CN104174736B - 一种内螺旋曲面内高压充模胀形的工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种内螺旋曲面内高压充模胀形的工艺方法，涉及一种管材液压成形的工艺方法，将工件在工作台上定位、夹紧，密封装置将工件两端密封，电加热装置启动,工件内部注入高压液体,工件开始自由胀形。然后，电加热装置打开后移出工作台，内螺旋曲面模具合模，当检测装置检测到工件完全贴模后，根据工件几何尺寸和材料保压一定时间。完成后，液压系统卸荷，工作台倾斜将液体快速回流，密封装置打开，取下工件。本工艺方法采用的装置结构简单，成本低，实现了内螺旋曲面管件的成形加工；该工艺方法可以实现螺旋定子壳内螺旋曲面的高效加工，比现有加工技术提高加工效率数倍。该工艺方法可以应用于其他内螺旋曲面管件的生产。

Description

一种内螺旋曲面内高压充模胀形的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种管材液压成形的工艺方法，特别是涉及一种内螺旋曲面内高压充模胀形的工艺方法。

背景技术

螺杆钻具马达和螺杆泵是石油工业中广泛应用的螺旋机械，其定子和转子构成了一齿差啮合副，它们的设计和制造质量直接影响螺旋机械的各项性能指标。定子由金属外壳和橡胶衬套组成，橡胶衬套螺旋曲面和转子螺旋曲面啮合。传统的定子是在金属圆筒的内壁注胶生成不等壁厚的橡胶层螺旋曲面；新型定子是在预加工有内螺旋曲面的金属定子内壁注胶生成等壁厚橡胶层螺旋曲面。新型定子金属壳的内表面需要加工成内螺旋曲面，由于该类零件细长且为复杂的内表面，其加工缺少高效的加工方法和制造装备。现有加工设备复杂，成本高，效率低。

基于轻量化和一体化特征开发出来的空心变截面轻体结构件的管材内高压成形技术适用于加工沿构件轴线方向变化的圆形、矩形或异形截面的空心零件。液压成形是指利用液体作为传力介质使工件成形的一种塑形加工技术。为了适应现代工业对高质量、轻量化以及低成本零件的要求，作为一种金属成型中重要的工艺方法，液压成形得到了快速发展。由于该方法利用液体作为介质或模具，因此可以通过对液体介质的实时控制，来实现对工艺参数的精确控制，并且液体作为传力介质还可以节省成型所需模具。以往的液压胀形有两种：1.胀形管件为薄壁，通过液压胀形得到所需的特定形状；2.大壁厚工件自由胀形，不需要得到特定的复杂形状，如发电机护环胀形，目的是改善工件的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内螺旋曲面内高压充模胀形的工艺方法，该方法为等壁厚橡胶层定子金属壳曲面的内高压充模胀形，为了实现螺旋定子金属壳内螺旋面的高效加工，提供一种内高压充模胀形的工艺方法，适用于大导程光滑内螺旋管件的成形加工。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种内螺旋曲面内高压充模胀形的工艺方法，所述方法包括准备阶段、自由胀形阶段、充模胀形阶段三个主要阶段；其工艺过程：首先将工件在工作台上定位、夹紧，密封装置将工件两端密封，电加热装置启动，将工件加热至200℃左右；工件内部注入高压液体,工件开始自由胀形，然后，电加热装置打开后移出工作台，内螺旋曲面模具合模；最后，增大工件内部注入液体压力，工件进入充模胀形阶段，当检测装置检测到工件完全贴模后，保压5-10分钟，完成后，液压系统卸荷，工作台倾斜将液体快速回流，密封装置打开，取下工件。

本发明的优点与效果是：

（1）工艺采用的装置结构简单，成本低，实现了内螺旋曲面管件的成形加工（2）该工艺方法和装置可以实现螺旋定子壳内螺旋曲面的高效加工，比现有加工技术提高加工效率数倍。（3）该工艺方法和装置可以应用于其他内螺旋曲面管件的生产。

