管材扩张模具和管材扩张设备的制作方法

1.本发明涉及管材加工设备技术领域，特别涉及一种管材扩张模具和管材扩张设备。


背景技术：

2.冷缩管等管材在加工时，往往需要经过管材的膨胀扩张工序，使管材与其它结构件进行套接组装。
3.在相关技术中，待扩张管材被置于模具的扩张空腔内，扩张空腔的容积恒定，扩张空腔的腔壁对待扩张管材的膨胀扩张程度进行了严格的限制，待扩张管材与扩张空腔腔壁贴合时，待扩张管材无法进行适应性弹性形变，导致管材继续扩张时容易出现局部挤缩和扭曲，影响管材扩张的稳定性和扩张效果。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种管材扩张模具，旨在提升管材扩张的稳定性。
5.为实现上述目的，本发明提出了一种管材扩张模具，所述管材扩张模具包括：
6.具有中腔的扩张座，所述扩张座设有容置槽；和
7.扩张组件，所述扩张组件包括弹性束环、多个活动件以及多个固定件，多个所述固定件固定设置在扩张座内，多个所述固定件间隔设置，并围绕所述中腔呈环形分布；
8.所述弹性束环位于所述容置槽内，沿所述容置槽的径向弹性形变并安设在所述活动件的径向外周侧；
9.所述活动件和所述固定件相匹配抵触，所述活动件具有与弹性束环抵触的外径末端和远离外径末端的内径末端，每个所述活动件位于两个相邻所述固定件之间，并沿所述弹性束环的径向可滑动位移。
10.在本发明的一实施例中，每一所述活动件的周向宽度沿所述弹性束环的径向方向逐渐增大，所述活动件包括连接部和支撑部；
11.所述支撑部设于所述连接部背离所述弹性束环的一侧，所述支撑部围合形成扩张关口；
12.相邻两个支撑部之间形成有间隔空间，每一所述固定件位于间隔空间内，并与所述支撑部滑动抵接。
13.在本发明的一实施例中，所述支撑部的外侧壁设有第一台阶结构；
14.所述固定件的两外侧壁设有第二台阶结构，所述第二台阶结构与所述第一台阶结构抵接，以限位所述活动件。
15.在本发明的一实施例中，所述第二台阶结构未与所述第一台阶结构抵接时，两个相邻活动件的内径末端之间形成狭缝。
16.在本发明的一实施例中，所述管材扩张模具还包括一与扩张座贯通的扩张腔体，所述扩张腔体包括筒状本体、位于筒状本体内中央区域的扩张通道和安设在筒状本体上与
扩张通道连通的进气孔和抽气孔。
17.在本发明的一实施例中，所述筒状本体内设有多个环绕所述扩张通道的间距布置的气隙通道，所述进气孔和抽气孔通过气隙通道与所述扩张通道相贯通。
18.在本发明的一实施例中，所述弹性束环的材质为橡胶和硅胶中的一种；
19.且/或，所述活动件的材质为不锈钢。
20.在本发明的一实施例中，所述扩张座包括盖板和环座；
21.所述盖板设于所述环座的一端，并与所述环座围合形成所述容置槽。
22.在本发明的一实施例中，所述扩张模具还包括输送座；
23.所述输送座位于所述扩张座和所述扩张腔体之间，所述输送座设有与所述扩张孔和扩张通道相连通的输送腔。
24.此外，本发明还提出一种管材扩张设备，所述管材扩张设备包括如上述的管材扩张模具。
25.本发明中的管材扩张模具包括扩张座和扩张组件，管材扩张模具包括扩张座、扩张组件和弹性束环，扩张座设有容置槽；扩张组件包括弹性束环、多个活动件以及多个固定件。多个固定件固定设置在扩张座内，多个固定件间隔设置呈环形分布；弹性束环位于容置槽内径向弹性形变，弹性束环具有扩张孔；活动件和固定件相匹配，并均设于扩张孔内，活动件具有与弹性束环抵触的外径末端和远离外径末端的内径末端，每个活动件位于两个相邻固定件之间，并沿弹性束环的径向可滑动位移。以此，待扩张管材送入容置槽内时，待扩张管材穿过扩张孔进入多个活动件的内径末端之间，在待扩张管材膨胀扩张时，待扩张管材抵接并挤压多个活动件，借助每一固定件对与其相邻的两个活动件的支撑，使多个活动件相对于多个固定件向外周侧方向滑动，多个活动件被弹性束环约束，使弹性束环随待扩张管材的膨胀产生适应性弹性形变，同时弹性束环又弹性包裹和约束多个活动件移动，使管材的膨胀扩张均衡稳定，提升了管材扩张的稳定性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
