CN105921585A - 一种内高压成型管件冲孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内高压成型管件冲孔方法，在内高压成型后，无需进一步设置冲孔工装，靠成型模具实体支撑，利用液体压力对冲孔部位施力，使得冲孔部位受力均匀，提高冲孔精度；冲孔方向由内向外，从而彻底解决内冲孔造成的产品内陷问题，同时冲孔产生的毛刺在工件外侧，可以通过后续的简单打磨去除，产品整体光洁度好。本发明还公开了一种实现上述的内高压成型管件冲孔方法的装置，通过装置的优化设置，即可实现上述提出的方法，从而保证上述方法适用性强，加工成本较低。

Description

一种内高压成型管件冲孔方法

技术领域

本发明涉及管件加工技术领域，尤其涉及一种内高压成型管件冲孔方法。

背景技术

在汽车底盘、仪表盘支架等部位的管件加工领域，通常采用内高压成型进行加工。为了使得内高压成型的管环能够与其他零件装配，通常都要在管环上打出几个到十几个孔。常规加工方法是首先通过内高压对工件进行成型，然后通过模具内冲头打孔方法对成型后的工件进行打孔。

如图1所示，内高压成型是把一定长度的管环放入模具内，在内部液体(水或油)压力的作用下，通过控制液体压力和材料流动，使管环向沿径向向外扩张，产生塑型变形来成形空心结构件的制造技术。模具内冲头打孔方法，该打孔方法的工艺过程为：管环成型后，保持管内较高内压，以高压液体作为支撑，冲头由外向内高速动作，将孔料从胚料上直接冲出。这样可以减少加工工序，降低生产成本并提高定位精度。然而，这种打孔方法存在以下缺陷：

1.由于冲孔时仅靠高压液体作为支撑，胚料冲孔边缘位置不可避免的会产生一定程度的内陷，且冲孔在管材内表面产生毛刺难以清除。

2.冲孔孔径越大，所需要冲孔力越大，就需要冲孔油缸吨位较大，费用成本高。且受限于液压成型机上空间有限，而冲孔油缸尺寸偏大，下模具上的孔一般很难打出来，需要增加额外的打孔工序。

3.受孔料直径限制，冲头杆的直径最大不能超过孔料直径，导致冲杆受力可以达到620MPa，接近材料的屈服强度，冲头疲劳寿命低,更换冲头时需要把模具取下来，耗费工时。

4.冲孔后孔料会掉入内高压成形管件中，增加了后续的清理工作，降低了生产效率。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种内高压成型管件冲孔方法。

本发明提出的一种内高压成型管件冲孔方法，包括下列步骤：

S1、将待冲孔管件放入模腔内，使所述管件待打孔部位位于打孔工位，向所述管件内注入液体，其中所述模腔侧壁设有冲压孔，所述冲压孔内设有限位挡件；

S2、增大所述管件内的液体压力至第一压力阈值P1，使得所述管件侧壁抵靠所述限位挡件，其中，P1≤P_C，P_C为管件侧壁形变压力阈值；

S3、继续增大所述管件内的液体压力至第二压力阈值P2，驱动所述限位挡件向远离所述管件方向后退，直至冲孔完成，其中，P2≥P_C。

优选地，在S1中，向所述管件内注入水。

优选地，在S3中，驱动所述限位挡件向远离所述管件方向后退第一预设距离L1，L1＞t，其中t为所述管件壁厚。

优选地，L1：t＝1.1～1.3；优选地，L1：t＝1.2。

优选地，还包括：S4、将所述管件内液体排出，驱动所述限位挡件向靠近所述管件方向移动，将冲孔产生的孔料推出。

优选地，在S4中，驱动所述限位挡件向靠近所述管件方向移动第二预设距离L2，L2-L1＞t。

本发明中，所提出的内高压成型管件冲孔方法，在内高压成型后，无需进一步设置冲孔工装，靠成型模具实体支撑，利用液体压力对冲孔部位施力，使得冲孔部位受力均匀，提高冲孔精度；冲孔方向由内向外，从而彻底解决内冲孔造成的产品内陷问题，同时冲孔产生的毛刺在工件外侧，可以通过后续的简单打磨去除，产品整体光洁度好。

本发明还提出了一种实现上述的内高压成型管件冲孔方法的装置，包括：包括：模具组件、进液缸、增压缸、驱动缸；

模具组件内具有容纳待加工管件的模腔，所述模腔两端分别具有第一开口和第二开口，所述模腔侧壁上设有容纳通槽，所述容纳通槽内设有冲孔镶块，冲孔镶块内设有沿所述容纳通槽延伸方向设置的冲压孔，冲孔镶块靠近所述模腔一端设有孔料剪切部；

