中分瓣模具伸入毛坯管材中，刚性堵头压入分瓣模具内孔，使管材通过内部鼓胀获得零件，该成形方法简单，但容易造成零件壁厚减薄严重、甚至破裂，且模具加工制造困难，生产升本高；液压成形是将液压油或水通入管材内孔，并在管材两端施加轴向压力，管材在液体压力和轴向压力作用下鼓胀，获得零件，该方法不仅可成形复杂形状零件和薄壁零件，而且零件表面质量较好，但是液体和管材接触界面的切向有益摩擦力过小，成形过程中容易造成管材局部过早颈缩；橡胶成形是采用橡胶代替液压成形中的液体，利用橡胶软模的弹性变形能力，使管材鼓胀成形，可成形较复杂的零件，而且还可克服液体与管材之间切向摩擦力小的问题，利用橡胶与管材接触界面之间较大的切向摩擦力，促进管材材料向变形区流动，但是橡胶容易受本身弹性极限而无法成形出变径量大的管材零件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变径管件热塑性软模成形方法，以解决现有方法成形变径管件时容易造成零件壁厚减薄过大、甚至破裂，以及变径程度受限的技术问题；相应的本发明的目的还在于提供一种变径管件热塑性软模成形装置。

本发明的变径管件热塑性软模成形装置采用如下技术方案：

变径管件热塑性软模成形装置包括：

定模部分，具有用于容纳毛坯管材其中一端的定模安装孔；

动模部分，具有用于容纳毛坯管材另一端的动模安装孔，在外力作用下动模部分与定模部分对合，以使动模部分与定模部分围成的内腔形成变径管腔；

热塑性树脂芯模，用于填充在毛坯管材的内部；

柱塞，其一端用于伸入到毛坯管材中，且与毛坯管材密封装配；

加热热源，用于融化热塑性树脂芯模；

在变径管件成形的过程中，动模部分顶压毛坯管材，定模部分与毛坯管材挡止配合，柱塞顶压热塑性树脂芯模，动模部分或定模部分与热塑性树脂芯模挡止配合。

本发明的有益效果是：本发明的变径管件热塑性软模成形装置中，可通过动模部分顶压毛坯管材，通过柱塞顶压热塑性树脂芯模，以使热塑性树脂芯模变形，并使毛坯管材径向向外扩张，以在变径管腔内形成变径管件，在变径管件成形的过程中，对热塑性树脂芯模加热使其熔融前的成形初期，可利用固态热塑性树脂芯模对毛坯管材产生较大的切向摩擦力和法向压力，通过切向摩擦力带动管壁材料向变形区中心位置流动，以避免材料过早减薄，在对热塑性树脂芯模加热使其熔融后的成形末期，可利用熔融态的热塑性树脂芯模对毛坯管材产生切向粘性附着力和法向压力，切向粘性附着力可促使管材材料向变形区顶点流动，以确保成形后零件的壁厚均匀性，并利用熔融状态热塑性树脂芯模较好的流动性，提高成形后变径管件的变径程度。

进一步地，动模部分包括堵头和上模，所述动模安装孔设置在上模上，堵头封堵在动模安装孔中，堵头用于伸入到毛坯管材中，且与毛坯管材密封装配；在变径管件成形的过程中，堵头用于顶压毛坯管材，且与热塑性树脂芯模挡止配合。

其有益效果是：上述结构设置中，可使与热塑性树脂芯模顶压配合的柱塞和与毛坯管材顶压配合的动模部分别位于毛坯管材轴向两端，从而使两施力件独立动作；并且上述结构设置中还可通过改变堵头、上模和柱塞结构，以匹配不同管壁厚度的管材，在熔融后的热塑性树脂芯模不泄漏的前提下，使变径管件热塑性软模成形装置对不同管壁厚度的管材具有较好的适应性。

