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CN108526284A - 一种管件内高压外低压成型方法及成型机 - Google Patents

一种管件内高压外低压成型方法及成型机 Download PDF

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CN108526284A
CN108526284A CN201810348914.5A CN201810348914A CN108526284A CN 108526284 A CN108526284 A CN 108526284A CN 201810348914 A CN201810348914 A CN 201810348914A CN 108526284 A CN108526284 A CN 108526284A
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陈旭琳
郑玉磊
陈绍明
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Abstract

本发明公开了一种管件内高压外低压成型方法，将待成型管件放入型腔中，所述待成型管件与型腔内壁之间形成涨型区域，向涨型区域内连续通入低压流体，再向待成型管件内部注入高压流体，高压流体对待成型管件外壁形成压力使得待成型管件开始向涨型区域扩涨，当管件涨型至与型腔内壁贴合时，停止供给低压流体，取出成型管件，完成一个工作循环；本发明还公开了一种成型机，根据上述方法成型管件；本发明提出的管件内高压外低压成型机，通过在模具上开设第一通孔和第二通孔供低压流体循环进出涨型区域，从而对管件形成一定的压力P1，从而保证管件各处均匀膨胀，达到较好的成型效果。

Description

一种管件内高压外低压成型方法及成型机
技术领域
本发明涉及管件生产设备技术领域，尤其涉及一种管件内高压外低压成型方法及成型机。
背景技术
热端管件(汽车发动机与排气管之间的连接管件)及车身结构件(汽车地盘支架，横纵梁、仪表梁等)制作加工目前大都采用内高压成型工艺进行生产，即向管件内部注入高压水，左右侧缸进行补料，使产品涨型至需要的形状；热端管件的产品一般截面积变化比较大，即局部涨型量很大，涨型区容易产生开裂；常规工艺是进行多次退火和多次成型才能达到成型需求，具体工艺过程为：退火一，成型一，退火二，成型二；成型一时须将成型内压设定较小，一般为20-30MPa，保证管材不开裂的情况下预成型一次，退火二消除成型一的成型应力，成型二时将产品涨型至数模形态，普通内高压成型有以下缺点：
1、成型时易产生开裂，报废率高，且对焊缝质量要求高；
2、为降低成型开裂比例需要进行多次退火，消除成型应力，多次成型以满足加工需求，此工艺能耗大，设备需求量增大，加工成本高；
3、成型一时由于受原材料性能、成型一压力及退火工艺等因素的影响，成型一后产品的尺寸不能有效控制，会影响到二次成型；
4、工艺流程多，过程质量控制难度增大、成本增加。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种管件内高压外低压成型方法及成型机。
本发明提出的一种管件内高压外低压成型方法，包括下列步骤：
S1、将待成型管件放入型腔中，所述待成型管件与型腔内壁之间形成涨型区域，模具上开设有第一通孔和第二通孔，通过第一通孔向涨型区域内连续注入低压流体，低压流体又通过第二通孔排出，涨型区域内始终保持充满低压流体的状态，低压流体对待成型管件外壁形成的压力为P1，P1＜P2，P2为待成型管件变形压力阈值；
S2、待成型管件两端密封，增压器连续向待成型管件内部注入高压流体，高压流体对待成型管件外壁形成压力；
S3、增大高压流体对待成型管件外壁的压力至第一压力阈值P3，P3＞P1+P2，待成型管件开始向涨型区域扩涨，涨型区域逐渐减小；
S4、当管件涨型至与型腔内壁贴合时，停止供给低压流体；
S5、继续增大高压流体对管件外壁的压力至第二压力阈值P4，P4＞P3，管件与型腔内壁完全贴合排空涨型区域内的低压流体；
S6、高压流体退回增压器，打开模具，取出成型管件，完成一个工作循环。
优选地，P1保持恒定。
优选地，在S2中，分别通过第一侧缸的活塞杆和第二侧缸的活塞杆将待成型管件两端密封，在S3、S4和S5中，第一侧缸的活塞杆和第二侧缸的活塞杆向待成型管件中部移动。
