大口徑三通管鎖扣式剛性塑性復(fù)合脹形成型模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于管材無切削加工技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種大口徑三通管鎖扣式剛性塑性復(fù)合脹形成型模具。
【背景技術(shù)】
[0002]管材脹形的種類很多，主要分為剛性脹形和軟模脹形兩類。剛性凸模脹形僅適用于形狀和尺寸精度要求不高的軸對(duì)稱脹形件的脹形加工。利用液體、氣體或彈性體作為傳壓介質(zhì)進(jìn)行脹形時(shí)，通稱為軟模脹形。液體可用油、乳化液或水，彈性體通常采用聚氨酯橡膠或天然橡膠。石蠟由于具有易于呈固體或液體狀的獨(dú)特特點(diǎn)，且可回收重復(fù)利用，也將其作為脹形傳壓介質(zhì)，并已在生產(chǎn)中取得了良好的技術(shù)效果。因此，根據(jù)傳壓介質(zhì)的不同，軟模脹形又可分為液壓脹形、氣壓脹形、橡膠脹形和石蠟脹形等。軟模脹形和剛性模脹形相比，特別適合于各種形狀復(fù)雜管件加工，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]在三通管脹形工藝中，管坯內(nèi)表面需作用非常大的脹形壓力。根據(jù)脹形壓力的產(chǎn)生方法和脹形沖頭的數(shù)目及結(jié)構(gòu)的不同，可把三通管塑性成形的方法相應(yīng)的分為三種:液體介質(zhì)擠壓脹形、塑性介質(zhì)復(fù)合沖頭擠壓脹形和塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓脹形三種。
[0004]如圖1所示，為現(xiàn)有的一種三通管液體介質(zhì)擠壓脹形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。該三通管液體介質(zhì)擠壓脹形模具由兩半模組成，管坯置于其中，內(nèi)部的液體通過專門的增壓系統(tǒng)提供內(nèi)壓力，其壓力值的大小與左右兩個(gè)沖頭的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，由左右沖頭提供擠壓力，平衡沖頭提供支管端部的平衡力，通過這三個(gè)力的協(xié)調(diào)作用，可使管坯在超高壓靜水壓力下脹形成形。該方法由于脹形壓力場(chǎng)分布最為均勻穩(wěn)定，所成形的產(chǎn)品質(zhì)量最好，但所需脹形壓力較大，需數(shù)百甚至數(shù)千兆帕，而普通液壓栗只能產(chǎn)生約30MPa的壓力，故需配置增壓系統(tǒng)，對(duì)控制技術(shù)的要求也很高，設(shè)備較昂貴。另外，液體介質(zhì)擠壓脹形成形不能應(yīng)用于如中碳鋼、大尺寸厚壁件等需要加熱以提高塑性、減小抗力的脹形加工。
[0005]如圖2所示，為現(xiàn)有的一種塑性介質(zhì)復(fù)合沖頭擠壓脹形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。該脹形模具的沖頭為一臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，可對(duì)介質(zhì)和管壁兩端分別施壓。擠壓脹形時(shí)，沖頭前端首先進(jìn)入管坯內(nèi)對(duì)塑性介質(zhì)施壓，使支管模腔對(duì)應(yīng)管壁隆起產(chǎn)生脹形，當(dāng)沖頭臺(tái)階與管坯接觸時(shí)，產(chǎn)生擠壓力，管坯在內(nèi)壓力和擠壓力的共同作用下產(chǎn)生塑性變形，使支管不斷增長(zhǎng)。
[0006]該脹形成形方法除具有沖頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需設(shè)備和裝置較少、操作便利等優(yōu)點(diǎn)外，還具有制件的壁厚比較均勻穩(wěn)定、變化幅度不大的優(yōu)點(diǎn)。由于擠壓沖頭、凹模、管坯及脹形介質(zhì)的尺寸關(guān)系決定著脹形的初始?jí)毫Γ虼嗽诔尚芜^程中，脹形壓力的調(diào)整較為困難，只能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行，主要是通過告便擠壓沖頭的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)管坯的尺寸、材料及模具等方面的要求較為嚴(yán)格，使用中有很大的局限性。
