CN117066335B - 金属管压扁成型模具及其压扁成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管件加工成型技术领域，具体涉及金属管压扁成型模具及压扁成型工艺，压扁成型模具包括彼此相向的冲压模和承压台，用冲压模对放置于承压台上的金属管进行加压压扁；金属管上设置有至少一组穿孔，承压台与冲压模间设置有至少一个定位销，每个定位销能够穿装在每一组穿孔内，冲压模上设置有退让孔，退让孔与定位销相对应设置，定位销包括形态不一的第一定位销和第二定位销，不同定位销对应金属管在压扁过程中穿孔的不同形态：第一定位销以防止穿孔在第一阶段压扁过程中被撕裂；两定位销用于使各组穿孔在金属管压扁过程中圆心对准。本发明解决现有模具对金属管压扁过程中，金属管的穿孔撕裂、上下穿孔中心未对正的问题。

Description

金属管压扁成型模具及其压扁成型工艺

技术领域

本发明涉及管件加工成型技术领域，具体涉及金属管压扁成型模具及其压扁成型工艺。

背景技术

目前，金属管端部压扁成型时，一般需要利用冲压设备进行冲压。但是，在金属管被压扁过程中，金属管很容易滑动移位，致使成形后的金属管两端面一致性较差，常常出现一定倾斜或扭曲现象，而且成形后难以保证两端头平面的平行度，严重影响金属管产品的质量，金属管的返修率增高，生产效率低。

对于设置有穿孔的金属管，由于金属管滑动移位，压扁成型过程出现的问题更甚。目前具有穿孔的金属圆管压扁成型过程中，一般采用一种规格的定位销，一次冲压直接压到指定的高度，连续施压，施压过程中压力不停顿、不间断，待施压结束后检查工件压扁情况，此种压扁成型工艺常常出现压扁后的金属圆管穿孔撕裂、上下穿孔的中心未对正的问题，存在产品合格率低，返工率高的缺陷。

发明内容

本发明提供一种金属管压扁成型模具以及压扁成型工艺，以解决现有模具对金属管压扁成型过程中，金属管的穿孔撕裂、上下穿孔的中心未对正，导致产品合格率低的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供的一种金属管压扁成型模具以及压扁成型工艺，采用如下技术方案：

本发明提供的金属管压扁成型模具，包括彼此相向的冲压模和承压台，用冲压模对放置于承压台上的金属管进行加压压扁；所述金属管上设置有至少一组穿孔，所述承压台与冲压模间设置有至少一个定位销，每个定位销能够穿装在每一组穿孔内，所述冲压模上设置有退让孔，所述退让孔与所述定位销相对应设置，所述定位销包括：

第一定位销，用于将金属管沿着平行于第一定位销轴线方向将金属管高度压至原来1/3-2/3高度的过程中套设于穿孔中，且第一定位销的直径与穿孔沿金属管轴线方向的孔径相同、第一定位销靠近金属管轴心一侧的轮廓为弧形并抵接穿孔；

第二定位销，呈圆台体或圆锥体设置，且靠近冲压模端的轮廓直径小于另一端的轮廓直径；所述第二定位销替换第一定位销套设于穿孔中用于将所述金属管沿第二定位销轴线方向进一步压扁。