进一步地，加热热源配置有电流调节器。

其有益效果是：可通过对电流调节器的调节实现加热热源温度的调节，以满足不同类型的热塑性树脂芯模充分融化的温度要求。

进一步地，加热热源在轴向上位于定模部分的分型面位置处，加热热源设置有至少两个，且在周向上均匀布置。

其有益效果是：上述加热热源设置有至少两个，且在周向均匀布置，可在周向上实现对热塑性树脂芯模的加热，有助于热塑性树脂芯模在周向上均匀受热。

进一步地，所述热塑性树脂芯模的材料为聚氨酯类弹性聚合物、聚醚类弹性聚合物或热塑自由树脂，所述热塑性树脂芯模的熔融温度选自60℃~150℃范围内。

其有益效果是：上述三种材料的物理化学性能稳定，在低温时具有良好的弹性，在高温时具有良好的熔体强度，同时，这三种材料均为介于树脂与橡胶之间的新型高分子材料，在压力成形时，结构强度高、耐蠕变性好、回弹性能优异；并且热塑性树脂芯模的熔融温度在60℃~150℃范围内，可在避免材料烧蚀的同时，还可避免管材受热退火，确保变径管件力学性能。

本发明的变径管件热塑性软模成形方法采用如下技术方案：

变径管件热塑性软模成形方法包括以下步骤：

1）将热塑性树脂芯模放置在毛坯管材中，并将毛坯管材其中一端放置在定模安装孔中，另一端置于动模安装孔中；

2）使柱塞顶推热塑性树脂芯模，并使热塑性树脂芯模的相应端产生轴向位移，同时使动模部分朝向定模部分移动以顶压毛坯管材，直至热塑性树脂芯模和毛坯管材均产生径向鼓胀变形；

3）使柱塞和动模部分均保持不动，打开加热热源，将热塑性树脂芯模加热至熔融状态；

4）使柱塞顶推热塑性树脂芯模，并使热塑性树脂芯模的相应端轴向移动，同时使动模部分朝向定模部分移动以顶压毛坯管材，直至动模部分与定模部分合模；

5）使柱塞保持不动，关闭加热热源，开模，取出管材，使热塑性树脂芯模从管材中脱出，以得到成形后的变径管件。

本发明的有益效果是：本发明的上述变径管件热塑性软模成形方法中，在对热塑性树脂芯模加热前的成形前期，可利用固态热塑性树脂芯模对毛坯管材产生的较大的切向摩擦力促进管壁材料向变形区中心位置流动，以避免材料过早减薄，在对热塑性树脂芯模加热后的成形末期，可利用熔融态热塑性树脂芯模对毛坯管材产生的切向粘性附着力使管材材料向变形区顶点流动，以确保成形后零件的壁厚均匀性，并利用熔融状态热塑性树脂芯模较好的流动性，以克服变径程度受限的缺陷，提高成形后变径管件的变径程度。

进一步地，步骤2）中，热塑性树脂芯模和毛坯管材均产生变形至毛坯管材直径胀大1.3~1.5倍。

其有益效果是：在步骤2）中，使毛坯管材直径胀大至1.3~1.5倍，可充分利用固态热塑性树脂芯模对毛坯管材产生的切向摩擦力使更多的管壁材料向变形区中心流动，从而提高成形后管材变形区位置的壁厚均匀性，确保变形位置处的管壁强度；同时还可避免变形程度过大造成管壁破裂。

进一步地，步骤2）中，柱塞顶压热塑性树脂芯模时，作用在热塑性树脂芯模上的最大轴向力满足在热塑性树脂芯模中产生的压强不大于20MPa。

其有益效果是：上述步骤2）中对轴向力的限定可避免在热塑性树脂芯模中产生过大的压力而造成毛坯管材破裂。

进一步地，步骤4）中，柱塞顶压热塑性树脂芯模时，作用在热塑性树脂芯模上的最大轴向力满足在热塑性树脂芯模中产生的压强不大于18MPa。

其有益效果是：上述步骤4）中对轴向力的限定可避免在热塑性树脂芯模中产生过大的压力而造成毛坯管材破裂。

进一步地，步骤2）和步骤4）中，动模部分朝向定模部分移动的速度均为1mm/s。

其有益效果是：上述动模部分朝向定模部分的移动速度有助于使毛坯管材内的压力逐渐变化，避免压力突变而造成毛坯管材破裂。

附图说明

图1是本发明变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例1中毛坯管材安装在变径管件热塑性软模成形装置中的结构示意图；

