液控式三通管剛性塑性復合脹形成型裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于管材無切削加工技術領域，具體的涉及一種液控式三通管剛性塑性復合脹形成型裝置。
【背景技術】
[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。
[0003]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。
[0004]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，而普通液壓栗只能產生約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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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入口 ο

【發明內容】

[0010]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種液控式三通管剛性塑性復合脹形成型裝置，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。
[0011]為達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0012]—種液控式三通管剛性塑性復合脹形成型裝置，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連桿機構相連，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，所述成形型腔的兩端分別設有用于驅動所述脹形擠壓沖頭在所述成形型腔內滑動和用于驅動所述推桿在所述脹形擠壓沖頭內滑動的推力裝置。
[0013]進一步，所述連桿機構包括設置在所述推桿與所述成形內模塊之間的雙鉸連桿，所述推桿與所述成形內模塊之間通過所述雙鉸連桿相連。
[0014]進一步，所述推桿與所述脹形擠壓沖頭之間設有高壓密封結構。
[0015]進一步，設有所述快速拆卸連接結構的所述推桿分體設置為兩段，其中一段所述推桿的端面中心設有一個錐形結合孔，另一段所述推桿的端面中心設有與所述錐形結合孔配合的錐形結合頭，且兩段所述推桿的端面之間設有防滑體。
[0016]進一步，所述脹形液入口和脹形液出口分別設置在兩個所述脹形擠壓沖頭內。
[0017]本發明的有益效果在于:
[0018]本發明的液控式三通管剛性塑性復合脹形成型裝置，通過在兩個脹形擠壓沖頭之間設置剛性脹形內模，使用時，將管坯安放在成形型腔內，將剛性脹形內模對應安裝在管坯內，管坯的兩端分別利用脹形擠壓沖頭壓緊密封，并在管坯內注滿液體介質；脹形時，利用推力裝置驅動脹形擠壓沖頭對管坯施加軸向的擠壓力，通過脹形液入口和脹形液出口能夠精確地控制成形型腔內液體介質的壓力，進而精確控制管坯受到的液體脹形壓力；另外，推桿的運動還會帶動成形內模塊向支管成型腔運動，成形內模塊向管坯的脹形變形區域施加剛性脹形力，在剛性脹形力和液體脹形壓力的共同作用下，驅動管坯脹形變形，進而成形為三通管；由于采用了剛性脹形內模對管坯施加剛性脹形力，可適當減少液體介質對管坯施加的液體脹形壓力的大小，因而可減少因設置增壓設備的成本；成形內模塊的運動速率及行程均可由推桿的運動控制，因而，本發明液控式三通管剛性塑性復合脹形成型裝置能夠較好地控制三通管脹形變形的全過程；另外，通過在脹形擠壓沖頭內設置脹形液入口和脹形液出口，可調節成型型腔內的液體介質的量，防止因推桿占據的成型型腔空間增量和管坯脹形變形增大的空間之間不匹配而導致的液體介質輸出的液體脹形壓力波動，使得脹形成形過程更加穩定；且通過控制液體介質的液體脹形壓力，管坯在脹形成形過程中，其內壁受到足夠的液體脹形壓力的作用，管坯變形后能夠與成形型腔和支管成型腔的內壁貼合，成形質量更好。
【附圖說明】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明:
[0020]圖1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；
[0021]圖2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；
[0022]圖3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；
[0023]圖4為本發明液控式三通管剛性塑性復合脹形成型裝置實施例的結構示意圖；
[0024]圖5為圖4的A詳圖。
[0025]附圖標記說明:
[0026]1-上半模；2_下半模；3_成形型腔；4_脹形擠壓沖頭；5_支管成型腔；6_平衡沖頭；7-管坯；8-推桿；9_成形內模塊；10-雙鉸連桿；11-錐形結合孔；12-錐形結合頭；13-防滑體；14_外缸體；15_內缸體；1