CN208214024U - 一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，属于空心金属构件制造技术领域，包括固定模具及设置在固定模具内的活动滑块，固定模具和活动滑块内均设置有用于放置待加工管坯的空腔，位于固定模具的空腔的左进给端有左进给冲头及左进水口，右进给端有右进水冲头及右进水口，在成形过程中，活动滑块在固定模具内保持不动，在左、右进水冲头及空腔内压力的共同作用下，待加工管坯中间部分胀形并与活动滑块相接触，活动滑块闭合整形得到三叉管内高压成形零件。本实用新型有效地解决了三叉管零件补料困难的问题，提高了壁厚均匀性，有效防止破裂、颈缩，该方法简单可行，生产效率高，应用领域广。

Description

一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置

技术领域

本实用新型涉及一种零件内高压成形装置，特别是涉及一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，属于空心金属构件制造技术领域。

背景技术

实现汽车轻量化是现代汽车发展的趋势，除了采用轻质高强材料的应用以外，利用内高压成形技术也是实现汽车轻量化的主要途径，长支管三叉管空心构件是汽车排气系统的重要组成零部件，传统冲压拼焊成形工艺是制造三叉管零件的方法之一，将板材冲压成几个部分，再将这几个部分焊接在一起，这种方法会导致焊缝处产生应力集中，焊接后零件出现焊接变形，影响零件的尺寸精度并且零件的表面质量较差，内高压成形技术是一种制造三叉管管零件的革命性技术，相比冲压拼焊技术优势明显，利用该技术制造弯曲轴线变截面空心构件，既减轻了重量、节约了材料，又提高了材料的强度和刚度。

现今制造长支管三叉管空心构件的方法主要有：传统内高压成形方式以及将板材冲压成几个部分，再将这几个部分焊接在一起。采用该传统的方法，会存在以下缺点：

1、端口加工硬化，材料堆积严重，内高压成形时，补料是从两端管口开始，然后不断向内进行，由于靠近管口端变形量大，加工硬化严重，材料严重堆积，这就导致管口向支管补料更加困难，补料的阻力显著加大，导致支管顶部破裂；

2、零件壁厚急剧减薄，且往往会造成零件发生颈缩、破裂，在成形过程中，由于管口材料严重堆积，导致向中间流动的材料不断减少，特别是在长支管三叉管空心构件成形时，零件壁厚会急剧减薄，且支管顶部很有可能发生破裂、颈缩现象，严重影响成形零件质量。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是为了提供一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，解决现有的内高压成形方法通过原始管坯直接胀形出三叉管存在的的支管高度无法保证、成形过程中支管端部常会产生起皱、支管顶部常发生破裂、影响零件成形质量、生产效率降低的问题。

本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，包括固定模具及设置在所述固定模具内的活动滑块，所述固定模具和所述活动滑块内均设置有用于放置待加工管坯的空腔，位于所述固定模具的空腔的左进给端设有左进给冲头，所述左进给冲头内设有左进水口，位于所述固定模具的空腔的右进给端设有右进水冲头，所述右进水冲头内设有右进水口。

优选的，在成形过程中，所述活动滑块在所述固定模具内保持不动，在所述左进给冲头、所述右进水冲头及空腔内压力的共同作用下，所述待加工管坯中间部分胀形并与所述活动滑块相接触，所述活动滑块闭合整形得到三叉管内高压成形零件。

优选的，所述活动滑块的中部设有凸起，所述待加工管坯中间部分胀形并与所述活动滑块中部的凸起相接触，所述活动滑块闭合整形得到三叉管内高压成形零件。

优选的，所述固定模具沿所述活动滑块中部的凸起的中线对称设置。

优选的，所述左进给冲头和所述右进水冲头分别对称设置在所述固定模具的两侧。

优选的，所述左进水口与所述右进水口连通。

本实用新型的有益技术效果：

1、按照本实用新型的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，本实用新型提供的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，解决现有的内高压成形方法通过原始管坯直接胀形出三叉管存在的的支管高度无法保证、成形过程中支管端部常会产生起皱、支管顶部常发生破裂、影响零件成形质量、生产效率降低的问题。

2、按照本实用新型的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，本实用新型提供的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，为长支管三叉管空心构件成形提供了一种新的成形方法；有效地解决了长支管三叉管空心构件补料困难的问题，同时对于提高了壁厚均匀性，有效防止破裂、颈缩等具有重要意义；该方法简单可行，生产效率高，在汽车、航空航天等工程领域具有重要的工程应用价值。

附图说明

图1为按照本实用新型的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置的一优选实施例的初始管坯与模具装配示意图；

图2为按照本实用新型的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置的一优选实施例的中间毛坯与模具装配示意图；