图2是本发明变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例1中热塑性树脂芯模处于固态时对热塑性树脂芯模和毛坯管材施加轴向压力时毛坯管材和热塑性树脂芯模所处状态结构示意图；

图3是本发明变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例1中通过加热热源对热塑性树脂芯模加热以使热塑性树脂芯模处于熔融状态的结构示意图；

图4是本发明变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例1中动模部分与定模部分合模后将毛坯管材挤压形成变径管件的结构示意图；

附图标记说明：

1、动模部分；11、上模；12、堵头；2、定模部分；21、第一定模；22、第二定模；3、柱塞；4、柱塞密封圈；5、堵头密封圈；6、热塑性树脂芯模；7、毛坯管材；8、加热热源；9、电流调节器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例1：

本实施例中，如图1至图4所示，变径管件热塑性软模成形装置包括定模部分2和动模部分1，定模部分2用于固定在压力机的工作台面上，动模部分1用于固定在压力机的可动部分上，动模部分1与定模部分2在上下方向上对应布置。

定模部分2上设有定模安装孔，定模安装孔的轴线在上下方向上延伸布置，定模安装孔用于放置毛坯管材7的其中一个端部。具体的，定模部分2包括用于固定在工作台上的第一定模21，还包括与第一定模21固定连接，且位于第一定模21上方的第二定模22，第一定模21上设有第一定模通孔，第二定模22上设有第二定模通孔，第一定模通孔与第二定模通孔同轴布置，以形成定模安装孔。

动模部分1上设有动模安装孔，动模安装孔与定模安装孔同轴布置，动模安装孔用于放置毛坯管材7的另一个端部。具体的，动模部分1包括上模11和堵头12，上模11用于固定在压力机的可动部分上，上模11上设有通孔，该通孔形成用于放置毛坯管材7的动模安装孔，通孔的上端内孔面具有轴向台阶面，堵头12整体呈T形结构，并从上至下插入到上模11的通孔中，且T形结构的水平部分与通孔的轴向台阶面挡止配合，堵头12压装在压力机与上模11之间，且堵头12封堵在上模11的动模安装孔中。

本实施例中，如图1至图4所示，将毛坯管材7的下端插入定模安装孔中，上端安装在动模部分1的动模安装孔中。

本实施例中，如图1至图4所示，变径管件热塑性软模成形装置还包括热塑性树脂芯模6，热塑性树脂芯模6用于填充在毛坯管材7中。具体的，本实施例中，热塑性树脂芯模6由固态小颗粒组成，以填充在毛坯管材7中，其他实施例中，热塑性树脂芯模还可以为固态圆柱形结构，其外径尺寸小于毛坯管材的内径尺寸，以满足热塑性树脂芯模能够插入到毛坯管材中，并在毛坯管材变径过程中始终充满毛坯管材的内腔。

如图1至图4所示，堵头12T形结构的竖直部分端面上设有垂直端面朝下凸出设置的下凸台，毛坯管材7的上端安装在动模安装孔中，且毛坯管材7与动模部分1中堵头12T形结构的竖直部分在上下方向上挡止配合后，堵头12T形结构竖直部分中的下凸台伸入到毛坯管材7中，并与热塑性树脂芯模6在上下方向上挡止配合，以在毛坯管材7变径成形的过程中限制热塑性树脂芯模6向上移动。本实施例中，堵头12伸入到毛坯管才7中的部分与毛坯管材7之间通过堵头密封圈5密封。

本实施例中，如图1至图4所示，变径管件热塑性软模成形装置还包括柱塞3，柱塞3从下至上插入到定模安装孔中，柱塞3上端伸入到毛坯管材7内，与毛坯管材7中的热塑性树脂芯模6下端面挡止配合，并与毛坯管材7中通过柱塞密封圈4密封。具体的，定模部分2中，第一定模通孔的孔径小于第二定模通孔的孔径，以使第一定模通孔上靠近第二定模通孔位置处的孔沿形成定模安装孔中的轴向挡止面，毛坯管材7下端插入定模安装孔中后，与定模安装孔中的上述轴向挡止面挡止配合。

