CN211101081U - 一种管材胀压成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种管材胀压成形装置，包括底座、设于底座上的型模、活动压头、冷却组件以及加热线圈；其中，型模内部设有型腔，型模上还设有沿上下方向贯通且与型腔连通的冲模孔，冲模孔用于插装填充有颗粒介质的管坯；活动压头用于插入管坯内且沿管坯的轴线方向挤压颗粒介质；冷却组件设于型模上用于冷却型模；加热组件设于型模上用于加热型模。本实用新型提供的一种管材胀压成形装置，胀形过程和时效处理过程均在型腔内进行；方便温控，且能够在保压状态下进行时效处理，从而避免管材的回弹变形，能够得到高精度、高质量的胀压成形管材产品。

Description

一种管材胀压成形装置

技术领域

本实用新型属于管材制造技术领域，更具体地说，是涉及一种管材胀压成形装置。

背景技术

在航空航天、汽车和石油化工等领域，特别是在汽车领域，结构的轻量化能减少燃料和原料的消耗，减少空气污染，是现代先进制造技术的发展趋势。常用的结构轻量化的方法除了采用轻体材料外，另一个主要途径就是在结构上采用“以空代实”，通过合理的结构设计，很多零部件都能采用成型管材替代。

目前，空心轻体构件的加工通常采用高强度铝合金管坯，通过胀压成形工艺加工。现有技术中胀压成形工艺分为两种，一种是在室温下进行胀压成形，这种方式需要提供极高的压力，设备成本高；另一种方法是高温胀压成形，将管坯在加热设备进行高温加热后转移至胀压模具内进行胀压成形，然后再转移至冷却装置进行固溶处理，最终经过时效处理得到成品，采用这种方式操作复杂，在管件转移过程，温度变化难以控制，时效处理过程管件容易发生回弹变形，影响成形产品质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种管材胀压成形装置，旨在解决现有技术中管材成形操作复杂、管件易回弹变形的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种管材胀压成形装置，包括底座、设于底座上的型模、活动压头、冷却组件以及加热线圈；其中，型模内部设有型腔，型模上还设有沿上下方向贯通且与型腔连通的冲模孔，冲模孔用于插装填充有颗粒介质的管坯；活动压头用于插入管坯内且沿管坯的轴线方向挤压颗粒介质；冷却组件设于型模上用于冷却型模；加热组件设于型模上用于加热型模。

作为本申请另一实施例，冲模孔的轴线与型腔的轴线重合。

作为本申请另一实施例，活动压头的下端设有向下凸出的第一圆锥头。

作为本申请另一实施例，活动压头上套设有沿冲模孔的轴线方向滑动的第一压盖，第一压盖的下端插入冲模孔内并与管坯的上端抵接。

作为本申请另一实施例，底座上设有固定压头，固定压头的轴线与活动压头的轴线重合，且固定压头的上端用于插入管坯内与活动压头配合挤压颗粒介质。

作为本申请另一实施例，固定压头上套设有沿冲模孔的轴线方向滑动的第二压盖，第二压盖的上端插入冲模孔内并与管坯的下端抵接。

作为本申请另一实施例，底座上螺纹连接有多个顶杆，多个顶杆以冲模孔的轴线为中心呈圆周状分布，且顶杆向上穿过底座并与第二压盖的下端面抵接；底座的底面向下设有两个第一支撑块，第一支撑块的高度大于顶杆的下端至底座的底面之间的距离。

作为本申请另一实施例，固定压头的上端设有向上凸出的第二圆锥头。

作为本申请另一实施例，冷却组件为呈螺旋状设置在型模内壁上的冷水通道；加热组件为设置在型模内壁上的加热线圈。

作为本申请另一实施例，型模的内模壁上设有温度传感器，温度传感器与外部控制电路电连接。

本实用新型提供的一种管材胀压成形装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型一种管材胀压成形装置，冲模孔贯穿型模的上下两端，型模设于底座上，从而能使底座的顶面将冲模孔的下端封堵，进而封闭插装于冲模孔内的管坯的下端，避免填充于管坯内的颗粒介质发生泄漏；

通过加热组件加热型模，从而使管坯升温，保温预设时间后，活动压头下压颗粒介质，对管坯进行胀形，使管坯与型腔内壁抵靠并保压，然后通过向冷却组件通入冷水对型模进行冷却，从而使管材急速降温，进行保压淬火处理，最后再通过加热组件对型模加热，将管材进行时效处理，空冷后得到成品；

管材的加热胀形过程和冷却淬火过程均在型腔内进行，无需转移管材，保证整个工艺过程管材的温度可控，操作简单；在整个工艺过程对管材保持压力，避免时效处理过程管材的回弹变形，从而能够得到高精度、高质量的管材产品。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种管材胀压成形装置的初始状态结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的一种管材胀压成形装置的胀压状态结构示意图一；

