CN201609731U - 一种简易的管材液压胀形装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及管材液压成形领域,具体为一种简易的管材液压胀形装置。该装置的增压冲头和进给冲头组成复合式冲头,增压冲头和进给冲头之间依靠弹性元件连接并且保持一致的同轴度,增压冲头的一端穿过进给冲头,伸进液压胀形模具的型腔内,增压冲头和进给冲头由于速度差形成相对运动,进给冲头外径与所述型腔内待胀形的管坯外径相等,增压冲头的另一端直接连接到轴向单动装置上,液压胀形模具的型腔内通有液体介质。采用本实用新型,通过简单轴向单动装置实现复合式冲头差速双动机制,实现管材液压胀形。本实用新型无需提供专用的高压油源供给设备,其成形装置简易、设备成本低廉、控制简便、成形性好且对应用环境要求低。
Description
技术领域:
本实用新型涉及管材液压成形领域,具体为一种简易的管材液压胀形装置,尤其是无需提供专用的高压油源供给设备,即可获得管件成形所需内高压的液压胀形装置。
背景技术:
提高零部件使用性能、减轻零部件重量、节约材料是现代先进制造技术所追求的目标和发展趋势;在航空航天等应用领域,提高推重比、增大航程是未来发展的趋势;以节省能源为目的的汽车轻量化也是汽车制造业的重要研究课题。在这样的背景下,除了采用轻质材料以外,通过“以空代实”实现构件轻量化的管材液压胀形技术——THF(Tube Hydroforming),也因顺应了时代的要求而迅速发展起来。液压胀形技术是利用柔性成形介质(液体)直接作用于管坯内部进行成形的方法,也属于软模成形工艺,具有柔性成形的特点。近年来,该技术发展较快,在国外内压力最大达到690MPa(也有报道达到1380MPa),因此被称为内高压成形——IHPF(Internal High Pressure Forming),但与其他传统工艺相比,使用液压成形技术时,依然存在许多不足之处,如生产周期长、液体密封困难,特别是制造应用外控高压及超高压油源供给系统的费用昂贵。
因此,研制和开发能够充分发挥液压成形工艺优势,又能有效避免其高成本的新型液压胀形技术,是提高生产效率和进一步提升企业经济效益的必然趋势。
中国专利申请(专利号ZL02104881.9)公开了一种低压源内高压成形方法,通过增压活塞杆产生内高压。该方法中需要两种执行机构分别控制增压活塞及送料器的运动:对使用环境要求高,增压能力有限且密封效果不佳。
中国专利申请(200810073612.8)公开了一种简便的内高压成形方法,通过外部活塞的运动挤压增压腔体中的液体来获得高压液体,压头置于缸体内,当活塞推动到压头时,开始对管坯施加轴向力。整个过程是活塞首先挤压液体,使高压液体进入管坯内,这个阶段管坯已经开始发生塑性形变,之后活塞接触到压头才能提供必要的轴向力,并且推动管坯的过程中液体的内压力增长程度也大大降低。因此,该方法中液体内压力的增长与轴向进给不能很好的匹配,且需要专用的成形装置。
实用新型内容:
为解决现有技术和设备的不足,本实用新型的目的是提供一种简易的管材液压胀形装置,其成形装置简易、设备成本低廉、控制简便、成形性好且对应用环境要求低。
本实用新型具体技术方案如下:
一种简易的管材液压胀形装置,该装置设有增压冲头、进给冲头、弹性元件、模具、液体介质,增压冲头和进给冲头组成复合式冲头,增压冲头和进给冲头之间依靠弹性元件连接并且保持一致的同轴度,增压冲头的一端穿过进给冲头,伸进液压胀形模具的型腔内,增压冲头和进给冲头由于速度差形成相对运动,进给冲头外径与所述型腔内待胀形的管坯外径相等,增压冲头的另一端直接连接到轴向单动装置上,液压胀形模具的型腔内通有液体介质。
所述简易的管材液压胀形装置,弹性元件采用螺旋弹簧,增压冲头和进给冲头之间通过配套使用的螺杆和螺母连接,螺旋弹簧套在增压冲头和进给冲头之间的螺杆上。
所述简易的管材液压胀形装置,弹性元件采用气动弹簧,增压冲头与进给冲头通过气动弹簧连接。
所述简易的管材液压胀形装置,增压冲头伸进液压胀形模具的一端的头部安装增压头。
所述简易的管材液压胀形装置,弹性元件采用圆柱螺旋拉伸弹簧,圆柱螺旋拉伸弹簧连接于增压头与增压冲头之间。
如图1所示,本实用新型的原理如下:
将管坯4放进液压胀形模具中,在闭合的模具两侧使用复合式冲头,由简单轴向单动装置连接并推动复合式冲头,使其能够实现密封、充液、进给、增压四个功能。复合式冲头由增压冲头1和进给冲头2共同组成,两个冲头之间依靠弹性元件3连接并且保持一致的同轴度。增压冲头1的一端能够穿过进给冲头2,伸进液压胀形模具型腔内,二者可以实现相对运动,进给冲头2外径与待胀形的管坯4外径相等。将增压冲头1的另一端直接连接到轴向单动装置上,由轴向单动装置提供单一的轴向力F,推动复合式冲头前进,当进给冲头2与管坯4端部接触、密封后通入液体介质(水、乳化液、液压油等)6。当轴向单动装置继续推动复合式冲头运动,并使弹性元件3开始产生压缩或拉伸,此时使增压冲头1和进给冲头2在运动方向上产生速度差,即增压冲头1的速度V1大于进给冲头2的速度V2,进一步提高轴向推力,速度差仍然存在,从而使进入液压胀形模具型腔内的增压冲头1的体积不断增大,腔内的液体介质被不断压缩,内压力升高,管坯4发生胀形并逐步充满模具型腔。进给冲头2在与管坯4端部接触实现密封作用的同时,实现进给补料。此后弹性元件3继续被压缩或拉伸,内压力升高,反向推力增大,使增压冲头1的速度降低,增压冲头1和进给冲头2之间的速差逐渐减小,至弹性元件达到压缩或拉伸极限即不可压缩或拉伸状态时,此时增压冲头1和进给冲头2之间速差为零,二者以相同速度运动,实现管材液压胀形。
本实用新型的有益效果是:
1、采用本实用新型,在管材液压胀形工艺中,通过简单轴向单动装置实现复合式冲头差速双动机制。整个成形过程中不需要额外的补液作用,增压冲头的端部还可以安装和更换不同直径的增压头,从而满足不同增压能力的需要,可以根据生产不同直径规格管件的需要更换进给冲头的直径尺寸。
2、采用本实用新型,当生产不同形状的液压胀形管件时需更换不同模具,模具内腔体积不同所需的最大成形内压力和进给量也不同,可以通过更换弹性元件的长度,调节最大增压量以实现生产不同胀形量的管件。
3、采用本实用新型,当更换不同种类的弹性元件时,能够调节内压与进给的匹配关系,从而选择最优化的液压胀形加载路径,实现最佳的液压胀形效果。
附图说明:
图1是本实用新型的结构示意图。
图2(a)-图2(b)是本实施例1、2和3中的增压冲头1示意图;其中,图2(a)为主视图;图2(b)为俯视图。
图3(a)-图3(b)是本实施例1、2和3中的进给冲头2示意图;其中,图3(a)为主视图;图3(b)为俯视图。
图4是实施本实用新型的一种简易的液压胀形三通管装置结构示意图。
图5是实施本实用新型的一种简易的液压胀形盒形件装置结构示意图。
图6是实施本实用新型的一种简易的液压胀形阶梯管件装置结构示意图。
图中:1.增压冲头;2.进给冲头;3.弹性元件;4.管坯;5.模具;6.液体介质(水、乳化液、液压油);7.充液孔;8.充液装置;9.螺旋弹簧;10.螺钉;11.垫片;12.增压头;13.V形密封圈;14.螺杆;15.螺母;16.气动弹簧;17.楔形端面;18圆柱螺旋拉伸弹簧;V1.增压冲头速度;V2.进给冲头速度;F.轴向力。
具体实施方式:
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示,本实用新型液压胀形装置主要包括增压冲头1、进给冲头2、弹性元件3、模具5、液体介质(水、乳化液或液压油)6等,由增压冲头1和进给冲头2共同组成复合式冲头,两个冲头之间依靠弹性元件3连接并且保持一致的同轴度。增压冲头1的一端能够穿过进给冲头2,伸进液压胀形模具5的型腔内,增压冲头1和进给冲头2二者可以实现相对运动,进给冲头2外径与待胀形的管坯4外径相等,增压冲头1的另一端直接连接到轴向单动装置上,由轴向单动装置提供单一的轴向力F,推动复合式冲头前进,当进给冲头2与管坯4端部接触、密封后通入液体介质(水、乳化液或液压油等)6。本实用新型中,进给冲头2伸进液压胀形模具5的一端为楔形端面17。
实施例1:
如图4所示,将图2(a)-图2(b)所示的两个增压冲头1的一端各自穿过图3(a)-图3(b)所示的进给冲头2,二者通过配套使用的螺杆14和螺母15组合在一起,保证一致的同轴度,将螺旋弹簧9套在增压冲头1和进给冲头2之间的螺杆14上,增压冲头1和进给冲头2可以实现相对运动,进给冲头2外径与待胀形的管坯4外径相等。将增压冲头1另一端直接连接到轴向单动装置上,由轴向单动装置提供单一的轴向力F,推动复合式冲头前进,当进给冲头2与管坯4端部接触,通过其楔形端面17将管坯4密封,随后利用充液装置8将液体介质6通过一侧的进给冲头中的充液孔7注入密封的模具型腔内。