27.图1为管材扩张设备的部分设备结构示意图；
28.图2为本发明管材扩张模具的立体结构示意图；
29.图3为图2中所示管材扩张模具的部分剖面投影示意图；
30.图4为本发明管材扩张模具的爆炸结构示意图；
31.图5为图2中活动件在初始状态时与固定件配装的结构示意图；
32.图6为图5中活动件发生滑动位移时的结构示意图；
33.图7为图2中活动件的结构示意图；
34.图8为图2中固定件的结构示意图。
35.附图标号说明：
36.标号名称标号名称
1扩张座221扩张关口11盖板222连接部111定位孔223支撑部112入料孔2231第一台阶结构12环座224间隔空间2扩张组件23固定件21弹性束环231第二台阶结构211扩张孔3输送座212定位部31输送腔22活动件
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具体实施方式
37.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
38.本发明提出一种管材扩张模具，用于扩张热缩或冷缩管材。
39.本发明提出了一种管材扩张模具，如图1至图8所示，管材扩张模具包括扩张座1和扩张组件2，扩张座1设有容置槽；扩张组件2包括弹性束环21、多个活动件22以及多个固定件23，多个固定件23固定设置在扩张座1内，多个固定件23间隔设置呈环形分布；弹性束环21位于容置槽内径向弹性形变，弹性束环21具有扩张孔211；活动件22和固定件23相匹配抵触，并均设于扩张孔211内被弹性束环21约束，活动件22具有与弹性束环21抵触的外径末端和远离外径末端的内径末端。每个活动件22位于两个相邻固定件23之间，并沿弹性束环21的径向可滑动位移。
40.在本实施例中，扩张座1的容置腔用于安装弹性束环21和活动件22，扩张座1的材质可为金属材质，比如不锈钢等，以使扩张座1具有良好的结构强度，提升扩张座1的结构稳定性，对管材的最大膨胀扩张程度进行限制，保证管材扩张的可靠性，同时也使扩张座1具有较长的使用寿命。容置槽为扩张座1上的一凹形容腔，用于容置弹性束环21。
41.弹性束环21用于限制多个活动件22的滑动位移范围。弹性束环21夹设在多个活动件22和容置槽的侧壁之间，弹性束环21的材质可为橡胶、硅胶等弹性材质。弹性束环21的形状可为环形以与管材的外形相适配。弹性束环21面向活动件22的一侧与活动件22抵接，多个活动件22同时与弹性束环21抵接。弹性束环21可始终处于弹性拉伸的状态，即弹性束环21可始终对多个活动件22施加弹性压力，使多个活动件22始终对扩张关口221内的管材进行夹持定位。在弹性件始终处于弹性拉伸的状态下，多个活动件22的内径末端围合形成扩张关口221，扩张关口221的最小通道直径等于或略大于待扩张管材的直径，以使待扩张管材能够顺利进入扩张关口221内。
42.活动件22用于约束管胚和弹性束环21，活动件22在扩张孔211径向方向上的长度大于固定件23在扩张孔211径向方向上的长度。多个活动件22和多个固定件23可依次排列成环形，活动件22和固定件23依次交替设置，每相邻两个活动件22之间设有一固定件23，每