图3为本实用新型实施例提供的一种管材胀压成形装置的初始状态结构示意图二；

图4为本实用新型实施例提供的一种管材胀压成形装置的胀压状态结构示意图二。

图中：1、底座；11、顶杆；12、第一支撑块；13、第二支撑块；2、型模；20、型腔；200、冲模孔；21、冷却组件；22、温度传感器；3、活动压头；31、第一圆锥头；4、加热组件；5、第一压盖；6、固定压头；61、第二圆锥头；7、第二压盖；100、颗粒介质；101、管坯；102、管材。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的一种管材胀压成形装置进行说明。所述一种管材胀压成形装置，包括底座1、设于底座1上的型模2、活动压头3、冷却组件21以及加热组件4；其中，型模2内部设有型腔20，型模2上还设有沿上下方向贯通且与型腔20连通的冲模孔200，冲模孔200用于插装填充有颗粒介质100的管坯101；活动压头3用于插入管坯101内且沿管坯101的轴线方向挤压颗粒介质100；冷却组件21设于型模2上用于冷却型模2；加热组件4设于型模2上用于加热型模2。

本实用新型提供的一种管材胀压成形装置的工作方式：将上述一种管材胀压成形装置放置于冲压机的工作台上，将管坯101插装于冲模孔200内并使管坯101的下端与底座1的顶面抵接，然后将管坯101内填充颗粒介质100，需要说明的是，由于钢球的流动性强、体积压缩量小、对环境无害，且可以反复使用的特点，在此优选使用钢球作为颗粒介质，钢球的直径大小根据需成形的管材的结构进行选择；

填充颗粒介质100后，将活动压头3由管坯101的顶端插入，并使活动压头3的顶端与冲压机的施压机构对正，然后对加热组件4通电，对型模2进行升温，型模2通过热传递及热辐射使管坯101温度升高至固溶温度(470℃～570℃)，保温0.5h～2h；

保温完成后将加热组件4断电，使冲压机对活动压头3施加压力，通过颗粒介质100传递压力至管坯101内表面，使管坯101在型腔20内产生塑性变形至与型腔20的内壁贴合，并进行保压；

保压完成后，保持活动压头3的压力不变，向冷却组件21内通入冷水，使型模2快速降温，从而对成型后的管材102进行保压淬火；

淬火完成后，重新对加热组件4通电，并将成形管材102加热至120℃～195℃，并对其进行1h～16h的人工时效处理，完成后进行空冷，得到最终管材102。

需要说明，作为现有技术，型模2由上下或者左右两部分组成，胀压成形完成后的将型模2分开，以取出成形管材102。

本实用新型提供的一种管材胀压成形装置，与现有技术相比，冲模孔200贯穿型模2的上下两端，型模2设于底座1上，从而能使底座1的顶面将冲模孔200的下端封堵，进而封闭插装于冲模孔200内的管坯101的下端，避免填充于管坯101内的颗粒介质100发生泄漏；

通过加热组件4加热型模2，从而使管坯101升温，保温预设时间后，活动压头3下压颗粒介质100，对管坯101进行胀形，使管坯101与型腔20内壁抵靠并保压，然后通过向冷却组件21通入冷水对型模2进行冷却，从而使管材102急速降温，进行保压淬火处理，最后再通过加热组件4对型模2加热，将管材102进行时效处理，空冷后得到成品；

管坯101的加热胀形过程和已成形的管材102的冷却淬火过程均在型腔20内进行，无需转移管材102，由于型模2的温度能够使用温度检测计进行实时检测，从而保证整个工艺过程管材102的温度可控，操作简单；在整个工艺过程对管材102保持压力，避免时效处理过程管材102的回弹变形，从而能够得到高精度、高质量的管材102产品。

作为本实用新型提供的一种管材胀压成形装置的一种具体实施方式，请参阅图1，冲模孔200的轴线与型腔20的轴线重合。在活动压头3下压，颗粒介质100对管坯101进行胀形的过程中，由于冲模孔200的轴线与型腔20的轴线重合，管坯101位于型腔20的轴线位置并向型腔20的腔壁发生塑性变形，能够保证管坯101向型腔20的各个方向的腔壁的变形量一致，从而保证得到的成形管材102的壁厚一致。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，活动压头3的下端设有向下凸出的第一圆锥头31。由于胀形过程管坯101的管壁向型腔20的腔壁塑性变形，通过第一圆锥头31能够方便将颗粒介质100向型腔20的四周腔壁方向进行挤压，利于管坯101向型腔20的四周腔壁抵靠变形。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，活动压头3上套设有沿冲模孔200的轴线方向滑动的第一压盖5，第一压盖5的下端插入冲模孔200内并与管坯101的上端抵接。在胀形过程中，管坯101发生塑性变形拉伸，从而使管壁变薄，通过第一压盖5在胀形过程向型腔20的内部挤压管坯101，对拉伸变薄的管壁进行补充，补充的管坯101长度与需要成形的管材102的要求厚度匹配，从而避免成形管材102的壁厚不足。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，底座1上设有固定压头6，固定压头6的轴线与活动压头3的轴线重合，且固定压头6的上端用于插入管坯101内与活动压头3配合挤压颗粒介质100。