图3为按照本实用新型的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置的一优选实施例的成形零件与最终模具装配示意图；

图4为按照本实用新型的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置的一优选实施例的最终成形零件结构示意图；

图5为图4按照本实用新型的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置的一优选实施例的沿A-A截断后的示意图。

图中：1-左进给冲头，2-左进水口，3-固定模具，4-活动滑块，5-待加工管坯，6-右进水口，7-右进水冲头。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1-图5所示，本实施例提供的一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，包括固定模具3及设置在所述固定模具3内的活动滑块4，所述固定模具3和所述活动滑块4内均设置有用于放置待加工管坯5的空腔，位于所述固定模具3的空腔的左进给端设有左进给冲头1，所述左进给冲头1内设有左进水口2，位于所述固定模具3的空腔的右进给端设有右进水冲头7，所述右进水冲头7内设有右进水口，在成形过程中，所述活动滑块4在所述固定模具3内保持不动，在所述左进给冲头1、所述右进水冲头7及空腔内压力的共同作用下，所述待加工管坯5中间部分胀形并与所述活动滑块4相接触，所述活动滑块4闭合整形得到三叉管内高压成形零件。

在本实施例中，如图1-图5所示，所述活动滑块4的中部设有凸起，所述待加工管坯5中间部分胀形并与所述活动滑块4中部的凸起相接触，所述活动滑块4闭合整形得到三叉管内高压成形零件，所述固定模具3沿所述活动滑块4中部的凸起的中线对称设置，所述左进给冲头1和所述右进水冲头7分别对称设置在所述固定模具3的两侧，所述左进水口2与所述右进水口6连通。

本实施例提供的一种长支管三叉管空心构件的内高压成形方法，包括如下步骤：

步骤1：将初始管坯放入固定模具中，上下模合模；

步骤2：对初始管坯的左右两端进行密封处理，并通过左、右两个进水口注入高压液体；

步骤3：利用液压缸推动左、右两个进给冲头实现轴向补料，在内部压力及左、右两个进给冲头的进给下，管件中部胀形出凸起，中间毛坯凸起至与活动滑块接触，向初始管坯内部施加液体压力的同时进行轴向补料

步骤4：保持管坯内部压力不变，活动滑块缓慢闭合，对已有凸起位置进行挤压；

步骤5：高压整形，获得成形零件的最终形状，活动滑块闭合的同时，对管坯内部进行保压；

步骤6：卸压、开启模具，取出最终的成形零件；

步骤7：对最终成形零件进行机加工，获得两个三叉管零件，成形的管坯既可以是单金属管坯，又可以是双金属复合管坯。

在本实施例中，下面通过具体的实施例子，详细说明304不锈钢四节管、碳钢/不锈钢双金属复合三节管以及低碳钢六节管件的成形工艺。

以下实施例采用的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，包括固定模具、活动滑块、左进给冲头、右进给冲头、左进水口、右进水口，成形过程中首先使用固定模具与活动滑块的初始配合形成的型腔进，最后使用固定模具与活动滑块的最终配合形成终成形型腔。

例如，成形带有四个凸起的不锈钢管管件，需要一个预成型模具，和一个后续成形模具(即终成形模具)，预成型模具具有和中间两个凸起形状相同的第一型腔，终成形模具除带有所述第一型腔外，还带有与第一型腔相邻的第二型腔，所述第二型腔与所述最终成形件的中间凸起两侧的凸起(命名为第二凸起)形状相同。

根据需要可以设置两个或两个以上的后续成形模具，例如当成形件在上述第一凸起和第二凸起之间还有第三凸起的情况下，就需要两个后续成形模具(一个中间成形模具，一个为终成形模具)，该中间成形模具除带有第一型腔外，还带有与所述第三凸起形状相同的第三型腔，终成形模具上除带有所述第一型腔、第二型腔外，还带有与所述第三凸起形状相同的第三型腔；类似的，当成形件还有第四凸起的情况下，共需三个后续成形模具(两个中间成形模具和一个终成形模具)，第一个中间成形模具与上述中间成形模具相同，该第二个中间成形模具，除带有第一型腔、第二型腔、第三型腔外，还带有与所述第四凸起形状相同的第四型腔，而此时终成形模具上除带有所述第一型腔、第二型腔外、第三型腔外，还带有与所述第四凸起形状相同的第四型腔；以此类推，不再赘述。