本实施例中，如图1至图4所示，定模安装孔朝向动模部分1的端部开口为扩口结构，动模安装孔朝向定模部分2的端部开口也为扩口结构，在压力机的作用下，动模部分1下行与定模部分2合模后，两个安装孔的扩口结构对合，以使动模部分1与定模部分2围成的内腔形成变径管腔，动模部分1上的分型面和定模部分2上的分型面均位于变径管腔的径向尺寸最大处，以便于通过本实施例中的变径管件热塑性软模成形装置加工成的变径管件脱模。

本实施例中，如图1至图4所示，变径管件热塑性软模成形装置还包括加热热源8，且加热热源8设置有两个，两个加热热源8串接同一个电流调节器9，以通过电流调节器9调节加热热源8的温度。两个加热热源8在轴向上均位于定模部分2的分型面位置处，且两个加热热源8在周向上围绕毛坯管材7均匀布置，以在对变径管件成形的过程中加热毛坯管材7中的热塑性树脂芯模6，使热塑性树脂芯模6在周向上受热均匀，以便于热塑性树脂芯模6充分熔化。

本实施例中，通过上述变径管件热塑性软模成形装置可将毛坯管材7加工成变径管件，具体的，变径管件热塑性软模成形方法包括如下步骤：

1）如图1所示，在毛坯管材7中填充热塑性树脂芯模6，并将毛坯管材7的其中一端插入到定模安装孔中，且使毛坯管材7的该端与定模通孔中第一定模21通孔的孔沿挡止配合，毛坯管材7中的热塑性树脂芯模6的端面与柱塞3端面挡止配合，且毛坯管材7与柱塞3在径向上密封，将毛坯管材7的另一端置于动模安装孔中，并使动模部分1中的上模11安装在压力机的可动部分上，确保堵头12与毛坯管材7在上下方向上接触的同时，在径向上密封。

2）如图2所示，启动压力机，使动模部分1以速度V ₁ 匀速朝向定模部分2移动，使堵头12中T形结构的竖直部分与毛坯管材7在上下方向上顶压配合，同时压力机下缸顶出柱塞3，并使柱塞3向上顶压热塑性树脂芯模6，使热塑性树脂芯模6上与柱塞3顶压配合的端部向上移动距离S ₁ ，使堵头12的下凸台下端面与热塑性树脂芯模6在上下方向上挡止配合，以限制热塑性树脂芯模6的上端向上移动，在柱塞3的顶压作用下，热塑性树脂芯模6内部产生压强P ₁ ，使热塑性树脂芯模6发生弹性形变，并向径向外侧膨出，在动模部分1的下压作用和热塑性树脂芯模6对毛坯管材7的径向压力作用下，毛坯管材7上于定模部分2与动模部分1的扩口结构位置处的侧壁发生变形，并在径向上向外鼓胀。

本发明中的变径管件热塑性软模成形装置和方法适用于成形的变径管件壁厚范围为0.1mm至1mm，在该范围内，可满足成形后的变径管件具有较高的成形质量和成形效果。当然并不是说壁厚超出上述范围的变形管材无法通过本发明中的装置和方法成形，在对成形质量要求不高的条件下，超出上述壁厚范围的变径管件也可通过本发明的变径管件热塑性软模成形装置和方法来实现，如壁厚小于0.1mm或者大于1mm的管材的变径成形，在对成型后变径管件的尺寸精度要求不高的条件下，也可通过本发明的变径管件热塑性软模成形装置和方法实现。

本实施例中，所成形的变径管件的壁厚为1mm，管材材料为铝合金，热塑性树脂芯模6为TPE-S类弹性体芯模。在上述步骤2）中，使动模部分1下移且使柱塞3顶压热塑性树脂芯模6，直至毛坯管材7直径胀大至初始直径的1.3倍~1.5倍范围内，以在固态热塑性树脂芯模6对毛坯管材7产生的有益切向摩擦力作用下，使更多的管壁材料向变形区中心流动，从而提高成形后管壁上变形区位置处的壁厚，有助于确保变径管件变形位置处的管壁强度。

