[發明專利]大口徑液控式三通管剛性塑性復合脹形成型模具

在審

• 申請號: 201510346984.3
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN105268812A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 劉勝利
• 申請（專利權）人: 新昌縣航達機械制造有限公司
• 主分類號: B21D26/037
• 分類號: B21D26/037;B21D26/047;B21D26/041
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術領域

本發明屬于管材無切削加工技術領域，具體的涉及一種大口徑液控式三通管剛性塑性復合脹形成型模具。

背景技術

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進行脹形時，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特特點，且可回收重復利用，也將其作為脹形傳壓介質，并已在生產中取得了良好的技術效果。因此，根據傳壓介質的不同，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雜管件加工，具有明顯的技術經濟效益。

在三通管脹形工藝中，管坯內表面需作用非常大的脹形壓力。根據脹形壓力的產生方法和脹形沖頭的數目及結構的不同，可把三通管塑性成形的方法相應的分為三種：液體介質擠壓脹形、塑性介質復合沖頭擠壓脹形和塑性介質分離沖頭擠壓脹形三種。

如圖1所示，為現有的一種三通管液體介質擠壓脹形模具的結構示意圖。該三通管液體介質擠壓脹形模具由兩半模組成，管坯置于其中，內部的液體通過專門的增壓系統提供內壓力，其壓力值的大小與左右兩個沖頭的運動無關，由左右沖頭提供擠壓力，平衡沖頭提供支管端部的平衡力，通過這三個力的協調作用，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分布最為均勻穩定，所成形的產品質量最好，但所需脹形壓力較大，需數百甚至數千兆帕，而普通液壓泵只能產生約30MPa的壓力，故需配置增壓系統，對控制技術的要求也很高，設備較昂貴。另外，液體介質擠壓脹形成形不能應用于如中碳鋼、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。

如圖2所示，為現有的一種塑性介質復合沖頭擠壓脹形模具的結構示意圖。該脹形模具的沖頭為一臺階形結構，可對介質和管壁兩端分別施壓。擠壓脹形時，沖頭前端首先進入管坯內對塑性介質施壓，使支管模腔對應管壁隆起產生脹形，當沖頭臺階與管坯接觸時，產生擠壓力，管坯在內壓力和擠壓力的共同作用下產生塑性變形，使支管不斷增長。

該脹形成形方法除具有沖頭結構簡單、所需設備和裝置較少、操作便利等優點外，還具有制件的壁厚比較均勻穩定、變化幅度不大的優點。由于擠壓沖頭、凹模、管坯及脹形介質的尺寸關系決定著脹形的初始壓力，因此在成形過程中，脹形壓力的調整較為困難，只能在一定范圍內進行，主要是通過告便擠壓沖頭的結構實現。因此，對管坯的尺寸、材料及模具等方面的要求較為嚴格，使用中有很大的局限性。

如圖3所示，為現有的一種塑性介質分離沖頭擠壓脹形模具的結構示意圖。該脹形模具的內壓力由脹形沖頭擠壓脹形介質產生，其數值與擠壓沖頭無關而由脹形沖頭的運動決定。脹形壓力的產生機理與塑性介質復合沖頭擠壓脹形成形相似，二者的區別主要在于擠壓沖頭與脹形沖頭是否為一體。在塑性介質分離沖頭擠壓成形方法中，擠壓沖頭和脹形沖頭通過復合油缸驅動，實現分離。

與塑性介質復合沖頭擠壓脹形成形相比較，塑性介質分離沖頭擠壓脹形模具的脹形沖頭的結構和運動較為復雜，并需增添一套驅動脹形沖頭運動的機構。

與液體介質擠壓脹形方式相比，塑性介質分離沖頭擠壓脹形雖然沖頭運動較為復雜，但避免了昂貴的液壓增壓系統，因此具有設備投資較小，并且生產率高、成形效果好的優點，但其還存在沖頭的使用壽命較低、模具結構較復雜、且不能應用于管坯尺寸太小的場合。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種大口徑液控式三通管剛性塑性復合脹形成型模具，不僅能夠滿足三通管的脹形成形要求，而且同時結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。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種大口徑液控式三通管剛性塑性復合脹形成型模具，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配合的脹形擠壓沖頭，所述下半模上設有軸線與所述成形型腔的軸線垂直相交的支管成形腔，所述支管成型腔內安裝有平衡沖頭，兩個所述脹形擠壓沖頭之間設有剛性脹形內模，所述剛性脹形內模包括分別位于兩端的推桿，兩根所述推桿之間設有與所述支管成型腔配合并用于驅動管坯脹形變形的成形內模塊，所述成形內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配合安裝在對應的所述脹形擠壓沖頭內，所述脹形擠壓沖頭內設有脹形液入口和脹形液出口，其中一根推桿上設有快速拆卸連接結構；