实施例1：

如图1-图5所示，本实施例成形带有两个支管的三叉管零件，先成形中间凸起，获得“一模两件”的零件最终形状。

步骤1：将长300mm、直径50mm、壁厚2mm的304不锈钢管坯放入固定模具中，上下模合模，该固定模具与活动滑块组成自由胀形的型腔；

步骤2：对304不锈钢管坯的左右两端进行密封处理，并通过左、右两个进水口注入高压液体(水)；

步骤3：利用液压缸推动左、右两个进给冲头实现轴向补料，中间的凸起至与活动滑块接触，并进行保压(3-5分钟)；

步骤4：活动滑块闭合与固定模具形成最终模具型腔，继续通入高压液体进行胀形并保压(3-5分钟)获得“一模两件”的三叉管零件；

步骤5：卸压、开启终成形模具，取出成形件；

步骤6：对成形件进行机加工，获得最终的三叉管零件。

实施例2：

如图1-图5所示，本实施例成形带有两个支管的三叉管零件，先成形中间凸起，获得“一模两件”的零件最终形状。

步骤1：将长300mm、直径50mm、壁厚2mm的黄铜管坯放入固定模具中，上下模合模，该固定模具与活动滑块组成自由胀形的型腔；

步骤2：对304不锈钢管坯的左右两端进行密封处理，并通过左、右两个进水口注入高压液体(水)；

步骤3：利用液压缸推动左、右两个进给冲头实现轴向补料，中间的凸起至与活动滑块接触，并进行保压(3-5分钟)；

步骤4：活动滑块闭合与固定模具形成最终模具型腔，继续通入高压液体进行胀形并保压(3-5分钟)获得“一模两件”的三叉管零件；

步骤5：卸压、开启终成形模具，取出成形件；

步骤6：对成形件进行机加工，获得最终的三叉管零件。

实施例3：

如图1-图5所示，本实施例成形带有两个支管的三叉管零件，先成形中间凸起，获得“一模两件”的零件最终形状。

步骤1：将长300mm、直径50mm、壁厚2mm的铝合金管坯放入固定模具中，上下模合模，该固定模具与活动滑块组成自由胀形的型腔；

步骤2：对304不锈钢管坯的左右两端进行密封处理，并通过左、右两个进水口注入高压液体(水)；

步骤3：利用液压缸推动左、右两个进给冲头实现轴向补料，中间的凸起至与活动滑块接触，并进行保压(3-5分钟)；

步骤4：活动滑块闭合与固定模具形成最终模具型腔，继续通入高压液体进行胀形并保压(3-5分钟)获得“一模两件”的三叉管零件；

步骤5：卸压、开启终成形模具，取出成形件；

步骤6：对成形件进行机加工，获得最终的三叉管零件。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，本实施例提供的长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，解决现有的内高压成形方法通过原始管坯直接胀形出三叉管存在的的支管高度无法保证、成形过程中支管端部常会产生起皱、支管顶部常发生破裂、影响零件成形质量、生产效率降低的问题；为长支管三叉管空心构件成形提供了一种新的成形方法；有效地解决了长支管三叉管空心构件补料困难的问题，同时对于提高了壁厚均匀性，有效防止破裂、颈缩等具有重要意义；该方法简单可行，生产效率高，在汽车、航空航天等工程领域具有重要的工程应用价值。

以上所述，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，其特征在于，包括固定模具(3)及设置在所述固定模具(3)内的活动滑块(4)，所述固定模具(3)和所述活动滑块(4)内均设置有用于放置待加工管坯(5)的空腔，位于所述固定模具(3)的空腔的左进给端设有左进给冲头(1)，所述左进给冲头(1)内设有左进水口(2)，位于所述固定模具(3)的空腔的右进给端设有右进水冲头(7)，所述右进水冲头(7)内设有右进水口(6)。

2.如权利要求1所述的一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，其特征在于，在成形过程中，所述活动滑块(4)在所述固定模具(3)内保持不动，在所述左进给冲头(1)、所述右进水冲头(7)及空腔内压力的共同作用下，所述待加工管坯(5)中间部分胀形并与所述活动滑块(4)相接触，所述活动滑块(4)闭合整形得到三叉管内高压成形零件。

3.如权利要求1所述的一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，其特征在于，所述活动滑块(4)的中部设有凸起，所述待加工管坯(5)中间部分胀形并与所述活动滑块(4)中部的凸起相接触，所述活动滑块(4)闭合整形得到三叉管内高压成形零件。

4.如权利要求3所述的一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，其特征在于，所述固定模具(3)沿所述活动滑块(4)中部的凸起的中线对称设置。

5.如权利要求3所述的一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，其特征在于，所述左进给冲头(1)和所述右进水冲头(7)分别对称设置在所述固定模具(3)的两侧。

6.如权利要求3所述的一种长支管三叉管空心构件的内高压成形装置，其特征在于，所述左进水口(2)与所述右进水口(6)连通。