CN209094271U - 一种金属波纹管流体压力成形装置 - Google Patents

Abstract

一种金属波纹管流体压力成形装置，解决现有技术制备的成品波纹管在波峰处存在明显的壁厚减薄，影响波纹管刚度和使用寿命的问题。包括平行布置的动模座板和定模座板，其特征在于：动模座板朝向定模座板的一侧设置有活动压模，活动压模与动模座板上设置的压模驱动装置相连；定模座板朝向动模座板的一侧设置有固定压模，固定压模的流体通孔与定模座板上的流体加卸载口相连通；活动压模与固定压模之间设置的模片相互交错布置的可动模片组件和成形模片组件，分别与模片驱动装置相连。其设计合理，结构紧凑，可调节成形后波纹管壁厚分布的均匀性，有效改善常规成形过程中波峰处明显减薄的现象，能够显著提升金属波纹管的使用性能。

Description

一种金属波纹管流体压力成形装置

技术领域

本实用新型属于机械工程技术领域，具体涉及一种能够调节成形后波纹管壁厚分布的均匀性，有效改善常规成形过程中波峰处明显减薄的现象，可显著提升金属波纹管使用性能的金属波纹管流体压力成形装置。

背景技术

现有波纹管、尤其是精密金属波纹管的成形工艺，主要采用常温液压成形，或者高温条件下的气压成形，即：利用管坯中流体的压力以及外部模具的约束使管坯发生塑性变形。这类传统的成形方式，通常首先是在一定流体压力作用下形成初波，然后保持一定内压的同时、轴向压缩管坯获得较大的波纹外径，之后再保压卸载，最后打开模具取出成形。但是，采用这类传统方法制备的成品波纹管，由于其工艺的特点，在波峰处存在明显的壁厚减薄，从而严重影响了波纹管的刚度以及工作载荷下的使用寿命。

另外，由于钛合金、高温合金等材料优异的强度、刚度和耐腐蚀等性能，使得它们在波纹管行业中的应用越来越多；然而，实践证明，这些塑性较差的金属材料在采用常规液压成形时，难以承受波峰处的过度减薄，进而容易出现破坏，成品率低。故有必要对现有金属波纹管流体压力成形装置进行改进。

实用新型内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种能够调节成形后波纹管壁厚分布的均匀性，有效改善常规成形过程中波峰处明显减薄的现象，可显著提升金属波纹管使用性能的金属波纹管流体压力成形装置。

本实用新型所采用的技术方案是：该金属波纹管流体压力成形装置包括平行布置的动模座板和定模座板，定模座板与动模座板之间通过连接柱和连接架相连，其特征在于：所述动模座板朝向定模座板一侧的中部设置有活动压模，活动压模与动模座板上设置的压模驱动装置的伸缩端相连；所述定模座板朝向动模座板一侧的中部设置有固定压模，固定压模中部的流体通孔则与定模座板上的流体加卸载口相连通；所述活动压模与固定压模之间，设置有模片相互交错布置的可动模片组件和成形模片组件，成形模片组件和可动模片组件的中部布置待成形的金属管坯，金属管坯的两端分别与活动压模和固定压模相连；且可动模片组件与连接架上沿管坯径向设置的可动模片驱动装置的伸缩端相连，成形模片组件与连接架上沿管坯径向设置的成形模片驱动装置的伸缩端相连。

所述可动模片组件由上下对称布置且结构相同的两部分构成，各部分均包括模片连接轴，模片连接轴上设置有若干个半圆形可动模片；且所述模片连接轴的中部与所述可动模片驱动装置的伸缩端相连。以通过可动模片驱动装置分别带动可动模片组件两部分的半圆形可动模片沿管坯径向运动，来控制模片间材料的变形顺序。

所述半圆形可动模片由半圆形的可动模片主体构成，可动模片主体圆弧边一侧的中部设置有安装孔，可动模片主体直边一侧的中部设置有成形部Ⅰ，可动模片主体的两端分别设置有导向柱避让豁口。

所述模片连接轴由连接轴主体构成，连接轴主体上设置有若干个模片安装部，且连接轴主体上、两个相邻的模片安装部之间的位置，均设置有成形片避让凹槽。

所述成形模片组件由左右对称布置且结构相同的两部分构成，各部分均包括压模导向柱，压模导向柱上滑动设置有若干个半圆形成形模片；所述压模导向柱的端部与所述成形模片驱动装置的伸缩端相连。以利用成形模片驱动装置分别带动成形模片组件两部分的半圆形成形模片沿管坯径向运动。