进一步地，所述冲压模和承压台上均设置有凹槽以容纳穿孔的翻边。凹槽的设置为金属管穿孔的翻边在金属管压扁成形时提供了空间，满足了不同穿孔类型的金属管的生产。

进一步地，所述定位销还包括第三定位销，所述第三定位销呈柱状体设置，第三定位销用于金属管内插入芯部件时定位芯部件的位置。

进一步地，三个所述定位销均固定连接或者至少一个与承压台可拆卸连接。

进一步地，所述承压台设置有装配孔，所述退让孔与装配孔相对应设置用于与定位销装配。

进一步地，所述定位销一端设置有销头，所述第二定位销的销头设置在轮廓直径较大的一端。

更进一步地，所述销头为圆柱体设置，所述定位销由圆柱体销头和销体构成；所述第一定位销的销体为半圆柱体设置。

本发明提供的金属管压扁成型工艺，使用上述金属管压扁成型模具对金属管进行压扁成型加压，压扁成型工艺包括以下步骤：

S1、将所述金属管置于承压台上，使得金属管的穿孔套设于所述第一定位销；用冲压模对所述金属管表面加压，直至将所述金属管高度压至原来的1/3-2/3，待所述金属管无回弹现象，则该步骤结束；

S2、将经步骤S1处理后的金属管的穿孔套设于所述第二定位销，冲压模对所述金属管表面进一步加压，直至将金属管总厚度压至所需的高度。

本发明提供的金属管压扁成型工艺，使用上述金属管压扁成型模具对金属管进行压扁成型加压，压扁成型工艺包括以下步骤：

S1、将所述金属管置于承压台上，使得金属管的穿孔套设于所述第一定位销；用冲压模对所述金属管表面加压，直至将所述金属管高度压至原来的1/3-2/3，待所述金属管无回弹现象，则该步骤结束；

S2、将经步骤S1处理后的金属管的穿孔套设于所述第二定位销，冲压模对所述金属管表面进一步加压，直至将金属管总厚度压至所需的高度；

S3、把所述芯部件从远离第二定位销的金属管一端插入；之后冲压模对金属管继续加压，直至将金属管压至指定高度。

进一步地，上述步骤S3为：把所述芯部件从金属管的一端插入；然后将所述金属管的穿孔以及芯部件的贯穿孔套设在第三定位销上；最后对金属管表面加压直至金属管压至指定高度。

有益效果是：

1、本发明提供的定位销一一对应金属管压扁过程中，金属管从圆形压扁至平面时其穿孔的不同形态；确保金属管压扁成型后，金属管上下各组穿孔的中心对正、且穿孔不撕裂。

2、本发明操作简单，便于操作，对操作者水平依赖低。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1为金属管的穿孔有翻边的结构示意图；

图2为图1中B的局部放大图；

图3为本发明模具穿插第一定位销的结构示意图；

图4为图3沿两个第一定位销圆心连线剖切后的结构示意图；

图5为模具穿插第二定位销后，沿两个第二定位销圆心连线的剖切结构示意图；

图6为模具穿插第三定位销后，沿两个第三定位销圆心连线的剖切结构示意图；

图7为金属管压扁后的状态图。

附图标记说明：

1、冲压模；11、退让孔；2、承压台；21、装配孔；4、金属管；41、穿孔；42、翻边；5、第一定位销；6、第二定位销；7、第三定位销；8、凹槽；9、芯部件。

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，本领域技术人员应知，下面所描述的实施例是本公开一部分实施例，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。

现有技术对设有穿孔的金属管进行冲压压扁成型，大多只采用一种定位销进行定位，一次性直接压到指定的高度，施压连续、压力不停顿、不间断。发明人采用上述方法，施压结束后检查金属管压扁情况，发现金属管上下两穿孔中心对正的占比不足1/2。

为了解决上述问题，发明人把定位销尽可能做到直径最大，使得定位销与金属管上的穿孔抵接，定位销与穿孔的间隙不超过0.05mm。然而操作时发现：定位销直径加大后，难以插入穿孔内，只能把定位销端部磨尖倒圆后，把定位销强行打入穿孔内。待冲压模施压结束后检查金属管压扁情况，发现还是有部分金属管上下两穿孔的中心未对正。统计发现，金属管上下两穿孔的中心对正的合格率还是不足1/2。