由于密封后管坯4对进给冲头2的反作用力,当轴向单动装置继续推动复合式冲头运动时,螺旋弹簧开始产生压缩,此时使增压冲头1和进给冲头2在运动方向上产生速度差,即V1>V2,增压冲头1和进给冲头2产生相对运动,因此进入模具型腔内的增压冲头1的体积增大,腔内的液体介质6被挤压,内压力升高。在车有螺纹的增压冲头1的头部,安装了增压头12,增大了与液体介质6的接触体积,从而能够大大提高增压能力。进一步提高轴向推力F,速度差仍然存在,腔内的液体介质被不断压缩,内压力升高,管坯4发生胀形并使三通管支管高度不断提高。同时,当轴向推力F升高到某一值后,进给冲头2对管坯4的推力达到其屈服极限,推动管坯4一起运动,实现进给补料作用。此后弹性元件(螺旋弹簧9)继续被压缩,内压力升高,反向推力增大,使增压冲头1的速度降低,增压冲头1和进给冲头2之间的速差逐渐减小,至螺旋弹簧9达到压缩极限时,增压冲头1和进给冲头2之间速差为零,即V1=V2,二者以相同速度运动,实现管材液压胀形。
在本实施例胀形三通管过程中,增压冲头1和进给冲头2与模具型腔接触一端要承受高压液体6,并且增压冲头1和进给冲头2之间还要实现相对运动,因此要在增压冲头1和进给冲头2之间添加密封元件,以免腔内液体介质6在高的压力下从型腔内流出。由于V形密封圈具有耐高压,寿命长等优点,因此采用V形密封圈进行密封。在增压冲头1与进给冲头2端面接触的位置上开设圆槽,将V形密封圈13放置在槽里,外面加上垫片11,并用螺钉10固定,提供压紧力。
由于胀形不同直径、不同材料、不同支管高度的三通管,所需的内压力和进给量各不相同,因此这种简易的液压胀形三通管装置必须具备足够的调节能力。增压冲头1的端部可以更换不同直径大小的增压头12,从而满足不同增压能力的需要,可以根据生产不同直径规格管件的需要更换进给冲头2的直径尺寸。当生产不同支管高度的三通管时需要不同的胀形量,所需的最大成形内压力和进给量也不同,可以通过更换螺旋弹簧9和螺杆14的长度,调节最大增压量以实现生产不同胀形量的管件。当更换不同种类的螺旋弹簧时,能够调节内压与进给的匹配关系。可见,此简易的液压胀形装置的调节能力很强。
实施例2:
与实施例1不同之处在于:
如图5所示,将图4中的模具5换成液压胀形盒形件型腔的模具,由于盒形件的胀形量小,需要的内压力小,因此将增压头12去掉。把图4中的螺旋弹簧9、螺杆14、螺母15换成气动弹簧16,用气动弹簧16将增压冲头1与进给冲头2连接起来,设置气动弹簧16中的不同气体压力或者不同直径和长度的活塞杆,可以实现对胀形内压力和轴向进给的调节,实现的功能与实施例1中的螺旋弹簧9相同。重复实施例1中的方法进行操作,即可获得此液压胀形盒形件。
实施例3:
与实施例1不同之处在于:
如图6所示,将图4中的模具5换成液压胀形阶梯管件型腔的模具,由于阶梯管件的胀形量大,需要的内压力大,因此换大直径的增压头12。把图4中的螺旋弹簧9换成圆柱螺旋拉伸弹簧18,圆柱螺旋拉伸弹簧18连接于增压头12与增压冲头1之间,从而用圆柱螺旋拉伸弹簧18将增压冲头1与进给冲头2连接起来,通过更换圆柱螺旋拉伸弹簧18的种类和长度,可以实现对胀形内压力和轴向进给的调节,实现的功能与实施例1中的螺旋弹簧9相同。重复实施例1中的方法进行操作,即可获得此液压胀形阶梯管件。
Claims (5)
1.一种简易的管材液压胀形装置,其特征在于:该装置设有增压冲头、进给冲头、弹性元件、模具、液体介质,增压冲头和进给冲头组成复合式冲头,增压冲头和进给冲头之间依靠弹性元件连接并且保持一致的同轴度,增压冲头的一端穿过进给冲头,伸进液压胀形模具的型腔内,增压冲头和进给冲头由于速度差形成相对运动,进给冲头外径与所述型腔内待胀形的管坯外径相等,增压冲头的另一端直接连接到轴向单动装置上,液压胀形模具的型腔内通有液体介质。
2.按照权利要求1所述简易的管材液压胀形装置,其特征在于:弹性元件采用螺旋弹簧,增压冲头和进给冲头之间通过配套使用的螺杆和螺母连接,螺旋弹簧套在增压冲头和进给冲头之间的螺杆上。
3.按照权利要求1所述简易的管材液压胀形装置,其特征在于:弹性元件采用气动弹簧,增压冲头与进给冲头通过气动弹簧连接。
4.按照权利要求1所述简易的管材液压胀形装置,其特征在于:增压冲头伸进液压胀形模具的一端的头部安装增压头。
5.按照权利要求4所述简易的管材液压胀形装置,其特征在于:弹性元件采用圆柱螺旋拉伸弹簧,圆柱螺旋拉伸弹簧连接于增压头与增压冲头之间。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101020 Termination date: 20121225 |