[0007]如圖3所示，為現(xiàn)有的一種塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓脹形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。該脹形模具的內(nèi)壓力由脹形沖頭擠壓脹形介質(zhì)產(chǎn)生，其數(shù)值與擠壓沖頭無關(guān)而由脹形沖頭的運(yùn)動(dòng)決定。脹形壓力的產(chǎn)生機(jī)理與塑性介質(zhì)復(fù)合沖頭擠壓脹形成形相似，二者的區(qū)別主要在于擠壓沖頭與脹形沖頭是否為一體。在塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓成形方法中，擠壓沖頭和脹形沖頭通過復(fù)合油缸驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分離。
[0008]與塑性介質(zhì)復(fù)合沖頭擠壓脹形成形相比較，塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓脹形模具的脹形沖頭的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，并需增添一套驅(qū)動(dòng)脹形沖頭運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
[0009]與液體介質(zhì)擠壓脹形方式相比，塑性介質(zhì)分離沖頭擠壓脹形雖然沖頭運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，但避免了昂貴的液壓增壓系統(tǒng)，因此具有設(shè)備投資較小，并且生產(chǎn)率高、成形效果好的優(yōu)點(diǎn)，但其還存在沖頭的使用壽命較低、模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、且不能應(yīng)用于管坯尺寸太小的場(chǎng)入口 ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種大口徑三通管鎖扣式剛性塑性復(fù)合脹形成型模具，不僅能夠滿足三通管的脹形成形要求，而且同時(shí)結(jié)合剛性脹形和液壓脹形，能夠較好地控制三通管脹形變形的全過程。
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0012]—種大口徑三通管鎖扣式剛性塑性復(fù)合脹形成型模具，包括上半模和下半模，所述上半模和下半模之間設(shè)有呈圓管狀的成形型腔，所述成形型腔的兩端分別安裝有與其滑動(dòng)配合的脹形擠壓沖頭，所述下半模上設(shè)有軸線與所述成形型腔的軸線垂直相交的支管成形腔，所述支管成型腔內(nèi)安裝有平衡沖頭，兩個(gè)所述脹形擠壓沖頭之間設(shè)有剛性脹形內(nèi)模，所述剛性脹形內(nèi)模包括分別位于兩端的推桿，兩根所述推桿之間設(shè)有與所述支管成型腔配合并用于驅(qū)動(dòng)管坯脹形變形的成形內(nèi)模塊，所述成形內(nèi)模塊與兩根所述推桿之間通過雙鉸連桿相連，所述推桿的軸線與所述成形型腔的軸線平行并分別滑動(dòng)配合安裝在對(duì)應(yīng)的所述脹形擠壓沖頭內(nèi)，且其中一根推桿上設(shè)有鎖扣式快速拆卸連接結(jié)構(gòu)；
[0013]設(shè)有所述鎖扣式快速拆卸連接結(jié)構(gòu)的所述推桿分體設(shè)置為靠近所述剛性脹形內(nèi)模的推桿內(nèi)側(cè)段和遠(yuǎn)離所述剛性脹形內(nèi)模的推桿外側(cè)段，所述推桿外側(cè)段面向所述推桿內(nèi)側(cè)段的端面上設(shè)有中心孔，所述中心孔內(nèi)與其滑動(dòng)配合設(shè)有滑動(dòng)推桿，所述滑動(dòng)推桿面向所述剛性脹形內(nèi)模的一端環(huán)形均布鉸接設(shè)有機(jī)械卡扣，所述推桿外側(cè)段的端面上與所述機(jī)械卡扣--對(duì)應(yīng)設(