发明人在试验压扁过程中，发现金属管上的焊缝所处的位置也是影响圆管压扁过程中移位的因素之一。因此，发明人把圆管上的焊缝分别安放于以下3种不同位置：A-管焊缝对正于穿孔中心，B-管焊缝对正于压扁后的金属管侧面，C-管焊缝对正于压扁后金属管平面的正中心；把以上3种位置都测试后，记录结果发现C位置方案的效果最佳，金属管上下两穿孔中心对正的合格率最高，但总的来说穿孔中心对正率还是未达预期效果。

后来，发明人突发奇想，彻底改变以往只利用一种定位销对金属管进行一次压扁成型的惯性思维；转而采用不同定位销的间断式加压方式对金属管进行压扁，不同定位销形状一一对应金属管压扁成型过程中，金属管从圆形压至平面时，设置在金属管上穿孔的不同形态，以确保每一个金属管压扁成型加工后各项指标（如穿孔及翻边不撕裂、上下穿孔对正）符合要求。

在介绍了本发明的基本原理之后，下面具体介绍本发明的各种非限制性实施方式。附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

实施例1：

一种金属管压扁成型模具，包括彼此相向的冲压模1和承压台2，用冲压模1对放置于承压台2上的金属管4进行加压压扁；由于上述金属管4上设置有至少一组穿孔41，因此在承压台2与冲压模1间设置有定位销，定位销用于冲压模1对金属管4表面施压时，套设于其穿孔41内定位金属管4的位置。为了适应金属管4压扁成型过程中，金属管4从圆形压扁（至平面）时，设置在金属管上穿孔41的不同形态，定位销设置有多个，且形状不一，每个定位销能够穿装在每一组穿孔41内，用于金属管4压扁成型过程中的不同阶段使用，以确保每一个金属管4压扁成型加工后，设置在其上的穿孔41不撕裂、且上下一组穿孔41中心对正。冲压模1上还设置有退让孔11，退让孔11与定位销相对应设置，用于冲压模1下压时定位销退让。上述多个定位销包括：

第一定位销5，用于冲压模1将金属管4沿着平行于第一定位销5轴线方向将金属管4高度压至原来1/3-2/3高度（即将金属管4从圆管压至椭圆管）的过程中套设于穿孔41中，且第一定位销5的直径与穿孔41沿金属管4轴线方向的孔径相同、第一定位销5靠近金属管4轴心一侧的轮廓为弧形并抵接穿孔41；

第二定位销6，呈圆台体或圆锥体设置，且靠近冲压模1端的轮廓直径小于另一端的轮廓直径；第二定位销6替换第一定位销5套设于穿孔41中用于将椭圆管沿第二定位销6轴线方向进一步压扁。

上述两个定位销均与承压台2固定连接或者至少一个与承压台2可拆卸连接。

为了满足不同类型穿孔金属管的压扁成型，冲压模1和承压台2上均设置有凹槽8，凹槽8用于容纳穿孔的翻边42。凹槽8的设置为金属管上穿孔的翻边42在金属管4压扁成形时提供了避位空间。

作为本申请的同一构思，还提供一种金属管压扁成型工艺，使用如上述的金属管压扁成型模具对金属管4进行压扁成型，压扁成型工艺包括以下步骤：

S1、将金属管4置于承压台2上，使设于金属管上的穿孔41套设于第一定位销5；用冲压模1对金属管4表面加压，直至将金属管4的高度压至原来的1/3-2/3（即将金属管4从圆管压至椭圆管），待金属管4无回弹现象，则该步骤结束；

S2、将上述椭圆管上的穿孔41套设于第二定位销6，冲压模1对椭圆管表面进一步加压，直至将其压至所需高度。

上述步骤S1中冲压模1沿平行于第一定位销5轴线方向（即垂直于金属管4中心轴线的方向）对金属管4表面加压；步骤S2中冲压模1沿平行于第二定位销6轴线方向对金属管4表面加压。

