[發明專利]機械式管件脹形裝置

有效

• 申請號: 200910053514.2
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101927299A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 黃金湘;張琪;李悅生;趙宗德;蘇冬梅;陸子毅;周嘉華
• 申請（專利權）人: 上海交運股份有限公司汽車零部件分公司
• 主分類號: B21D39/08
• 分類號: B21D39/08;B21D26/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 鐘玉敏;雷紹寧

技術領域

本發明涉及一種空心管件內高壓脹形裝置，具體地說是一種機械式管件脹形裝置。

背景技術

進入20世紀90年代，由于燃料和原材料成本的原因及環保法規對廢氣排放的嚴格限制，使汽車結構的輕量化顯得日益重要。除了采用輕體材料外，減輕重量的另一個重要途徑就是在結構上采用以空代實和變截面等強構件，即對于承受以彎曲或扭轉載荷為主的構件，采用空心結構既可以減輕重量、節約材料，又可以充分利用材料的強度和剛度。管件的內高壓成形正是在這樣的背景下開發出來的一種制造空心輕體構件的先進制造技術。此項技術在歐美發達國家已得到廣泛的研究和應用，尤其是在汽車領域的應用，其成形內壓力一般為200～400Mpa，對于特殊的零件其成形內壓力可達1000Mpa，這根據加工材料的屈服強度、塑性、管厚和要求脹形量以及零件的最終形狀要求而定。

簡單的成形過程就是通過加壓裝置對封閉在模腔中內部充滿液體的管件施加一定的壓力，使液體具有極高內壓力并流動，迫使管壁向內腔形狀的空間流動而成形，最高的內壓可以達到4000MPa。國內汽車行業首先接觸到的主要是德國公司的產品，因此習慣稱這種成形技術為內高壓脹形。管件內高壓成形技術的關鍵就在于：控制壓力介質在高壓下的流動狀態，包括應力的分布、粘滯度、變形后的響應、層流的擾動等與關鍵的成形力有關。而關鍵成形力FU包括對模力FZ、摩擦力FR以及密封力FD，并且：FU＝FZ+FR+FD。其中對模力FZ＝工件投影面積×最高內壓力。而對中空的細長工件成形時，長度方向材料會有塑性變形，則作用在工件末端的軸向力會因為作用於整個部件的摩擦力而減少，就必須提高軸向力。當軸向力超過關鍵成形力FU時，便會出現管壁不規則壓縮的不穩定現象。

目前現有的管件內高壓脹形主要采用大噸位液壓機設備脹形，不僅設備引進成本高，而且對生產能耗和現場場地的要求也高。

因此設計出一種可以替代大噸位液壓機實現空心管件變截面脹形的工藝裝備，以降低設備購置成本，提高生產效率，成為本領域技術人員迫切需要解決的技術難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題一種成本低、效率高，且能替代現有的大噸位液壓機實現空心管件脹形的機械式管件脹形裝置，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明解決技術問題的技術方案如下：

一種機械式管件脹形裝置，包括機架主體、主壓力油缸、上模塊、下模塊、密閉液壓注頭、液壓系統、夾緊控制開關和電控系統，所述密閉液壓注頭設置在上模塊和下模塊的左右兩側，其特征在于，還包括曲臂連桿機構和導向機構，所述曲臂連桿機構分別與主壓力油缸、機架主體和上模塊鉸接；所述導向機構一端與機架主體固定連接，另一端與上模塊固定連接。

由以上公開的技術方案可知，本發明由主壓力油缸通過機械式的機構——曲臂連桿機構，將壓力穩定并放大到上模塊上增強了脹形時的合模力并注入液壓油以完成工藝。開始工作時，通過電控系統打開模具，先將同截面的彎管或者直管通過型面的定位放入脹形模具中定位，模具下型腔始終浸沒在油中，放入下型腔的管子自然注滿了油。再打開主壓力油缸的液壓開關，釋放壓力，通過高精度的導向機構傳輸，此時曲臂連桿機構的上端在主壓力油缸的壓力下向下移動，直至活動連桿的位置由原來的法向狀態轉化成橫向位置，而另兩個連桿位置則成為一直線并與固定在設備箱體上的最大的兩根承重固定軸承在同一線，將主壓力油缸壓力完全傳導在上模塊，并有曲臂連桿機構承擔了額外的反作用力，數倍放大了主缸的壓力，而當主壓力油缸的行程到位后，恰好是脹形模具的合模狀態，此時啟動液壓夾緊系統，使液壓注頭到模具的兩端預留空間內，該距離的長度可以用來調節加壓過程中的壓力持續性，增加模腔的密閉性，當液壓注頭壓緊后，上述主壓力油缸的行程，導向機構行程及液壓注頭的到位情況完全由高精度傳感器的反饋信號來控制，整個電控系統的自動化率高，有效的提高了生產效率，在得到所有傳感器的到位反饋信號后，液壓系統便自動向模腔內注入高壓，直至空心管件的材料變形，慢慢的貼合到脹形模具的型腔上，最終完成脹形工藝，在模腔內的壓力達到預設值后并保壓一定時間后，液壓系統及主缸的壓力系統都將斷開，整個替代大噸位壓力機合模力的系統將反向運動，模具也將被打開，完成脹形的變截面管件將浮上液壓油缸，而當所有傳感器反饋向上到位信號后，操作者便可安全地將管件取出。

本發明機械式管件脹形裝置具有如下優點：

1.適用于汽車各類管件內增壓脹形，成本低，成型質量穩定尺寸精度有保證。

2.設備初期投入及生產費用低，可大幅縮減生產場地面積。

3.生產能耗低，生產效率明顯提高。