所述半圆形成形模片由半圆形的成形模片主体构成，成形模片主体圆弧边一侧的中部设置有导柱插孔，成形模片主体直边一侧的中部设置有成形部Ⅱ，成形模片主体的两端分别设置有连接轴避让豁口；半圆形成形模片通过导柱插孔滑动设置在压模导向柱上。

所述半圆形成形模片的成形部Ⅱ的侧部设置有成形凹台。以便于金属管坯波纹的最终形成。

本实用新型的有益效果：由于本实用新型采用平行布置的动模座板和定模座板，动模座板朝向定模座板一侧的中部设置活动压模，活动压模与动模座板上设置的压模驱动装置的伸缩端相连；定模座板朝向动模座板一侧的中部设置固定压模，固定压模中部的流体通孔与定模座板上的流体加卸载口相连通；活动压模与固定压模之间，设置模片相互交错布置的可动模片组件和成形模片组件，成形模片组件和可动模片组件的中部布置金属管坯；可动模片组件与沿管坯径向设置的可动模片驱动装置伸缩端相连，成形模片组件与沿管坯径向设置的成形模片驱动装置伸缩端相连的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，通过可动模片组件和成形模片组件的分步组合式成形方式，来控制模片间材料的变形顺序，即：在金属波纹管流体压力成形的过程中，先形成双峰初波、再形成单峰初波，进而使得同样初波母线长度的情况下，沿母线方向材料壁厚更加均匀，有效改善常规两步法液压成形方式中，第一步单峰初波成形过程中波峰处明显减薄的现象。该金属波纹管流体压力成形装置，不但改善了成形后波纹管壁厚分布的均匀性，提升了波纹管的使用性能和寿命，而且，有助于钛合金、高温合金等塑性较差材料的波纹管成形，应用前景广阔。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是图1的内部结构剖视图。

图3是图1移除连接架、可动模片驱动装置和成形模片驱动装置的一种简化结构示意图。

图4是图3的内部结构剖视图。

图5是图4中的金属管坯在形成双峰形初波时的变形截面示意图。

图6是图3中的金属管坯上、下两侧的可动模片组件分别沿管坯径向向外侧移动的一种使用状态示意图。

图7是图6的内部结构剖视图。

图8是图7中的金属管坯在形成单峰形初波时的变形截面示意图。

图9是图6中的可动模片组件的一种结构示意图。

图10是图9中的半圆形可动模片的一种结构示意图。

图11是图9中的模片连接轴的一种结构示意图。

图12是图6中的成形模片组件的一种结构示意图。

图13是图12中的半圆形成形模片的一种结构示意图。

图14是图13的A向视图。

图15是图6中的压模驱动装置驱使活动压模向固定压模方向移动、成形模片组件各个半圆形成形模片相互接触的一种使用状态示意图。

图16是图15的内部结构剖视图。

图17是图16中的金属管坯在形成波纹时的变形截面示意图。

图18是图15中的金属管坯左、右两侧的成形模片组件分别沿管坯径向向外侧移动的一种使用状态示意图。

图中序号说明：1动模座板、2活动压模、3可动模片驱动装置、4可动模片组件、5定模座板、6固定压模、7连接柱、8成形模片驱动装置、9成形模片组件、10连接架、11压模驱动装置、12金属管坯、13压模导向柱、14流体加卸载口、15模片连接轴、16半圆形可动模片、17可动模片主体、18安装孔、19成形部Ⅰ、20导向柱避让豁口、21连接轴主体、22模片安装部、23成形片避让凹槽、24半圆形成形模片、25成形模片主体、26导柱插孔、27成形部Ⅱ、28连接轴避让豁口、29成形凹台。