进液缸位于所述模腔一端，进液缸上设有用于与待加工管件第一端密封的第一密封部，进液缸的出液口位于所述第一密封部上；

增压缸位于所述模腔远离进液缸一端，增压缸上设有用于与待加工管件第二端密封的第二密封部，增压缸的增压输出端位于所述第二密封部上；

驱动缸上设有限位挡件，限位挡件位于所述冲压孔内且与所述冲压孔密封配合。

优选地，冲孔镶块可拆卸安装在模具组件上。

优选地，模具组件包括第一模件和第二模件，第一模件和第二模件配合形成模腔，所述容纳通槽设置在第一模件和/或第二模件上。

优选地，驱动缸采用冲压油缸，限位挡件采用冲压冲头。

本发明中，通过优化设置的装置，即可实现上述提出的方法，从而保证上述方法适用性强，加工成本较低。

附图说明

图1为本发明提出的一种内高压成型管件冲孔装置初始状态下的结构示意图。

图2为本发明提出的一种内高压成型管件冲孔装置打孔结束后的结构示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，图1为本发明提出的一种内高压成型管件冲孔装置初始状态下的结构示意图，图2为本发明提出的一种内高压成型管件冲孔装置打孔结束后的结构示意图。

本发明提出一种内高压成型管件冲孔方法，其包括下列步骤：

S1、将待冲孔管件放入模腔内，使所述管件待打孔部位位于打孔工位，向所述管件内注入液体，其中所述模腔侧壁设有冲压孔，所述冲压孔内设有限位挡件；

S2、增大所述管件内的液体压力至第一压力阈值P1，使得所述管件侧壁抵靠所述限位挡件，其中，P1≤P_C，P_C为管件侧壁形变压力阈值；

S3、继续增大所述管件内的液体压力至第二压力阈值P2，驱动所述限位挡件向远离所述管件方向后退，直至冲孔完成，其中，P2≥P_C；

S4、将所述管件内液体排出，驱动所述限位挡件向靠近所述管件方向移动，将冲孔产生的孔料推出。

在向管件内进行增压的过程中，首先在管件内液体压力增大至第一压力阈值的过程中，管件发生形变，使其侧壁与所述模腔内壁贴合，保证模腔内壁为管件侧壁提供支撑，随着管件内液体压力继续增大至第二压力阈值时，液体压力超过管壁形变压力阈值，此时驱动位于所述冲压孔处的限位挡件快速后退，使得管件在模腔内壁支撑作用和液体压力作用下，管件的待打孔部位被剪切，实现冲孔。

本实施例中，所提出的内高压成型管件冲孔方法，在内高压成型后，无需进一步设置冲孔工装，靠成型模具实体支撑，利用液体压力对冲孔部位施力，使得冲孔部位受力均匀，提高冲孔精度；冲孔方向由内向外，从而彻底解决内冲孔造成的产品内陷问题，同时冲孔产生的毛刺在工件外侧，可以通过后续的简单打磨去除，产品整体光洁度好。

在增压过程中，管件侧壁形变压力阈值P_C对第一压力阈值和第二压力阈值的设计较为重要，管件侧壁形变压力阈值P_C通过下列公式确定：P_C＝4ηδ_bt/d，其中，δ_b为所述管件材料的抗拉强度，t为所述管件壁厚，d为打孔直径，η为所述管件材料的剪切系数；通过对管件侧壁形变压力阈值P_C的定量计算，便于预设冲孔过程中的第一压力阈值和第二压力阈值。

在S2中，可以向所述管件内充入水作为增压液体，由于水压缩系数很大，对水进行增压时，从1个大气压状态压缩到100MPa时，体积减小不超过5％，因此对增压缸输出行程要求较低，降低设备成本；同时，采用水作为冲孔压力介质，水的安全性好，并且能够在冲孔过程中为管件侧壁进行有效降温。

在S3中，驱动所述限位挡件向远离所述管件方向后退第一预设距离L1，L1＞t，其中t为所述管件壁厚，优选地，L1：t＝1.1～1.3，更优选地，L1：t＝1.2；保证冲孔时，孔料从管壁上彻底剪切，保证加工的准确性，并且不对管件内部的液体压力造成较大影响，保证加工稳定性。

在S4中，驱动所述限位挡件向靠近所述管件方向移动第二预设距离L2，L2-L1＞t；保证剪切后的孔料彻底弹出。

参照图1和2，本发明提出的一种实现上述内高压成型管件冲孔方法的装置，包括：模具组件、进液缸3、增压缸4、驱动缸；

模具组件包括第一模件11和第二模件12，第一模件11和第二模件12配合形成容纳待加工管件6的模腔，所述模腔两端分别具有第一开口和第二开口，模具组件上设有与所述模腔连通的容纳通槽，所述容纳通槽内设有冲孔镶块2，冲孔镶块2可拆卸安装在模具组件上，冲孔镶块2内设有沿所述容纳通槽延伸方向设置的冲压孔，冲孔镶块2靠近所述模腔一端设有孔料剪切部；所述容纳通槽可根据需要设置在第一模件11和/或第二模件12上；