优选地，在S6中，第一侧缸的活塞杆和第二侧缸的活塞杆从管件内退出。
本发明中，所提出的管件内高压外低压成型方法，在待成型管件的外壁与型腔内壁之间通入低压流体，低压流体对待成型管件施加一个动态稳定的压力P1，使得涨型过程中管件外壁有一个相对稳定的柔性支撑，而且管件周向所受到的压力P1大小相等，可以保证管件在涨型过程中管件能够均匀膨胀开来，不会产生开裂现象；低压流体同时起到润滑管件的效果，可以提升管件的拉伸效果；并且成型工艺流程少，一次成型，不需要多次将管件取出再放回，加工成本也得到了降低。
本发明还提出的一种管件内高压外低压成型机，包括模具本体、第一侧缸、第二侧缸、低压流体供给回路和高压流体供给通路；
模具本体内设有用于放置管件的型腔，型腔贯穿模具本体，型腔包括相互连通的涨型段和夹持段，模具本体上还开设有至少一个与涨型段连通的第一通孔和至少一个与涨型段连通的第二通孔，夹持段用于固定管件，第一侧缸的活塞杆和第二侧缸的活塞杆用于将管件两端密封；
低压流体供给回路包括进流通路和回流通路，进流通路与第一通孔连通用于驱送低压流体进入涨型段，回流通路与第二通孔连通供低压流体从涨型段排出；
高压流体供给通路与管件内部连通用于向管件内部输送高压流体。
优选地，进流通路上包括低压流体驱送装置、第一溢流阀和进流管道，流体驱送装置和第一溢流阀安装在进流管道上，进流管道与第一通孔连通；回流通路包括回流管道和第二溢流阀，回流管道与第二通孔连通，第二溢流阀安装在回流管道上。
优选地，第一溢流阀预设第一开启压力为P5，第二溢流阀预设第二开启压力为P6，P5＝P6。
优选地，高压流体供给通路包括高压流体驱送装置、增压器和高压流体管道，高压流体驱送装置和增压器安装在高压流体管道上，高压流体管道与待成型管件连通。
优选地，第二侧缸活塞杆开设有贯穿孔，贯穿孔第一端定位在所述活塞杆的端面上，贯穿孔第二端定位在所述活塞杆的侧壁上，高压流体管道与贯穿孔第二端连接。
优选地，所述高压流体和低压流体可以为水、油、空气、氮气中的一种。
本发明中，所提出的管件内高压外低压成型机，通过在模具上开设第一通孔和第二通孔供低压流体循环进出涨型区域，从而对管件形成一定的压力P1，并且在低压流体供给回路设有第一溢流阀和第二溢流阀，通过第一溢流阀和第二溢流阀控制涨型区域内的压力P1保持恒定，从而保证管件各处均匀膨胀，达到较好的成型效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种管件内高压外低压成型机的结构示意图；
图2为本发明提出的一种管件内高压外低压成型方法及成型机工作状态下受力分析示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，图1为本发明提出的一种管件内高压外低压成型机的结构示意图，图2为本发明提出的一种管件内高压外低压成型方法及成型机工作状态下受力分析示意图。
参照图1，本发明提出的一种管件内高压外低压成型方法，包括下列步骤：
S1、将待成型管件放入型腔中，所述待成型管件与型腔内壁之间形成涨型区域15，模具上开设有第一通孔13和第二通孔14，通过第一通孔13向涨型区域15内连续注入低压流体，低压流体又通过第二通孔14排出，涨型区域15内始终保持充满低压流体的状态，低压流体对待成型管件外壁形成的压力为P1，P1＜P2，P2为待成型管件变形压力阈值，本实施中P1为15MPa；
S2、待成型管件两端密封，增压器42连续向待成型管件内部注入高压流体，高压流体对待成型管件外壁形成压力；
S3、增大高压流体对待成型管件外壁的压力至第一压力阈值P3，P3＞P1+P2，待成型管件开始向涨型区域15扩涨，涨型区域15逐渐减小；
S4、当管件涨型至与型腔内壁贴合时但还没有完全压紧时，停止供给低压流体；
S5、继续增大高压流体对管件外壁的压力至第二压力阈值P4，本实施例中P4大小为100MPa，P4＞P3，管件与型腔内壁完全贴合并压紧，管件完全膨胀开来排空涨型区域15内的低压流体；
S6、高压流体退回增压器42，打开模具，取出成型管件，完成一个工作循环。
为了更好地达到成型效果，本实施例中，在涨型过程中P1保持恒定，保持管件各处膨胀均匀。
在S2中，分别通过第一侧缸21的活塞杆和第二侧缸22的活塞杆将待成型管件两端密封，防止高压流体从管件内泄露出来，在S3、S4和S5中，第一侧缸21的活塞杆和第二侧缸22的活塞杆向待成型管件中部移动，增加高压流体对管件内壁的压力，提高成型速度；在S6中，第一侧缸21的活塞杆和第二侧缸22的活塞杆从管件内退出。