在其他实施例中，在步骤S1中，冲压模1和承压台2可以同时沿平行于第一定位销5轴线方向对金属管4表面加压；也可以是冲压模1不动，承压台2单独对金属管4表面加压。

实施例2：

其与实施例1的区别主要在于：

在本实施例中，如图1-图2所示，金属管4上设置有两组穿孔41，且其设置有翻边42。两组穿孔41设置于金属管4一端，两组穿孔41并列、对称设置。在其他实施例中，穿孔41可以设置为一组，穿孔41的位置也不局限于金属管4的端部。当然，穿孔41也可以设置为三组甚至更多，穿孔41可以设置于金属管4的两端部，或者是金属管4的其他位置上。

在本实施例中，如图3-图5所示，两个定位销均与承压台2可拆卸连接。承压台2上设置有装配孔21，装配孔21与退让孔11相对应设置用于与定位销装配。

由于两个定位销的形状不一，为了使不同定位销均能与装配孔21和退让孔11装配且定位（在压扁成型过程中不会再装配孔或退让孔内左右晃动），因此在定位销一端设置销头。为了使销头能与装配孔21或退让孔11适配安装，将装配孔21和退让孔11的形状、轮廓大小同样设置。故定位销由销头和销体构成。在本实施例中，销头呈圆柱体设置，故装配孔21和退让孔11横截面为圆形，且圆形直径与销头圆柱体直径相同。在其他实施例中，销头也可以是其他形状，如棱柱体或锥体等。

如图3-图4所示，第一定位销5设置有两个，两个第一定位销5用于套设在金属管一端的两组穿孔41内。第一定位销5为异型体设置，第一定位销5的销头呈圆柱体、销体呈半圆柱体设置。异型体的圆柱体及半圆柱体的圆心和直径相同，半圆柱体的短轴等于圆柱体的半径。半圆柱体的销体高度大于金属管一组穿孔41间的最大高度、且半圆柱体销体的弧形轮廓线与穿孔41抵接。该设置一方面是为了方便销体套设在穿孔41内，防止穿孔41在第一压扁过程（即压扁成型工艺的步骤S1）中被撕裂；另一方面是为了避免穿孔41在第一压扁过程中，同组上下穿孔41的中心偏差过大。

在其他实施例中，半圆柱体的短轴也可以小于圆柱体的半径。

如图5所示，第二定位销6的销头呈圆柱体、销体呈圆台体设置，第二定位销6的销头设置在销体轮廓直径较大的一端，圆台体销体用于穿装在穿孔41内，将销体设置为圆台体，是为了使穿孔41在第二压扁过程中（即压扁成型工艺的步骤S2），将各组穿孔41的圆心对准。

在其他实施例中，第二定位销6的销体也可以设置为圆锥体。

金属管压扁成型模具通过四个定位销（两个第一定位销5和两个第二定位销6）保证金属管在压扁成型过程中不会任意滚动，能够准确保证压扁后金属管穿孔完整、各组穿孔的中心能够对准。

使用如上述的金属管压扁成型模具对金属管4进行压扁成型，压扁成型工艺包括以下步骤：

S1、将金属管4的两组穿孔41通过两个第一定位销5固定在承压台2和冲压模1之间，两个第一定位销5销体的半圆柱体曲面相背设置（即销体曲面靠近金属管4轴心一侧）；冲压模1沿平行于第一定位销5轴线方向对金属管4表面加压，直至将金属管4总厚度压至原金属管4外径的3/5（下称椭圆管），若金属管4无回弹现象，则该步骤结束；

S2、将第一定位销5更换为第二定位销6，第二定位销6的圆台体上底面设置在靠近冲压模1一方；冲压模1对椭圆管表面进一步加压，直至将椭圆管压扁至所需高度。

当金属管4内部需要插入芯部件9时，上述金属管压扁成型工艺还包括：

步骤S3、把芯部件9从远离第二定位销6的金属管4一端插入；之后冲压模1对经步骤S2处理后的椭圆管进一步压扁。

芯部件9长度较金属管4短，第二定位销6能防止芯部件9从金属管4非插入端滑出。

实施例3：

其与实施例2的区别主要在于：

在本实施例中，如图6所示，定位销还包括第三定位销7，第三定位销7用于金属管4内插入芯部件9时，对芯部件9位置进行定位。第三定位销7由一大一小两个直径不一的圆柱体构成，大圆柱体为销头，小圆柱体为销体。小圆柱体用于贯穿芯部件9和穿孔41，将芯部件9定位，使芯部件9中心与穿孔41中心对齐。