相邻两个固定件23之间设有一活动件22，相邻的活动件22和固定件23可相对滑动，以使待扩张管材从多个活动件22围合形成的扩张关口221内通过并扩张时，待扩张管材挤压推动多个活动件22，使任意相邻两个活动件22之间的狭缝2210扩张，固定件23相对于与其相邻的两个活动件22不发生位移。该过程中，固定件23与其相邻的两个活动件22始终保持接触，但固定件23与其相邻的两个活动件22的接触面积逐渐减小，借助多个固定件23对与其相邻的两个活动件22的支撑，能够维持多个活动件22移动时的稳定性，从而有利于提升待扩展管材扩张时的均匀性和可靠性。活动件22可为楔形或t字形结构，多个活动件22内径末端围合形成的扩张关口221的截面形状可为圆形，以与管材的外形相适配；在待扩张管材膨胀扩张时，多个活动件22同时朝向弹性束环21移动，使弹性束环21的各处受力均匀，保证待扩张管材各处的均匀扩张。活动件22的材质可为耐热的硬质材质，比如不锈钢等。
43.本管材扩张模具在使用时，将待扩张管材推送多个活动件22内径末端围合形成的扩张关口221内，对待扩张管材进行膨胀扩张，待扩张管材推动多个活动件22朝向弹性束环21移动，多个活动件22抵接并推动弹性束环21向容置槽的侧壁移动，弹性束环21随管材的扩张产生适应性的弹性形变，同时弹性束环21通过多个活动件22弹性约束扩张管材的扩张程度，实现管材的均匀、稳定扩张。
44.在生产过程中，将管材原料加入挤出机中，在挤出机中熔融塑化后从挤出成型为管胚900，管胚经管胚保温段冷却保温在高弹态，再经双向拉伸模具中的油槽200加热到高弹态的可拉伸温度范围内，在牵引机300的牵引力和扩张模具100真空吸附作用力下，实现了双向拉伸装置对胚管进行径向和/或轴向拉伸。本实施例技术方案中，待管胚900从扩张模具100的扩张模具前端部101的扩张座1的入料孔112进入后至扩张腔体102进行扩张工艺。即对管胚900的内部充气进行扩张的同时，还对管胚900的外侧进行抽“真空”形成负压进一步的扩张管胚900。为了防止管材扩张模具两端漏气无法形成负压拉伸，需要做端侧封堵处理。即扩张组件2的多个活动件22在所述弹性束环21弹性的约束力的作用下，将弹性自适应地紧箍在待管胚900的外表壁，则位于所述弹性束环21朝向扩张通道输出口的的管胚部分处于封闭的闭气环境。管胚900在内部充气状态下扩张，其自身形变将抵触活动件22向外周侧方向发生位移，而活动件22在外周侧弹性束环21的约束下将适量发生小幅位移，当管胚900的膨胀扩张达到均衡稳定时，则活动件22的滑动位移范围将达到稳定，这时活动件22自适应紧箍在管胚的外壁。然而管胚是要移动发生位移的，这里的禁箍并不是完全意义上卡住管胚，而是与管胚取得一种平衡。具体为：以活动件22禁锢管胚的位置为分界线，当右侧的负压明显大于左侧的压力，则将迫使活动件22比先前状态自适应调整位移范围，使左侧微量气体从两个相邻活动件22的内径末端之间形成狭缝2210比先前更多量的进入到分界线的右侧；当右侧的负压明显小于左侧的压力时，活动件22自适应的调整自身位置缩小狭缝2210的透气量达到新的平衡，同时管胚在牵引机300的作用下继续移动以实现移动扩张。
45.在本发明的一实施例中，如图1所示，每一活动件22的周向宽度沿弹性束环21的径向方向逐渐增大，活动件22包括连接部222和支撑部223；支撑部223设于连接部222背离弹性束环21的一侧，多个支撑部223围合形成扩张关口221；相邻两个支撑部223之间形成有间隔空间224，每一固定件23位于间隔空间224内，并与支撑部223滑动抵接。
46.在本实施例中，支撑部223和连接部222可为一体成型结构，支撑部223和连接部
222可为长条形结构，支撑部223和连接部222可呈夹角设置，比如，支撑部223和连接部222连接组合形成的整体的形状可呈字母t形。相邻两个连接部222相互抵接，相邻两个支撑部223之间形成有间隔空间224，在扩张关口221内的管材膨胀扩张时，任意相邻两个连接部222在弹性束环21的弹性约束下可始终保持相互抵接的位置关系，而支撑部223将移动，使任意相邻两个支撑部223之间的间隔空间224变大，以使活动件22可随管材的膨胀扩张发生适应性地移动，此时相邻两个活动件22之间的固定件23随活动件22的移动而移动，活动件22始终至少部分与其相邻的两个活动件22接触，给该两个活动件22提供支撑，维持该两个活动件22移动时的稳定性，弹性束环21也将随多个活动件22的移动对应产生适应性地弹性形变。间隔空间224的设置，给活动件22和固定件23的移动提供了空间，有利于提升多个活动件22移动时的稳定性，实现管材的稳定扩张。
