一种胀型加工异型管件的方法及装置与流程

1.本发明涉及成型装置技术领域，特别是涉及一种胀型加工异型管件的方法及装置。


背景技术：

2.将高强钢管坯进行膨胀成型处理，使其成为波峰圆弧状的异型管件，是具有波峰异型管件的主要成型方法，现有技术中主要采用机械成型和胀型成型两种方式，其中机械成型形成的波峰极易开裂，次品率高；胀型成型尤其是液压成型形成的波峰为尖角，且异型管件各尺寸精度很低，不能满足加工需求。为此，需要研究出一种能够确保波峰成为圆弧状又不开裂，且精度较高的方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术中存在的异型管件加工形成的波峰不满足需求的问题，而提供一种胀型加工异型管件的方法。
4.本发明的另一个目的是提供一种胀型加工异型管件的装置。
5.为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
6.一种胀型加工异型管件的方法，包括以下步骤：
7.步骤1，将管坯放置到成型模具内；
8.步骤2，分别利用上下密封模块密封所述管坯的上下两端开口，形成密封空腔；
9.步骤3，给管坯的顶部施加压力f，带动管坯向下运动，同时向所述密封空腔内充气或充液，管坯内压升高，交替增大压力f以及管坯内压，直至管坯与成型模具内的形腔相贴合，完成成型形成圆形薄壁管状工件；
10.步骤4，泄压后拆卸上下密封模块，取下圆形薄壁管状工件。
11.本发明的另一方面，一种胀型加工异型管件的装置，包括成型模具、上密封模块、下密封模块、压力施加模块和内压增压模块，其中：
12.所述成型模具内部为与所述异型管件的形状相匹配的形腔；
13.所述上密封模块和所述下密封模块分别密封管坯的顶部开口和底部开口使其内部形成密封空腔；
14.所述压力施加模包括直径大于管坯内径的压块和向所述压块施加竖直方向压力的压力组件；
15.所述内压增压模块包括压力源、连接管道和形成在所述下密封模块或上密封模块上的密封通道，所述压力源、连接管道、密封通道和所述密封空腔依次密封连通。
16.在上述技术方案中，所述压块可匹配插入所述形腔内。
17.在上述技术方案中，所述成型模具包括可拆卸连接的下模具和上模具，所述下模具内部的下模腔与所述上模具内的上模腔对接形成所述模腔，与圆形薄壁管状工件的波峰相对应的模腔一半形成在下模腔的顶部，一半形成在上模腔的底部。
18.在上述技术方案中，所述上密封模块包括可拆卸连接的压板和顶板以及套装于压板上的橡胶圈，所述橡胶圈受所述顶板挤压密封所述圆形薄壁管状工件的顶部开口；
19.所述下密封模块包括可拆卸连接的带孔顶板和带孔压板以及套装于带孔压板上的橡胶圈，所述橡胶圈受所述带孔顶板挤压密封所述圆形薄壁管状工件的底部开口。
20.在上述技术方案中，所述带孔顶板上形成有第一止口结构，所述第一止口结构上套装一橡胶圈，所述压板上形成有第二止口结构，所述第二止口结构上套装一橡胶圈，所述带孔压板为带有孔道的截面为“t”形的圆台状结构，所述压板为截面为“t”形的圆台状结构。
21.在上述技术方案中，所述带孔压板上形成有贯穿的第一通道，所述带孔顶板上形成所述的密封通道，所述带孔顶板的下底面上形成有安装槽，所述安装槽与密封通道相连通，所述安装槽的内壁上形成螺纹，所述安装槽内嵌密封垫，所述连接管道穿过所述第一通道后利用锁紧螺栓锁紧于所述安装槽上，并通过密封垫实现与所述密封通道的密封连接。
22.在上述技术方案中，所述压力源为气体供给装置或液体供给装置。
23.在上述技术方案中，所述胀型加工异型管件的装置还包括底座，所述底座的顶部形成有安放所述成型模具的定位槽。
24.在上述技术方案中，所述压力施加模块包括固定于所述底座上的立柱、一端铰接于所述立柱顶部的压杆以及固定于所述压杆中部底面上的半球形块。
25.在上述技术方案中，所述底座为圆柱形底座，所述立柱通过固定螺栓固定于所述底座上，压杆与立柱通过铰链连接。所述底座的侧壁上形成供连接管道穿过的横向通道，所述底座的中心形成供连接管道穿过的中空通道。
26.本发明的另一方面，所述成型装置的成型方法，包括以下步骤：
27.步骤1，将管坯放置到成型模具内；
28.步骤2，分别利用上下密封模块密封所述管坯的上下两端开口，形成密封空腔；
29.步骤3，将压块置于管坯顶部，压力组件向给压块施加竖直方向压力，压块均匀的向管坯的顶部环壁施加压力f，带动管坯向下运动，同时内压增压模块向所述密封空腔内充气或充液增加管坯的内压，交替增大压力f和内压，直至管坯与成型模具内的形腔相贴合，完成成型得到圆形薄壁管状工件；