其他实施例中，在成形后的变径管件具有较高成形质量的条件下，对应于本发明适用的变径管件壁厚范围内的其他变径管件的成形来说，热塑性树脂芯模的材料还可以选用聚氨酯类弹性聚合物或聚醚类弹性聚合物或热塑自由树脂，这三类材料的物理化学性能稳定，在低温时具有良好的弹性，在高温时具有良好的熔体强度，同时，这三种材料均为介于树脂与橡胶之间的新型高分子材料，在压力成形时，结构强度高、耐蠕变性能好且回弹性能优异，有助于确保变径管件具有较高的成形质量。另外，管材材料还可以是钛合金、不锈钢或铜合金等，这几种材料的成形性能较好，也有助于确保成形后的变径管件具有较高的质量。

本实施例中，对应管材材料为铝合金，壁厚为1mm的变径管件成形过程来说，在步骤2）中，柱塞3对热塑性树脂芯模6施加的最大轴向力F ₁ 取值为6.8kN。其他实施例中，在本发明适用的变径管件壁厚范围内，需要确保柱塞向上顶压热塑性树脂芯模的过程中，对热塑性树脂芯模施加的最大轴向力F ₁ 满足在热塑性树脂芯模中产生的压强P ₁ 不大于20MPa，以避免由于热塑性树脂芯模中的压强过大而导致毛坯管材破裂。

3）如图3所示，使柱塞3和动模部分1的位置均保持不动，打开加热热源8，调节电流调节器9，使加热热源8将环境温度加热至140℃，以将热塑性树脂芯模6加热至熔融状态。

本实施例中，TPE-S类弹性芯模的熔融温度为140℃。其他实施例中，当热塑性树脂芯模选用其他材料，如聚氨酯类弹性聚合物或聚醚类弹性聚合物或热塑自由树脂时，需要满足热塑性树脂芯模的熔融温度在60℃~150℃范围内，以在避免材料烧蚀的同时，确保变径管件顺利成形。或者其他实施例中，热塑性树脂芯模的熔融温度范围还可以大于150℃或小于60℃，相应的加热热源的温度与热塑性树脂芯模的熔融温度相匹配，只要满足加热热源能够将热塑性树脂芯模熔融呈流体状态即可。但是不论在何种熔融温度范围内，本发明中所选用的热塑性树脂芯模均需要满足材料为弹性体，且在熔融温度范围内的高温条件下不易被烧蚀。

在步骤3）中，加热热源8将环境温度加热至140℃后保持3min，以确保热塑性树脂芯模6完全处于熔融状态。当热塑性树脂芯模6加热至熔融状态后，由于动模部分1中堵头12T形结构的竖直部分与毛坯管材7之间密封，且柱塞3与毛坯管材7之间密封，可避免熔融状态的热塑性树脂芯模6从毛坯管材7的两端开口位置处泄漏，以确保熔融的热塑性树脂芯模6处于密封状态。

其他实施例中，只需要满足热塑性树脂芯模部分由固态加热成熔融状态即可。

4）如图4所示，驱动压力机下缸以顶出柱塞3，使柱塞3向上顶压热塑性树脂芯模6，使柱塞3的顶压端向上移动距离S ₂ ，以带动热塑性树脂芯模6上与柱塞3顶压配合的端部轴向移动，同时使动模部分1以速度V ₁ 匀速朝向定模部分2移动，以在轴向上通过动模部分1顶压毛坯管材7，通过柱塞3顶压热塑性树脂芯模6，直至动模部分1与定模部分2合模。

在步骤4）中，在柱塞3的顶压作用下，熔融状态的热塑性树脂芯模6内部产生压强P ₂ ，使熔融状态的热塑性树脂芯模6发生形变，并向径向外侧胀出，在动模部分1的下压作用下和熔融状态的热塑性树脂芯模6对毛坯管材7的径向压力作用下，毛坯管材7上于变径管腔位置处的侧壁继续发生变形，并在径向上向外鼓胀，直至毛坯管材7的侧壁与变径管腔的腔壁贴合，形成变径管件。

本实施例的上述步骤4）中，柱塞对热塑性树脂芯模施加的最大轴向力F ₂ 取值为8kN。其他实施例中，在本发明适用的变径管件壁厚范围内，需要确保柱塞向上顶压热塑性树脂芯模的过程中，对热塑性树脂芯模施加的最大轴向力F ₂ 满足在热塑性树脂芯模中产生的压强P ₂ 不大于18MPa，以避免由于热塑性树脂芯模中的压强过大而导致毛坯管材破裂。