在本实施例中，由于金属管4内部需要插入芯部件9并需保证芯部件9的位置。因此将步骤S3改为：先将步骤S2中的第二定位销6拆卸，把芯部件9从金属管4（即椭圆管）的一方端部插入；之后将金属管4的穿孔41以及芯部件9的贯穿孔穿装在第三定位销7的小圆柱体上以定位芯部件9的位置；最后对金属管4表面加压直至将金属管4压至指定高度（如图7所示）。

实施例4：

其与实施例2或3的区别主要在于：

在本实施例中，金属管压扁成型工艺在所述步骤S1之前，还包括管材处理步骤：

S01、管材切割：先对管坯进行清洗干燥，然后用数控激光切割机按图纸尺寸将管坯切割为管材，并且管材两端预留出合适的长度；

S02、管口去毛刺：先对切割后的管材端面内壁和外壁进行去毛刺处理；

S03、铣穿孔、翻孔：利用带分度盘的三爪卡盘夹住金属圆管，第1个孔在0°位置铣钻孔，第2个孔利用分度盘旋转角度，角度按提前计算好的角度，然后铣钻孔，第3个孔与第4个孔依照上述方法去完成；之后采用圆管翻孔模具对穿孔41进行翻孔。

采用精密铣床+铣床立卧两用分度盘结合一起加工，以解决金属圆管上穿孔41的尺寸精度、径向的角度尺寸问题；采用金属圆管翻孔模具，控制孔周翻边的高度保持均匀一致。

对金属管4的两组穿孔41进行翻孔加工以在各个穿孔41处形成环形侧壁，方便后期封孔。

使用时，将承压台2和冲压模1安装在折弯机平台上；将金属管4放置于承压台2上，通过第一定位销5将金属管4固定在承压台2上，调节折弯机，使冲压模1下行，直至将金属管4总厚度压至原金属管4外径的1/3-2/3，完成金属管4第一阶段的压扁；冲压模1上行，将第一定位销5更换成第二定位销6，第二定位销6将上述金属管4固定在承压台2，第二定位销6的圆台上底面与金属管4每组穿孔41的上穿孔41接触，且略凸出于金属管4的顶部。

金属管4内部无需插入芯部件9时，控制冲压模1下行，直至将金属管4压至指定高度，金属管4压扁成型过程全部完成。

金属管4内部需要插入芯部件9时，将芯部件9从远离第二定位销6的金属管4一端插入金属管4内部，控制冲压模1下行至指定高度，金属管4内设芯部件9的压扁成型过程全部完成。

金属管4内部需要插入芯部件9并需保证芯部件9的位置时，将第二定位销6拆卸，芯部件9从金属管4一端插入，通过第三定位销7将芯部件9的贯穿孔与穿孔41串通，保持贯穿孔与相对应的一组穿孔41保持互通。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“宽度”、“长度”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。

另外，在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体地限定。

Claims (10)

1.一种金属管压扁成型模具，包括彼此相向的冲压模（1）和承压台（2），用冲压模（1）对放置于承压台（2）上的金属管（4）进行加压压扁；所述金属管（4）上设置有至少一组穿孔（41），所述承压台（2）与冲压模（1）间设置有至少一个定位销，每个定位销能够穿装在每一组穿孔（41）内，所述冲压模（1）上设置有退让孔（11），所述退让孔（11）与所述定位销相对应设置，其特征在于，所述定位销包括：