具体实施方式

根据图1～18详细说明本实用新型的具体结构。该金属波纹管流体压力成形装置包括平行布置的动模座板1和定模座板5，定模座板5与动模座板1之间通过若干个连接柱7和连接架10相连接。动模座板1朝向定模座板5一侧的中部，设置有用于对成形模片组件9半圆形成形模片24进行压合的活动压模2；活动压模2与动模座板1上设置的压模驱动装置11的伸缩端相连接。定模座板5朝向动模座板1一侧的中部，则设置有固定压模6；固定压模6中部的流体通孔与定模座板5上的流体加卸载口14相连通。活动压模2与固定压模6之间，设置有模片相互交错布置的可动模片组件4和成形模片组件9，成形模片组件9和可动模片组件4的中部布置待成形的金属管坯12，且金属管坯12的两端分别与活动压模2和固定压模6相连接。

可动模片组件4由上下对称布置、且结构相同的两部分构成，各部分均包括沿管坯轴向布置的模片连接轴15，模片连接轴15由连接轴主体21构成，连接轴主体21上设置有若干个模片安装部22，且连接轴主体21上、两个相邻的模片安装部22之间的位置，均设置有用于与成形模片组件9配合的成形片避让凹槽23。模片连接轴15的若干个模片安装部22分别设置有半圆形可动模片16。半圆形可动模片16由半圆形的可动模片主体17构成，可动模片主体17圆弧边一侧的中部设置有安装孔18，可动模片主体17直边一侧的中部设置有成形部Ⅰ19，可动模片主体17的两端分别设置有导向柱避让豁口20。可动模片组件4的模片连接轴15的中部，与连接架10上沿管坯径向设置的可动模片驱动装置3的伸缩端相连接；进而通过可动模片驱动装置3分别带动可动模片组件4两部分的半圆形可动模片16沿管坯径向运动，以控制模片间材料的变形顺序。

成形模片组件9由左右对称布置、且结构相同的两部分构成，各部分均包括沿管坯轴向布置的压模导向柱13，压模导向柱13上滑动设置有若干个半圆形成形模片24。半圆形成形模片24由半圆形的成形模片主体25构成，成形模片主体25圆弧边一侧的中部设置有导柱插孔26，成形模片主体25直边一侧的中部设置有成形部Ⅱ27，成形部Ⅱ27的侧部设置有便于金属管坯12波纹最终形成的成形凹台29；成形模片主体25的两端分别设置有连接轴避让豁口28。半圆形成形模片24分别通过导柱插孔26滑动设置在压模导向柱13上。成形模片组件9的压模导向柱13的端部，与连接架10上沿管坯径向设置的成形模片驱动装置8的伸缩端相连接；从而利用成形模片驱动装置8分别带动成形模片组件9两部分的半圆形成形模片24沿管坯径向运动，以便于金属管坯12的挤压成形，以及成形后管坯的取出。

使用该金属波纹管流体压力成形装置进行流体压力成形的方法：

步骤一、将待成形的金属管坯12放置在金属波纹管流体压力成形装置的活动压模2和固定压模6之间，并对管坯两端进行密封；然后，通过连接架10上设置的可动模片驱动装置3和成形模片驱动装置8，带动可动模片组件4和成形模片组件9分别向金属管坯12移动、进行合模，且锁紧模具（如图1、2和图3、4所示）。同时，在可动模片组件4的半圆形可动模片16与成形模片组件9的半圆形成形模片24之间，分别设置用来调节间距的垫片。

步骤二、经由定模座板5的流体加卸载口14和固定压模6的流体通孔，向金属管坯12的内部施加一定流体压力载荷并卸载（流体压力大小，取决于材料类型以及波纹管的设计尺寸），利用可动模片组件4半圆形可动模片16的成形部Ⅰ19，以及成形模片组件9半圆形成形模片24的成形部Ⅱ27的共同挤压，形成双峰形初波（如图5所示）。形成双峰形初波之后，移除全部或部分垫片，再施加一定流体压力载荷并保压；然后，压模驱动装置11带动活动压模2沿轴向运动一定距离，随后卸载；以通过轴向运动将双峰初波压扁（双峰初波的压扁，根据成形需要，可以省略）。

步骤三、通过可动模片驱动装置3驱使金属管坯12上、下两侧的可动模片组件4，分别沿管坯径向向外侧移动到闭合的成形模片组件9外侧圆周以外（如图6、7所示），以使可动模片组件4的半圆形可动模片16与金属管坯12分离的同时，便于活动压模2后续对成形模片组件9半圆形成形模片24的压合。然后，经由流体加卸载口14向金属管坯12的内部施加一定流体压力载荷，利用成形模片组件9半圆形成形模片24的成形部Ⅱ27的单独挤压，形成单峰形初波（如图8所示）。