本实施例中，在上述步骤2）和步骤4）中，动模部分1朝向定模部分2移动的速度V ₁ 均为1mm/s，以确保使毛坯管材7内的径向压力逐渐变化，避免压力突变而对毛坯管材7造成损坏。上述1mm/s的速度由经验决定，其他实施例中，步骤2）和步骤4）中动模部分的移动速度还可以不相等，并且两个步骤中的动模部分移动速度可以根据实际试验情况选取，如可以选用2mm/s、0.5mm/s等。

5）使柱塞保持不动，关闭加热热源8，冷却成形管材中的热塑性树脂芯模6，使其呈固态，启动压力机开模，取出管材，加热管材中的热塑性树脂芯模6，以使热塑性树脂芯模6从成形的管材中脱出，得到成形后的变径管件。

其他实施例的步骤5）中，在关闭加热热源后，无需等待热塑性树脂芯模完全冷却成固态，或者在温度不高的条件下无需冷却热塑性树脂芯模，可直接开模取出成形后的变径管件，然后对热塑性树脂芯模进行适当加热，以使热塑性树脂芯模从成形后的管材中脱出。

通过本发明的变径管件热塑性软模成形装置，采用上述变径管件热塑性软模成形方法，在变径管件成形过程的初期，固态热塑性树脂芯模对毛坯管材产生切向摩擦力和法向压力，可利用固态热塑性树脂芯模对毛坯管材产生的较大的切向摩擦力促使管壁材料向合模中心即变形区中心位置流动，以避免材料过早减薄甚至破裂，以克服现有技术中利用刚性分瓣模具和液压成形方法的不足，另外在变径管件成形过程的末期，熔融态的热塑性树脂芯模对毛坯管材产生切向粘性附着力和法向压力，还可利用熔融状态热塑性树脂芯模对毛坯管材的切向粘性附着力使管材材料向变形区顶点流动，以确保成形后零件的壁厚均匀性，并且利用熔融状态热塑性树脂芯模具有较好的流动性的特点以提高成形后变径管件的变径程度，这延续了现有液压成形的优点，克服了现有技术中利用橡胶成形而导致变径程度有限的缺点，实现较好的成形效果。

本发明的变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例2：

其与具体实施例1的区别在于：动模部分中的堵头和上模还可以一体成形，堵头下端下凸台与毛坯管材过盈配合，以实现堵头与毛坯管材的密封，实现针对较小管壁厚度范围内的管材的变径成形。

本发明的变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例3：

其与具体实施例1的区别在于：本实施例主要针对相同熔点范围的热塑性树脂芯模，加热热源不配置电流调节器，仅配置开关，打开开关，可将加热热源的温度升高至与热塑性树脂芯模相同的温度，以实现对热塑性树脂芯模的加热，使热塑性树脂芯模成熔融状态。

本发明的变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例4：

其与具体实施例1的区别在于：加热热源设置有三个，且在周向上均匀布置。其他实施例中，加热热源还可以设置四个以上，以缩短使热塑性树脂芯模处于熔融状态的时间。

本发明的变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例5：

其与具体实施例1的区别在于：在变径管件热塑性软模成形方法的步骤2）中，使动模部分下移且使柱塞顶压热塑性树脂芯模，直至毛坯管材直径胀大，对胀大位置处的管材直径尺寸不做要求。

本发明的变径管件热塑性软模成形装置的具体实施例6：

其与具体实施例1的区别在于：在变径管件成形的过程中，堵头和上模不动，第一定模和第二定模形成装置的动模部分，在变径管件成形的过程中，堵头同时与毛坯管材和热塑性树脂芯模在上下方向上挡止配合，由下方的动模部分和柱塞分别与毛坯管材和热塑性树脂芯模顶压配合，柱塞与动模部分由压力机驱动，且柱塞与动模部分的运动不相互干涉。

本发明的变径管件热塑性软模成形方法的具体实施方式：

本发明的变径管件热塑性软模成形方法是利用上述变径管件热塑性软模成形装置的具体实施方式中变径管件热塑性软模成形装置来实现的，具体的变径管件热塑性软模成形方法记载在上述变径管件热塑性软模成形装置的具体实施方式中，此处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变径管件热塑性软模成形装置，其特征在于，包括：