47.在本发明的一实施例中，结合图1和图2所示，支撑部223的两外侧壁设有第一台阶结构2231；固定件23的相对两外侧壁设有第二台阶结构231，每一第二台阶结构231与一第一台阶结构2231抵接，以限位活动件22。
48.在本实施例中，第二台阶结构231与第一台阶结构2231具有抵接和非抵接两种状态，在第二台阶结构231未与第一台阶结构2231抵接时，两个相邻活动件22的内径末端之间形成狭缝2210，该狭缝2210为相邻两个活动件22内径末端之间形成的空隙。在第二台阶结构231抵接第一台阶结构2231时，活动件22的支撑部223和固定件23远离弹性束环21的一端形成一共面，该共面由支撑部223远离弹性束环21的端面和固定件23远离弹性束环21的端面齐平时形成。
49.支撑部223的相对两侧设有第一台阶结构2231，每一第一台阶结构2231位于一间隔空间224内。固定件23的相对两侧壁设有第二台阶结构231，固定件23上的两个第二台阶结构231分别与位于间隔空间224内的两个第一台阶结构2231抵接，每一固定件23的相对两个外侧壁与与该固定件23相邻的两个活动件22的支撑部223至少部分抵接，以使相邻两个活动件22的支撑部在管材扩张而远离移动时，可通过第一台阶结构2231和第二台阶结构231的抵接限位配合，以及通过他们之间的固定件23来支撑和维持移动稳定性，从而使支撑部223随管材扩扩张移动时，带动连接部222挤压弹性束环21，使弹性束环21产生弹性形变，管材得以扩张。待扩张完成的管材从管材扩张模具中向外转移后，弹性束环21弹性恢复原状态，多个活动件22在弹性束环21的作用下聚拢，相邻两个活动件22重新夹紧一固定件23。第一台阶结构2231和第二台阶结构231的设置，使相邻的两个活动件22与他们之间的固定件23的限位配合更为紧密可靠，有利于提升管材扩张的可靠性。
50.在本发明的一实施例中，如图1所示，每一活动件22靠近弹性束环21一端的横截面积大于活动件22远离弹性束环21一端的横截面积。
51.在本实施例中，活动件22靠近弹性束环21一端的横截面积大于活动件22远离弹性束环21一端的横截面积，比如活动件22的形状可为楔形，如此，活动件22面向弹性束环21的一段与弹性束环21具有较大的接触面积，能够提升活动件22与弹性束环21之间配合的紧密性和可靠性；活动件22远离弹性束环21的一端横截面积较小，活动件22远离弹性束环21的一端能够对扩张关口221内的待扩张管材施加足够大的压力，保证弹性束环21与待扩张管材之间的抵接配合稳定可靠，使待扩张管材膨胀扩张时，活动件22能够随即移动，并带动弹性束环21产生适应性形变，提升待扩张管材扩张的及时性和稳定性。
52.在本实施例中，所述管材扩张模具100还包括一与扩张座1贯通的扩张腔体102，所述扩张腔体102包括筒状本体、位于筒状本体内中央区域的扩张通道102d和安设在筒状本体上与扩张通道102d连通的进气孔102a和抽气孔102b。所述管胚900从扩张通道102d输出。所述筒状本体内还设有多个环绕所述扩张通道102d的间距布置的气隙通道102c，所述进气孔102a和抽气孔102b通过气隙通道102c与所述扩张通道102d相贯通。当管胚900在扩张腔体102内时，所述管胚900的外壁和扩张腔体102的内壁将形成一层气膜以防止管胚900粘连在扩张腔体102内。所述抽气孔102b的气流量大于进气孔102a的气流量。通过进气孔102a和抽气孔102b调整扩张通道102d的负压，将位于管胚900外壁的外周侧的气体通过气隙通道102c抽离。所述气隙通道102c等间距的布置。另外，所述筒状本体内还设有连通相邻气隙通道102c的气道102e，所述气道102e位于远离所述扩张通道102d的方向布置。在本实施例中，所述气隙通道102c临近管胚900的通道间距很小，弹性的管壁不会被抽吸到气隙通道102c内。在本实施例中，所述气隙通道102c呈环形围绕扩张通道102d的间隙片状。当然，所述气隙通道102c也可设计成多个呈阵列排布的通孔。