30.步骤4，当内压增压模块通过气压增压时，泄压后拆卸上下密封模块，取下圆形薄壁管状工件，当内压增压模块通过液压增压时，先将液体排出，再拆卸上下密封模块。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
32.1.本发明提供了一种利用胀型方式向外挤压管坯(胀型方式为气压胀型或液压胀型)，同时带动管坯一端轴向运动进行补偿的成型方法和成型装置，确保气压与补偿压力匹配变化，在管状工件内压升高过程中，上端的压力带动管状工件一端运动，起补偿管坯14变形的作用，最终管状工件与模具贴合后，保证了成型精度，获得不开裂的圆弧状波峰，降低了异型管件加工的次品率，提高加工质量。
33.2.本发明的成型装置结构简单，加工成本低，采用挤压橡胶圈的密封结构密封管坯14的两端开口，便于操作，且可有效保证密封度。采用压杆为管坯14提供轴向上的压力，可保证压力输出的稳定性。另外通过底座将模具和施力模块结合在一起，提高了操作的便利性。
附图说明
34.图1为一种胀型加工异型管件的装置的示意图；
35.图2为图1的局部放大图；
36.图3为应用本发明第一步：充气和下压补偿示意图；
37.图4为图3的局部放大图；
38.图5为应用本发明第二步：管坯14(管状工件)局部变形；
39.图6为应用本发明第三步：管坯14与模具贴合形成圆形薄壁管状工件。
40.图中：1-圆形底座，2-下模具，3-螺钉，4-上模具，5-立柱，6-压杆，7-螺栓，8-橡胶圈，9-带孔顶板，10-锁紧螺钉，11-密封垫,12-锁紧螺栓，13-带孔压板，14-管坯，15-气管，16-恒压泵，17-顶板，18-压板，19-压块，20-第一通道，21-密封通道。
具体实施方式
41.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.实施例1
43.一种胀型加工异型管件的方法，包括以下步骤：
44.步骤1，将管坯14放置到成型模具内；
45.步骤2，分别利用上下密封模块密封所述管坯14的上下两端开口，形成密封空腔；
46.步骤3，给管坯14的顶部施加压力f，带动管坯14向下运动，同时向所述密封空腔内充气或充液，管坯14内压升高，交替增大压力f以及内压，直至管坯14与成型模具内的形腔相贴合，完成成型形成圆形薄壁管状工件；
47.步骤4，泄压后拆卸上下密封模块，取下圆形薄壁管状工件。
48.交替增大压力f和管坯14内压，可确保内压与补偿压力匹配变化，在管坯14(管状工件)内压升高过程中，上端的压力带动管状工件一端运动，起补偿管坯14变形的作用，最终管状工件与模具贴合后，保证了成型精度，获得不开裂的圆弧状波峰。
49.以气压增大管坯内压为例，根据压力f＝ps，p为气体压强，s为横截面积。每次增大f，使轴向补偿0.5mm，停止补偿；根据f＝ps，随之增大p。
50.实施例2
51.一种胀型加工异型管件的装置，包括成型模具、上密封模块、下密封模块、压力施加模块和内压增压模块，其中：
52.所述成型模具内部为与所述异型管件的形状相匹配的形腔；
53.所述上密封模块和所述下密封模块分别密封管坯14的顶部开口和底部开口使其内部形成密封空腔；
54.所述压力施加模包括直径大于管坯14内径的压块19和向所述压块19施加竖直方向压力的压力组件；
55.所述内压增压模块包括压力源、连接管道15和形成在所述下密封模块或上密封模块上的密封通道，所述压力源、连接管道15、密封通道和所述密封空腔依次密封连通。
56.所述成型装置的成型方法，包括以下步骤：
57.步骤1，将管坯14放置到成型模具内；
58.步骤2，分别利用上下密封模块密封所述管坯14的上下两端开口，形成密封空腔；
59.步骤3，将压块19置于管坯14顶部，压力组件向给压块19施加竖直方向压力，压块19均匀的向管坯14的顶部环壁施加压力f，带动管坯14向下运动，同时内压增压模块向所述密封空腔内充气或充液增加管坯14的内压，交替增大压力f和内压，直至管坯14与成型模具内的形腔相贴合，完成成型得到圆形薄壁管状工件；
60.步骤4，当内压增压模块通过气压增压时，泄压后拆卸上下密封模块，取下圆形薄壁管状工件，当内压增压模块通过液压增压时，先将液体排出，再拆卸上下密封模块。
61.更为优选的，所述压块19可匹配插入所述形腔内，压块19受压力作用在形腔内竖直向下，型腔对于压块19而言可起到导向的作用。
62.实施例3