shè)有讓位凹槽，所述讓位凹槽內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述機(jī)械卡扣的中部旋轉(zhuǎn)配合套裝在所述轉(zhuǎn)軸上，所述推桿內(nèi)側(cè)段面向所述推桿外側(cè)段的端部外周壁上設(shè)有卡槽，所述機(jī)械卡扣上設(shè)有與所述卡槽配合的卡鉤；所述滑動(dòng)推桿上套裝設(shè)有位于所述中心孔內(nèi)并用于將所述其推出所述中心孔的彈簧，所述推桿內(nèi)側(cè)段面向所述推桿外側(cè)段的端面上設(shè)有與所述中心孔配合并用于將所述滑動(dòng)推桿推向所述中心孔內(nèi)的凸起。
[0014]進(jìn)一步，所述推桿與所述脹形擠壓沖頭之間設(shè)有高壓密封結(jié)構(gòu)。
[0015]進(jìn)一步，所述脹形擠壓沖頭與所述成形型腔之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。
[0016]進(jìn)一步，兩個(gè)所述平衡彈簧的阻尼系數(shù)相等。
[0017]進(jìn)一步，所述輔助液壓缸為多級(jí)液壓缸，所述多級(jí)液壓缸包括輔助活塞桿和至少兩級(jí)層疊套裝在一起并呈伸縮結(jié)構(gòu)的輔助液壓缸缸體，所述輔助活塞桿套裝在最內(nèi)層的輔助液壓缸缸體上，位于最外層的輔助液壓缸缸體與輔助活塞桿之間組成無桿腔，位于最內(nèi)層的輔助液壓缸缸體與輔助活塞桿之間組成活塞桿腔，相鄰兩級(jí)液壓缸缸體之間組成分級(jí)油腔，所述無桿腔、活塞桿腔和分級(jí)油腔上均設(shè)有與液壓源相連的油口 ；位于最外層的所述輔助液壓缸缸體固定安裝在所述平衡桿上，所述輔助活塞桿與所述成形內(nèi)模塊固定連接。
[0018]進(jìn)一步，相鄰兩級(jí)液壓缸缸體之間以及輔助活塞桿與最內(nèi)層液壓缸缸體之間，位于外層的液壓缸缸體的頂部設(shè)有徑向向內(nèi)延伸的內(nèi)擋環(huán)，位于內(nèi)層的液壓缸缸體/輔助活塞桿的底部設(shè)有徑向向外延伸的并與內(nèi)擋環(huán)配合的外擋環(huán)，所述內(nèi)擋環(huán)與內(nèi)層液壓缸缸體的外周壁之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述外擋環(huán)與外層液壓缸缸體的內(nèi)周壁之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。
[0019]進(jìn)一步，設(shè)置在所述活塞桿腔和分級(jí)油腔上的油口設(shè)置在所述內(nèi)擋環(huán)上。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:
[0021]本發(fā)明的大口徑三通管鎖扣式剛性塑性復(fù)合脹形成型模具，通過在兩個(gè)脹形擠壓沖頭之間設(shè)置剛性脹形內(nèi)模，使用時(shí)，將管坯安放在成形型腔內(nèi)，將剛性脹形內(nèi)模對(duì)應(yīng)安裝在管坯內(nèi)，管坯的兩端分別利用脹形擠壓沖頭壓緊密封，并在管坯內(nèi)注滿液體介質(zhì)；脹形時(shí)，驅(qū)動(dòng)脹形擠壓沖頭對(duì)管坯施加軸向的擠壓力，并驅(qū)動(dòng)兩端的推桿同步相向運(yùn)動(dòng)，由于推桿占據(jù)了管坯內(nèi)部空間，進(jìn)而導(dǎo)致液體介質(zhì)的壓力增大，對(duì)管坯施加液體脹形壓力；另外，推桿的運(yùn)動(dòng)還會(huì)帶動(dòng)成形內(nèi)模塊向支管成型腔運(yùn)動(dòng)，成形內(nèi)模塊向管坯的脹形變形區(qū)域施加剛性脹形力，在剛性脹形力和液體脹形壓力的共同作用下，驅(qū)動(dòng)管坯脹形變形，進(jìn)而成形為三通管；通過設(shè)置輔助壓力機(jī)構(gòu)，在管坯脹形變形的初始階段，由于雙鉸連桿與管坯軸線的夾角很小，由推桿推力轉(zhuǎn)換為對(duì)成形內(nèi)模塊的垂直于管坯軸線的垂直分力較小，而輔助壓力機(jī)構(gòu)的壓力作用可直接作用在成形內(nèi)模塊上，與垂直分力和液體脹形壓力共同作用，能夠更好地驅(qū)動(dòng)管坯脹形變形，即能夠滿足大口徑三通管的