附图说明

图1为本发明胀形工艺装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。

本发明将内高压胀形应用于等壁厚橡胶层定子金属壳的成形加工，提出一种内螺旋曲面内高压充模胀形工艺方法。本发明定子的内螺旋曲面胀形不属于薄壁零件的胀形，目的却是为了获得具有一定尺寸和几何精度的复杂表面。螺旋定子内螺旋曲面是光滑曲面,并且具有大导程特征，胀形过程中工件所受轴向约束力小。胀形工艺具有不受工件细长几何特征的影响，过程可控和加工效率高的特点。虽然定子和转子间的配合过盈量对螺旋机械的性能有重要的影响，但是由于一般会在金属定、转子之间浇注一层橡胶层，螺旋曲面的几何廓形允许存在一定误差。因此，螺旋定子内螺旋曲面的加工对于几何尺寸精度的要求不是很高，充模胀型获得的几何精度可以满足生产要求。

工艺过程分为准备阶段、自由胀形阶段、充模胀形阶段三个主要阶段。首先将工件在工作台上定位、夹紧，密封装置将工件两端密封，电加热装置启动，将工件加热至200℃左右；工件内部注入高压液体,工件开始自由胀形。然后，电加热装置打开后移出工作台，内螺旋曲面模具合模；最后，增大工件内部注入液体压力，工件进入充模胀形阶段，当检测装置检测到工件完全贴模后，保压5-10分钟。完成后，液压系统卸荷，工作台倾斜将液体快速回流，密封装置打开，取下工件。以上为成形过程的主要工艺部分。

本发明适合应用于细长圆柱孔内的螺旋曲面加工，具有一定的加工精度和较高的加工效率。

实施例：

图中部件：1-移动定位密封头2-金属管坯3-内螺旋曲面模具4-固定定位密封头5-加热板。

如图1所示：机器将金属管坯（2）安装到工作台上，靠移动定位密封头（1）和固定定位密封头（4）对管材进行定位，通过锥面密封。定位密封头（1）靠液压缸驱动，在胀形过程中对工件施加轴向力，以保证胀形过程中的密封状态和轴向作用力。定位密封头（1）通过中心孔注入高压液体对管材进行胀形。胀形液体为高压高温热液体，高温使管材更容易变形。管件和液体的加热靠半圆形加热板（5）进行加热，加热后进行自由胀形，合模前加热装置移出工作台。

胀形分为自由胀形和合模胀形。自由胀形阶段不加模具，让管材自由膨胀。通过轴向力和液压力的合理配合使管材达到良好的形状。当位移传感器检测到管材自由胀形至工件小径尺寸d时，开始进行合模胀形。内螺旋曲面模具（3）靠液压缸推动进行合模，并且设有专门的锁止机构。模具分为对称两部分，其内表面为工件螺旋曲面的外等距面，等距半径为工件厚度。工件在模具压力和管材内的液压力继作用下进行贴模。当工件外壁与模具内腔凹槽贴合后，触发贴模传感器，停止内高压加压过程，进行保压。

根据工件几何尺寸和材料不同，进行保压处理大约5-10分钟,使材料进一步流动分配，可以使胀形更充分，提高螺旋面凹槽附近的成形贴模。

Claims (1)

1.一种内螺旋曲面内高压充模胀形的工艺方法，其特征在于，所述方法包括准备阶段、自由胀形阶段、充模胀形阶段三个主要阶段；其工艺过程：首先将工件在工作台上定位、夹紧，密封装置将工件两端密封，电加热装置启动，将工件加热至200℃左右；工件内部注入高压液体,工件开始自由胀形，然后，电加热装置打开后移出工作台，内螺旋曲面模具合模；最后，增大工件内部注入液体压力，工件进入充模胀形阶段，当检测装置检测到工件完全贴模后，保压5-10分钟，完成后，液压系统卸荷，工作台倾斜将液体快速回流，密封装置打开，取下工件。