进液缸3位于所述模腔一端，进液缸3上设有用于与待加工管件6第一端密封的第一密封部，进液缸3的出液口位于所述第一密封部上；

增压缸4位于所述模腔远离进液缸3一端，增压缸4上设有用于与待加工管件6第二端密封的第二密封部，增压缸4的增压输出端位于所述第二密封部上；

驱动缸上设有限位挡件5，限位挡件5位于所述冲压孔内且与所述冲压孔密封配合。

本实施例的内高压成型管件冲孔方法的具体工作过程中，首先打开第一模件和第二模件，将待冲孔管件6放入模腔内，使所述管件6待打孔部位位于打孔工位，将第一模件和第二模件合模，然后将进液缸和增压缸分别放置在所述管件两端，并且进液缸和增压缸分别通过第一密封部和第二密封部与管件两端密封，然后进液缸向所述管件6内注入液体，限位挡件5位于冲压孔内的初始位置，限位挡件5的工作面与所述模腔内壁平滑过渡，然后通过增压缸增大所述管件6内的液体压力至第一压力阈值P1，使得所述管件6侧壁发生形变与所述模腔内壁贴合并且待打孔部位抵靠所述限位挡件5的工作面，然后继续增大所述管件6内的液体压力至第二压力阈值P2，驱动缸驱动限位挡件5向远离所述管件6方向后退第一预设距离L1，直至冲孔完成，最后驱动缸驱动限位挡件向靠近所述管件方向移动第二预设距离L2，使得保证剪切后的孔料彻底弹出。

在具体实施方式中，可以直接使用现有内冲头打孔方法所采用的装置实施本发明的方法，实现成型与冲孔连续完成，从而另外无需配置加工设备，即可提高冲孔精度，便于后续打磨加工。

此外，现有技术中，驱动缸的冲压冲头需要承受材料的剪切力和水在孔料上的压力，因此所需的冲孔力F₁＝1/4Pπd²+ηδ_bπdt，而本实施例中，驱动缸的限位挡件的作用为在水涨时支撑孔料与在冲孔结束后将孔料弹出，其所需的驱动力为F₂＝1/4Pπd²-ηδ_bπdt，F₂约为F₁的20％。因此，所需驱动缸的吨位较小，费用成本低，从而提高其空间利用率，设计更加灵活。并且，限位挡件所受应力大大降低，因此其使用寿命大大延长，可以连续生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、将待冲孔管件(6)放入模腔内，使所述管件(6)待打孔部位位于打孔工位，向所述管件(6)内注入液体，其中所述模腔侧壁设有冲压孔，所述冲压孔内设有限位挡件(5)；

S2、增大所述管件(6)内的液体压力至第一压力阈值P1，使得所述管件(6)侧壁抵靠所述限位挡件(5)，其中，P1≤P_C，P_C为管件侧壁形变压力阈值；

S3、继续增大所述管件(6)内的液体压力至第二压力阈值P2，驱动所述限位挡件(5)向远离所述管件(6)方向后退，直至冲孔完成，其中，P2≥P_C。

2.根据权利要求1所述的内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，在S1中，向所述管件(6)内注入水。

3.根据权利要求1所述的内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，在S3中，驱动所述限位挡件(5)向远离所述管件(6)方向后退第一预设距离L1，L1＞t，其中t为所述管件(6)壁厚。

4.根据权利要求3所述的内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，L1：t＝1.1～1.3；优选地，L1：t＝1.2。

5.根据权利要求3所述的内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，还包括：S4、将所述管件(6)内液体排出，驱动所述限位挡件(5)向靠近所述管件(6)方向移动，将冲孔产生的孔料推出。

6.根据权利要求5所述的内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，在S4中，驱动所述限位挡件(5)向靠近所述管件(6)方向移动第二预设距离L2，L2-L1＞t。

7.一种用于实现权利要求1-6所述的内高压成型管件冲孔方法的装置，其特征在于，包括：模具组件、进液缸(3)、增压缸(4)、驱动缸；

模具组件内具有容纳待加工管件(6)的模腔，所述模腔两端分别具有第一开口和第二开口，所述模腔侧壁上设有容纳通槽，所述容纳通槽内设有冲孔镶块(2)，冲孔镶块(2)内设有沿所述容纳通槽延伸方向设置的冲压孔，冲孔镶块(2)靠近所述模腔一端设有孔料剪切部；

进液缸(3)位于所述模腔一端，进液缸(3)上设有用于与待加工管件(6)第一端密封的第一密封部，进液缸(3)的出液口位于所述第一密封部上；

增压缸(4)位于所述模腔远离进液缸(3)一端，增压缸(4)上设有用于与待加工管件(6)第二端密封的第二密封部，增压缸(4)的增压输出端位于所述第二密封部上；

驱动缸上设有限位挡件(5)，限位挡件(5)位于所述冲压孔内且与所述冲压孔密封配合。

8.根据权利要求7所述的内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，冲孔镶块(2)可拆卸安装在模具组件上。

9.根据权利要求7所述的内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，模具组件包括第一模件(11)和第二模件(12)，第一模件(11)和第二模件(12)配合形成模腔，所述容纳通槽设置在第一模件(11)和/或第二模件(12)上。

10.根据权利要求7所述的内高压成型管件冲孔方法，其特征在于，驱动缸采用冲压油缸，限位挡件(5)采用冲压冲头。