[發(fā)明專利]一種大直徑波紋管振動成形裝置及方法

有效

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• 申請日: 2016-07-14
• 公開（公告）號: CN106040811B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 曹秒艷;趙長財;董國疆;左苗苗;王鵬
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21D15/06
• 分類號: B21D15/06
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發(fā)明涉及金屬管材的加工，特別是涉及一種大直徑波紋管成形裝置及方法。

背景技術

金屬波紋管可以作為補償和減震元件吸收熱脹冷縮以及震動引起的尺寸變化，已經廣泛應用于儀器儀表、航空、微型電機、石油化工和汽車工業(yè)等領域。金屬波紋管是由直管加工而成，其主要成形方法包括：機械成形、橡膠成形(彈性模成形)、液壓成形、焊接成形。其中機械成形包括滾壓成形、旋壓成形。

長期的生產實踐證明，機械成形尤其是滾壓成形雖能實現大波高波紋管的生產，但加工質量不穩(wěn)定，受操作人員技術水平的影響較大，由于成形過程中每個波形都是沿周向逐漸成形，存在局部應力及表面硬化不均的現象；橡膠成形雖能實現軸向壓縮補償變形區(qū)的材料，壁厚變化不大，波形尺寸穩(wěn)定，但不能實現大波高波紋管的生產；液壓成形雖能實現大波高波紋管的生產且波紋管表面不容易產生劃傷等表面質量問題，生產效率高，尤其是多波一次成形，但波紋管壁厚變化較大且波形尺寸不穩(wěn)定，很容易出現成形尺寸不符合要求的情況。總之，現有大波高波紋管的成形方法均不能保證其成形的質量。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在綜合現有各成形工藝方法，提出一種新的金屬波紋管成形工藝方法以提高大波高波紋管尺寸穩(wěn)定性及表面質量。

本發(fā)明目的通過下述技術方案來實現：

一種大直徑波紋管振動成形裝置，主要由芯軸、波紋芯模、連接盤、成形輪、支撐架、振動裝置組成，所述波紋芯模套裝于芯軸上，并通過芯軸和連接盤連接成一個整體模具，在管坯的兩個端部具有夾持固定用的夾爪，所述成形輪安裝在支撐架上并分布于管坯外側，所述振動裝置安裝在支撐架尾部；所述波紋芯模的波紋型面由多個間距相同的波紋組成，所述波紋芯模的波紋型面與成形波紋管內表面波紋型面相吻合，所述成形輪的外輪廓曲面與成形波紋管的波紋相配合，成形時啟動振動裝置并通過成形輪對管坯表面施加徑向振動激勵，成形輪先徑向進給，當成形輪與波紋芯模的波紋共同作用使管坯形成波紋后，再進行軸向移動，直至一個波紋完成，然后徑向退出，軸向進給一個波紋間距后進行下一個波紋的成形，如此循環(huán)直至所有波紋成形完畢。

所述芯軸一端部帶有法蘭，法蘭上加工有通孔，另一端部加工有螺紋孔，且沿軸向加工有一平面，該平面由芯軸頭部一直貫穿至法蘭根部；所述波紋芯模可根據需要沿軸向分成三塊或三塊以上的分瓣結構，每塊芯模瓣兩端均開有螺紋孔，其中一塊芯模瓣為底部平面、兩平行側面、頂部波紋型面，所述芯模瓣的底部平面與芯軸平面相接觸。

所述波紋芯模的波紋由三段圓弧組成，分別為頂部圓弧段和兩個相同的根部圓弧段。

所述成形輪沿水平或者垂直方向對稱布置在管坯外側。

所述夾爪包括左端夾爪、右端夾爪，共有4個左端夾爪和4個右端夾爪分別均布于管坯的左端和右端；所述左端夾爪帶有凸臺，內表面為圓弧形，所述凸臺用于在管坯受到左端夾爪夾緊時使管坯左端向管內彎曲扣住波紋芯模端部以增加管坯夾持的穩(wěn)定性；所述右端夾爪內表面呈V形；與管坯接觸的夾爪內表面均加工有增加摩擦系數的溝槽；波紋管成形時，左端夾爪夾緊管坯并帶動管坯旋轉，右端夾爪夾緊管坯同時施加一軸向拉力以避免波紋成形時管坯表面失穩(wěn)起皺。

所述振動裝置可采用下列形式之一：機械振動、超聲振動、液壓振動、氣壓振動，其振動頻率為10Hz～20kHz，振幅為2～50μm。

一種大直徑波紋管振動成形方法，包括以下具體步驟：

(1)將芯軸、波紋芯模通過螺釘及連接盤裝配成一個整體模具；

(2)將管坯套進波紋芯模外側，管坯內表面與波紋芯模外表面接觸，管坯左端部超出波紋芯模端部10～40mm；

(3)將裝配好管坯的模具放入張開的左、右端夾爪中，左端夾爪的凸臺內側面超出波紋芯模端部1.2～2倍管坯壁厚的距離，以使左端夾爪夾緊時管坯向內側彎曲扣住波紋芯模端部，左、右端夾爪夾緊管坯，同時左端夾爪帶動管坯開始旋轉，右端夾爪施加軸向拉力；

(4)對稱布置的成形輪由左端部的波紋處開始徑向壓縮管坯開始滾壓成形，同時啟動振動裝置施加徑向振動激勵，當徑向位移達到指定波紋深度時，成形輪開始實現軸向進給，直至一個波紋完成，然后徑向退出并軸向進給一個波紋間距后進行下一個波紋的成形，如此循環(huán)直至所有波紋成形完畢；

(5)松開左、右端夾爪，將加工完畢后的成形波紋管連同模具一起卸下，拆卸下連接盤后，先抽出芯軸，再拆下底部為平面的波紋芯模瓣，然后取出另外的波紋芯模瓣，最后即得到成形波紋管。