步骤四、调整并保持金属管坯12内的流体压力，且流体压力的增大幅度不超过步骤三中流体压力的10%；随后，通过动模座板1上的压模驱动装置11驱使活动压模2沿轴向布置的压模导向柱13、向固定压模6方向移动，进而使成形模片组件9的各个半圆形成形模片24相互接触（如图15、16所示），并利用半圆形成形模片24成形部Ⅱ27侧部的成形凹台29的挤压，形成波纹（如图17所示）。

步骤五、从定模座板5的流体加卸载口14将流体压力卸载，之后，利用压模驱动装置11带动活动压模2沿轴向退回到远离固定压模6的初始位置；再通过成形模片驱动装置8驱使金属管坯12左、右两侧的成形模片组件9，分别沿管坯径向向外侧移动；取出成形完成后的金属波纹管（如图18所示）。

Claims (7)

1.一种金属波纹管流体压力成形装置，包括平行布置的动模座板（1）和定模座板（5），定模座板（5）与动模座板（1）之间通过连接柱（7）和连接架（10）相连，其特征在于：所述动模座板（1）朝向定模座板（5）一侧的中部设置有活动压模（2），活动压模（2）与动模座板（1）上设置的压模驱动装置（11）的伸缩端相连；所述定模座板（5）朝向动模座板（1）一侧的中部设置有固定压模（6），固定压模（6）中部的流体通孔则与定模座板（5）上的流体加卸载口（14）相连通；所述活动压模（2）与固定压模（6）之间，设置有模片相互交错布置的可动模片组件（4）和成形模片组件（9），成形模片组件（9）和可动模片组件（4）的中部布置待成形的金属管坯（12），金属管坯（12）的两端分别与活动压模（2）和固定压模（6）相连；且可动模片组件（4）与连接架（10）上沿管坯径向设置的可动模片驱动装置（3）的伸缩端相连，成形模片组件（9）与连接架（10）上沿管坯径向设置的成形模片驱动装置（8）的伸缩端相连。

2.根据权利要求1所述的金属波纹管流体压力成形装置，其特征在于：所述可动模片组件（4）由上下对称布置且结构相同的两部分构成，各部分均包括模片连接轴（15），模片连接轴（15）上设置有若干个半圆形可动模片（16）；且所述模片连接轴（15）的中部与所述可动模片驱动装置（3）的伸缩端相连。

3.根据权利要求2所述的金属波纹管流体压力成形装置，其特征在于：所述半圆形可动模片（16）由半圆形的可动模片主体（17）构成，可动模片主体（17）圆弧边一侧的中部设置有安装孔（18），可动模片主体（17）直边一侧的中部设置有成形部Ⅰ（19），可动模片主体（17）的两端分别设置有导向柱避让豁口（20）。

4.根据权利要求2所述的金属波纹管流体压力成形装置，其特征在于：所述模片连接轴（15）由连接轴主体（21）构成，连接轴主体（21）上设置有若干个模片安装部（22），且连接轴主体（21）上、两个相邻的模片安装部（22）之间的位置，均设置有成形片避让凹槽（23）。

5.根据权利要求1所述的金属波纹管流体压力成形装置，其特征在于：所述成形模片组件（9）由左右对称布置且结构相同的两部分构成，各部分均包括压模导向柱（13），压模导向柱（13）上滑动设置有若干个半圆形成形模片（24）；所述压模导向柱（13）的端部与所述成形模片驱动装置（8）的伸缩端相连。

6.根据权利要求5所述的金属波纹管流体压力成形装置，其特征在于：所述半圆形成形模片（24）由半圆形的成形模片主体（25）构成，成形模片主体（25）圆弧边一侧的中部设置有导柱插孔（26），成形模片主体（25）直边一侧的中部设置有成形部Ⅱ（27），成形模片主体（25）的两端分别设置有连接轴避让豁口（28）；半圆形成形模片（24）通过导柱插孔（26）滑动设置在压模导向柱（13）上。

7.根据权利要求6所述的金属波纹管流体压力成形装置，其特征在于：所述半圆形成形模片（24）的成形部Ⅱ（27）的侧部设置有成形凹台（29）。