第一定位销（5），用于将金属管（4）沿着平行于第一定位销（5）轴线方向将金属管（4）高度压至原来1/3-2/3高度的过程中套设于穿孔（41）中，且第一定位销（5）的直径与穿孔（41）沿金属管（4）轴线方向的孔径相同、第一定位销（5）靠近金属管（4）轴心一侧的轮廓为弧形并抵接穿孔（41）；

第二定位销（6），呈圆台体或圆锥体设置，且靠近冲压模（1）端的轮廓直径小于另一端的轮廓直径；所述第二定位销（6）替换第一定位销（5）套设于穿孔（41）中用于将所述金属管（4）沿第二定位销（6）轴线方向进一步压扁。

2.如权利要求1所述的一种金属管压扁成型模具，其特征在于，所述冲压模（1）和承压台（2）上均设置有凹槽（8）以容纳穿孔（41）的翻边（42）。

3.如权利要求2所述的一种金属管压扁成型模具，其特征在于，所述定位销还包括第三定位销（7），所述第三定位销（7）呈柱状体设置，第三定位销（7）用于金属管（4）内插入芯部件（9）时定位芯部件（9）的位置。

4.如权利要求3所述的一种金属管压扁成型模具，其特征在于，三个所述定位销均固定连接或者至少一个与承压台（2）可拆卸连接。

5.如权利要求4所述的一种金属管压扁成型模具，其特征在于，所述承压台（2）设置有装配孔（21），所述退让孔（11）与装配孔（21）相对应设置用于与定位销装配。

6.如权利要求5所述的一种金属管压扁成型模具，其特征在于，所述定位销一端设置有销头，所述第二定位销（6）的销头设置在轮廓直径较大的一端。

7.如权利要求6所述的一种金属管压扁成型模具，其特征在于，所述销头为圆柱体设置，所述定位销由圆柱体销头和销体构成；所述第一定位销（5）的销体为半圆柱体设置。

8.一种金属管压扁成型工艺，其特征在于，使用权利要求1-7任一项所述的金属管压扁成型模具对所述金属管（4）进行压扁，压扁成型工艺包括以下步骤：

S1、将所述金属管（4）置于承压台（2）上，使得金属管的穿孔（41）套设于所述第一定位销（5）；用冲压模（1）对所述金属管（4）表面加压，直至将所述金属管（4）高度压至原来的1/3-2/3，待所述金属管（4）无回弹现象，则该步骤结束；

S2、将经步骤S1处理后的金属管的穿孔（41）套设于所述第二定位销（6），冲压模（1）对所述金属管表面进一步加压，直至将金属管（4）总厚度压至所需的高度。

9.一种金属管压扁成型工艺，其特征在于，使用权利要求3-7任一项所述的金属管压扁成型模具对所述金属管（4）进行压扁，压扁成型工艺包括以下步骤：

S1、将所述金属管（4）置于承压台（2）上，使得金属管的穿孔（41）套设于所述第一定位销（5）；用冲压模（1）对所述金属管（4）表面加压，直至将所述金属管（4）高度压至原来的1/3-2/3，待所述金属管（4）无回弹现象，则该步骤结束；

S2、将经步骤S1处理后的金属管的穿孔（41）套设于所述第二定位销（6），冲压模（1）对所述金属管（4）表面进一步加压，直至将金属管（4）总厚度压至所需的高度；

S3、把所述芯部件（9）从远离第二定位销（6）的金属管（4）一端插入；之后冲压模（1）对金属管（4）继续加压，直至将金属管（4）压至指定高度。

10.如权利要求9所述的一种金属管压扁成型工艺，其特征在于，步骤S3为：把所述芯部件（9）从金属管（4）的一端插入；然后将所述金属管（4）的穿孔（41）以及芯部件（9）的贯穿孔套设在第三定位销（7）上；最后对金属管（4）表面加压直至金属管（4）压至指定高度。