53.在本发明的一实施例中，如图1所示，容置槽的底壁设有定位孔111；弹性束环21设有定位部212，定位部212至少部分容纳并限位于定位孔111内。
54.在本实施例中，弹性束环21位于容置腔内时，弹性束环21上的定位部212容纳并限位于定位孔111内，以使弹性束环21在容置腔内定位，避免弹性束环21在产生弹性形变时，弹性束环21在容置槽内移动，保证管材扩张的稳定性。其中，定位部212可为弹性束环21上的一凸起结构，定位部212可与弹性束环21一体成型，弹性束环21也可采用弹性材质制成，以使弹性束环21发生弹性形变时，定位部212也可对应产生一定的弹性形变，来允许弹性束圈随管材的扩张产生适应性弹性形变，保证管材扩张的及时性和可靠性。
55.在本发明的一实施例中，如图1所示，扩张座1设有入料孔112，入料孔112与扩张关口221同轴设置并连通。
56.在本实施例中，入料孔112用于供待扩张管材进入容置槽和扩张关口221内，入料孔112的孔径可略大于待扩张管材，如此通过入料孔112可实现待扩张管材向本管材扩张模具内进料。
57.在本发明的一实施例中，如图1所示，弹性束环21的材质为橡胶和硅胶中的一种；且/或，活动件22的材质为不锈钢。
58.在本实施例中，橡胶和硅胶材质易于获取，且具有一定的弹性，能够对膨胀扩张中的管材进行良好的约束，同时橡胶和硅胶的结构稳定，耐腐蚀，使用寿命长，有利于降低弹性束环21的损坏和更换频率，提升本管材扩张模具的使用寿命。
59.不锈钢材质具有不易生锈，结构强度高的特性，活动件22采用不锈钢材质制成时，能够提升活动件22的结构刚性，使活动件22能够在待扩张管材扩张时及时移动，并带动弹性束环21产生相应的形变，同时也使活动件22具有较长的使用寿命。
60.在本发明的一实施例中，如图1所示，扩张座1包括盖板11和环座12；盖板11设于环座12的一端，并与环座12围合形成容置槽。在本发明的一实施例中，扩张模具还包括输送座3；所述输送座3位于所述扩张座1和所述扩张腔体102之间，所述输送座3设有与所述扩张孔211和扩张通道102d相连通的输送腔31。
61.在本实施例中，盖板11和环座12可通过卡接、插接等配合方式可拆卸连接，也可通
过螺接、粘接等方式进行连接。环座12为环形结构，盖板11盖设于环座12一端的端口处，并与环座12围合形成容置槽。
62.输送座3用于将扩张关口221内已扩张的管材向下一级加工程序转移，输送座3可通过螺接等方式与扩张座1连接。经过扩张程序后的管材由扩张关口221进入到输送腔31内，并通过输送腔31向下一级加工程序转移，实现多管材的不间断扩张和输送，有利于提升批量管材的扩张加工效率。输送座3的材质可为金属材质，比如不锈钢等，以使输送座3具有较高的结构强度，提升输送座3的形状稳定性和耐用性，保证输送座3能够对扩张后的管材进行稳定输送。输送腔31可为贯穿设置于输送座3上的腔体结构，输送腔31可为圆柱形腔体，以与圆形管材相适配，对圆形管材进行可靠的输送。
63.此外，本发明还提出一种管材扩张设备，管材扩张设备包括上述的管材扩张模具。
64.在本实施例中，本管材扩张设备可包括上述实施例中的管材扩张模具和预热装置，预热装置位于扩张座1背向输送座3的一侧，预热装置用于加热管材，使管材易于扩张成型。
65.值得指出的是，本管材扩张设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
66.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。