定模部分（2），具有用于容纳毛坯管材（7）其中一端的定模安装孔；

动模部分（1），具有用于容纳毛坯管材（7）另一端的动模安装孔，在外力作用下动模部分（1）与定模部分（2）对合，以使动模部分（1）与定模部分（2）围成的内腔形成变径管腔；

热塑性树脂芯模（6），用于填充在毛坯管材（7）的内部；

柱塞（3），其一端用于伸入到毛坯管材（7）中，且与毛坯管材（7）密封装配；

加热热源（8），用于融化热塑性树脂芯模（6）；

在变径管件成形的过程中，动模部分（1）顶压毛坯管材（7），定模部分（2）与毛坯管材（7）挡止配合，柱塞（3）顶压热塑性树脂芯模（6），动模部分（1）或定模部分（2）与热塑性树脂芯模（6）挡止配合。

2.根据权利要求1所述的变径管件热塑性软模成形装置，其特征在于，动模部分（1）包括堵头（12）和上模（11），所述动模安装孔设置在上模（11）上，堵头（12）封堵在动模安装孔中，堵头（12）用于伸入到毛坯管材（7）中，且与毛坯管材（7）密封装配；在变径管件成形的过程中，堵头（12）用于顶压毛坯管材（7），且与热塑性树脂芯模（6）挡止配合。

3.根据权利要求1或2所述的变径管件热塑性软模成形装置，其特征在于，加热热源（8）配置有电流调节器（9）。

4.根据权利要求1或2所述的变径管件热塑性软模成形装置，其特征在于，加热热源（8）在轴向上位于定模部分（2）的分型面位置处，加热热源（8）设置有至少两个，且在周向上均匀布置。

5.根据权利要求1或2所述的变径管件热塑性软模成形装置，其特征在于，所述热塑性树脂芯模（6）的材料为聚氨酯类弹性聚合物、聚醚类弹性聚合物或热塑自由树脂，所述热塑性树脂芯模的熔融温度选自60℃~150℃范围内。

6.一种变径管件热塑性软模成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将热塑性树脂芯模（6）放置在毛坯管材（7）中，并将毛坯管材（7）其中一端放置在定模安装孔中，另一端置于动模安装孔中；

2）使柱塞（3）顶推热塑性树脂芯模（6），并使热塑性树脂芯模（6）的相应端产生轴向位移，同时使动模部分（1）朝向定模部分（2）移动以顶压毛坯管材（7），直至热塑性树脂芯模（6）和毛坯管材（7）均产生径向鼓胀变形；

3）使柱塞（3）和动模部分（1）均保持不动，打开加热热源（8），将热塑性树脂芯模（6）加热至熔融状态；

4）使柱塞（3）顶推热塑性树脂芯模（6），并使热塑性树脂芯模（6）的相应端轴向移动，同时使动模部分（1）朝向定模部分（2）移动以顶压毛坯管材（7），直至动模部分（1）与定模部分（2）合模；

5）使柱塞（3）保持不动，关闭加热热源（8），开模，取出管材，使热塑性树脂芯模从管材中脱出，以得到成形后的变径管件。

7.根据权利要求6所述的变径管件热塑性软模成形方法，其特征在于，步骤2）中，热塑性树脂芯模（6）和毛坯管材（7）均产生变形至毛坯管材（7）直径胀大1.3~1.5倍。

8.根据权利要求6或7所述的变径管件热塑性软模成形方法，其特征在于，步骤2）中，柱塞（3）顶压热塑性树脂芯模（6）时，作用在热塑性树脂芯模（6）上的最大轴向力满足在热塑性树脂芯模（6）中产生的压强不大于20MPa。

9.根据权利要求6或7所述的变径管件热塑性软模成形方法，其特征在于，步骤4）中，柱塞（3）顶压热塑性树脂芯模（6）时，作用在热塑性树脂芯模（6）上的最大轴向力满足在热塑性树脂芯模（6）中产生的压强不大于18MPa。

10.根据权利要求6或7所述的变径管件热塑性软模成形方法，其特征在于，步骤2）和步骤4）中，动模部分（1）朝向定模部分（2）移动的速度均为1mm/s。

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