在固定压头6插入管坯101内后，型模2与底座1的顶面之间具有一定的距离，即胀形过程固定压头6插入管坯101内的深度，为防止在胀形加工前型模2下滑，预先在底座1的顶面与型模2的底面之间放置第二支撑块13，为使固定压头6与活动压头3能够同时向型腔20内部移动，待胀形准备工作完成后开始胀形加工前再将第二支撑块13撤出；或者先进行预胀形，使型腔20内的管坯101具有一定的膨胀后，能够保证型模2不会沿管坯101向下滑移后，再将第二支撑块13撤出。

通过固定压头6与活动压头3的配合挤压颗粒介质100，使管坯101的塑性变形由型腔20的上下两端同时发生变化，从而保证胀形完成后的管材102的壁厚一致性。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，固定压头6上套设有沿冲模孔200的轴线方向滑动的第二压盖7，第二压盖7的上端插入冲模孔200内并与管坯101的下端抵接。第二压盖7向上压缩管坯101的下端，使管坯101由下向上补充进入型腔20，保证管坯101在塑性变形过程中上下两端的壁厚能够同时得到补充，保证成形管材102的壁厚一致性好。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，底座1上螺纹连接有多个顶杆11，多个顶杆11以冲模孔200的轴线为中心呈圆周状分布，且顶杆11向上穿过底座1并与第二压盖7的下端面抵接；底座1的底面向下设有两个第一支撑块12，第一支撑块12的高度大于顶杆11的下端至底座1的底面之间的距离。

通过调整顶杆11，使顶杆11对第二压盖7施加向上的作用力，从而使第二压盖7能够向上挤压管坯101进入型腔20，补充胀形过程的管材102壁厚损失，通过在底座1的下面设置第一支撑块12，从而使顶杆11具有足够的转动操作空间，结构简单，加工成本低，且操作方便。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，固定压头6的上端设有向上凸出的第二圆锥头61。通过第二圆锥头61能够方便将颗粒介质100向型腔20的四周腔壁方向进行挤压，利于管坯101向型腔20的四周腔壁抵靠变形。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，冷却组件21为呈螺旋状设置在型模2内壁上的冷水通道；加热组件4为设置在型模2内壁上的加热线圈。使冷水通道能够环绕于型模2的模壁，从而保证在冷却组件21通入冷水时能够对型模2产生良好的水冷效果，保证型模2快速降温，实现管材102保压淬火；加热组件4为设置在型模2内壁上的加热线圈，在本实施例中，加热线圈选用磁感应线圈，通电后形成电磁感应加热电路，从而对型模2进行磁感加热，型模表面加热速度快，通过型模2与管坯101之间的接触热传导以及型模2对管坯101的热辐射，将型模2的高温迅速传递至管坯101，对管坯101进行加热。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，型模2的内模壁上设有温度传感器22，温度传感器22与外部控制电路电连接。通过温度传感器22对管材102进行实时监控，使管材102的时效处理过程温度可控，保证良好的工艺效果；且通过温度传感器22进行温度检测，检测方便，相比于另外使用温度测量计进行温度测控的方式，检测更准确，时效性更好，且温控更加简单方便。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管材胀压成形装置，其特征在于，包括：

底座；

型模，设于所述底座上，内部设有型腔；所述型模上还设有沿上下方向贯通且与所述型腔连通的冲模孔，所述冲模孔用于插装填充有颗粒介质的管坯；

活动压头，用于插入所述管坯内且沿所述管坯的轴线方向挤压所述颗粒介质；

冷却组件，设于所述型模上，用于冷却所述型模；

加热组件，设于所述型模上，用于加热所述型模。

2.如权利要求1所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述冲模孔的轴线与所述型腔的轴线重合。

3.如权利要求1所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述活动压头的下端设有向下凸出的第一圆锥头。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述活动压头上套设有沿所述冲模孔的轴线方向滑动的第一压盖，所述第一压盖的下端插入所述冲模孔内并用于与所述管坯的上端抵接。

5.如权利要求4所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述底座上设有固定压头，所述固定压头的轴线与所述活动压头的轴线重合，且所述固定压头的上端用于插入所述管坯内与所述活动压头配合挤压所述颗粒介质。

6.如权利要求5所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述固定压头上套设有沿所述冲模孔的轴线方向滑动的第二压盖，所述第二压盖的上端插入所述冲模孔内并与所述管坯的下端抵接。

7.如权利要求6所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述底座上螺纹连接有多个顶杆，多个所述顶杆以所述冲模孔的轴线为中心呈圆周状分布，且所述顶杆向上穿过所述底座并与所述第二压盖的下端面抵接；所述底座的底面向下设有两个第一支撑块，所述第一支撑块的高度大于所述顶杆的下端至所述底座的底面之间的距离。

8.如权利要求5-7任一项所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述固定压头的上端设有向上凸出的第二圆锥头。

9.如权利要求1所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述冷却组件为呈螺旋状设置在所述型模内壁上的冷水通道；所述加热组件为设置在所述型模内壁上的加热线圈。

10.如权利要求1所述的一种管材胀压成形装置，其特征在于：所述型模的内模壁上设有温度传感器，所述温度传感器与外部控制电路电连接。

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