63.作为优选的，所述成型模具包括下模具2和上模具4，所述下模具2和上模具4通过螺钉3紧固。所述下模具2和上模具4通过两处螺钉3连接时，所述下模具2内部的下模腔与所述上模具4内的上模腔对接形成所述模腔，与圆形薄壁管状工件的波峰相对应的模腔一半形成在下模腔的顶部，一半形成在上模腔的底部。
64.作为优选的，所述上密封模块包括可拆卸连接的压板18和顶板17以及套装于压板18上的橡胶圈8，所述橡胶圈8受所述顶板17挤压密封所述圆形薄壁管状工件的顶部开口。所述压板18和顶板17通过位于中心的锁紧螺钉10相连接，锁紧螺钉10锁紧后，压板18和顶板17挤压橡胶圈8，起到密封作用。
65.所述下密封模块包括可拆卸连接的带孔顶板9和带孔压板13以及套装于带孔压板13上的橡胶圈8，所述橡胶圈8受所述带孔顶板9挤压密封所述圆形薄壁管状工件的底部开口。所述带孔顶板9和带孔压板13通过位于中心的锁紧螺钉10相连接，锁紧螺钉10锁紧后，带孔压板13和带孔压板9挤压橡胶圈8，起到密封作用。
66.更进一步的，所述带孔顶板9上形成有第一止口结构，所述第一止口结构上套装一橡胶圈8，所述压板18上形成有第二止口结构，所述第二止口结构上套装一橡胶圈8，所述带孔压板13为带有孔道的截面为“t”形的圆台状结构，所述压板18为截面为“t”形的圆台状结构。
67.更为优选的，所述带孔压板13上形成有贯穿的第一通道20，所述带孔顶板9上形成有贯穿的密封通道21，所述带孔顶板9的下底面上形成有安装槽，所述安装槽与密封通道21相连通，所述安装槽的内壁上形成螺纹，所述安装槽内嵌密封垫11，所述连接管道15穿过所述第一通道20后利用锁紧螺栓12锁紧于所述安装槽上，并通过密封垫11实现密封。
68.锁紧螺栓12内部为空心结构以固定连接管道15的端部，锁紧螺栓12旋入安装槽内时压紧密封垫11，使得密封通道和所述连接管道15形成密封连通的气道。所述安装槽的直径大于所述密封通道的直径，密封垫11嵌入安装槽与密封通道之间的位置处。
69.为了稳定升压，所述压力源为气体供给装置或液体供给装置，更优选的，所述压力源为恒压泵16。
70.为了便于施加压力，所述胀型加工异型管件的装置还包括底座1，所述底座1的顶部形成有安放所述成型模具的定位槽。所述定位槽的内径与所述成型模具底部外径相当，对成型模具进行定位。
71.所述压力施加模块包括固定于所述底座1上的立柱5、一端铰接于所述立柱5顶部
的压杆6以及固定于所述压杆6中部底面上的半球形块。手动下压压杆6时，半球形块通过压块19给所述圆形薄壁管状工件施加压力。
72.更为优选的，所述底座1为圆柱形底座，所述立柱5通过固定螺栓7固定于所述底座1上，压杆6与立柱5通过铰链连接。所述底座1的侧壁上形成供连接管道15穿过的横向通道，所述底座1的中心形成供连接管道15穿过的中空通道。连接管道15的一端连接在恒压泵16上，另一端通过横向通道、中空通道后连接至下密封模块上。
73.本实施例的工作流程如下：
74.步骤1，使用螺钉3连接上模具4和下模具2；
75.步骤2，将管坯14放置到上模具4和下模具2中间的空腔内；
76.步骤3，将带孔压板13和带孔顶板9置入管坯14内底部，使用锁紧螺钉10连接带孔压板13和带孔顶板9，挤压橡胶圈8，橡胶圈8与管坯14的内壁贴合，实现管坯14下端的密封；
77.将顶板17置于管坯14内使其位于带孔顶板9上，再利用锁紧螺钉10将压板18锁紧在顶板17上，锁紧过程中挤压套装于压板18上的橡胶圈8，橡胶圈8与管坯14的内壁贴合，实现管坯14上端的密封；
78.步骤4，将组装好的上模具4、下模具2以及管坯14共同放置于圆形底座1上；
79.步骤5，将压块19放置于管坯14上端，如图1所示；
80.步骤6，给压杆6的一端施加压力f，如图3所示，同时操作恒压泵16向连接管道15内增压。交替增大压力f和气管内的压力。至气管内的压力达到设定值(设定值约20mp，根据实际工况略有波动)。管坯14局部变化情况如图4、图5和图6所示，管坯14局部凸起并填充上模具4和下模具2构成的形腔，并与模具贴合，形成圆形薄壁管状工件；为了直观观测连接管道15内的压力，在所述连接管道15上装配气压表；
81.步骤7，泄压后拆卸各件，取下圆形薄壁管状工件。
82.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
83.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
84.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。