参照图1，本发明提出的一种管件内高压外低压成型机，包括模具本体1、第一侧缸21、第二侧缸22、低压流体供给回路和高压流体供给通路；
模具本体1包括上模和下模，合模状态下上模和下模围成用于放置管件的型腔，型腔贯穿模具本体1，型腔包括相互连通的涨型段12和夹持段11，涨型段12供管件膨胀形成所需要的外形，夹持段11用于夹持管件，管件放入型腔后，管件两端部抵靠在夹持段11内壁上形成密封连接，管件中部与涨型段12内壁形成涨型区域15，上模开设有三个与涨型段12连通的第一通孔13，第一通孔13供低压流体进入涨型区域15，下模开设有一个与涨型段12连通的第二通孔14，第二通孔14供涨型区域15内的低压流体从中排出，第一侧缸21的活塞杆和第二侧缸22的活塞杆用于将管件两端密封，并且两个活塞杆在管件内可沿管件轴向移动；
低压流体供给回路包括进流通路和回流通路，进流通路与第一通孔13连通用于驱送低压流体进入涨型段12，进流通路上包括低压流体驱送装置31、第一溢流阀32和进流管道33，本实施例中的低压流体驱送装置31为液压泵，低压流体采用的是水，上述液压泵和溢流阀安装在进流管道33上，进流管道33与第一通孔13连通，上述液压泵抽送水箱内的水至涨型区域15内；回流通路与第二通孔14连通供低压流体从涨型段12排出，回流通路包括回流管道34和第二溢流阀35，回流管道34与第二通孔14连通，第二溢流阀35安装在回流管道34上，回流管道34出口与水箱连通，使得涨型区域15内的水回流至水箱内；
高压流体供给通路用于与管件内部连通用于向管件内部输送高压流体，高压流体供给通路包括高压流体驱送装置41、增压器42和高压流体管道43，本实施例中的高压流体驱送装置41为液压泵，上述液压泵和增压器42安装在高压流体管道43上，高压流体管道43与待成型管件内部连通，液压泵抽送水箱内的水至管件内部。
本实施例中溢流阀的作用在于维持涨型区域15内的水对管件施加的压力始终恒定，本实施例中第一溢流阀32预设第一开启压力为P5，第二溢流阀35预设第二开启压力为P6，P5＝P6。
在高压流体管道43与管件内部连通的设计方式上，第二侧缸22活塞杆开设有贯穿孔221，贯穿孔221第一端定位在所述活塞杆的端面上，贯穿孔221第二端定位在所述活塞杆的侧壁上，高压流体管道43与贯穿孔221相连通。
本实施例的管件内高压外低压成型机的具体工作过程中，先将管件放入型腔中，低压驱送装置连续不断的将水箱内的水经第一溢流阀32泵入涨型区域15内，再经过第二溢流阀35回流至水箱内，第一侧缸21和第二侧缸22将管件两端密封，高压驱送装置驱动水进入管件内部将管件内部注满水，增压器42工作，此时高压驱送装置停止工作，开始向管件内施加压力，使得管件产生变形并最终得到需要的形状，成型完毕后，增压器42、低压流体驱送装置31停止工作，开模取出成型件，一个工作循环完成。
在涨型的过程中涨型区受力情况如图2所示，管件A点分别受到高压流体对待成型管件内壁的压力P3以及低压流体对待成型管件外壁的压力P1的作用。在P3作用下，A点受到沿圆周切线方向的应力Fσ1和Fσ2，而应力Fσ1和Fσ2是直接导致管材成型开裂的力。在P1作用下，在圆周切线上的分力正好与Fσ1和Fσ2相反，可以与Fσ1和Fσ2相抵消，让管材在涨型时材料能够均匀流动，从而避免了管件涨型过程中发生开裂现象。
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)

1.一种管件内高压外低压成型方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、将待成型管件放入型腔中，所述待成型管件与型腔内壁之间形成涨型区域(15)，模具本体(1)上开设有第一通孔(13)和第二通孔(14)，通过第一通孔(13)向涨型区域(15)内连续注入低压流体，低压流体又通过第二通孔(14)排出，涨型区域(15)内始终保持充满低压流体的状态，低压流体对待成型管件外壁形成的压力为P1，P1＜P2，P2为待成型管件变形压力阈值；
S2、待成型管件两端密封，增压器(42)连续向待成型管件内部注入高压流体，高压流体对待成型管件外壁形成压力；
S3、增大高压流体对待成型管件外壁的压力至第一压力阈值P3，P3＞P1+P2，待成型管件开始向涨型区域(15)扩涨，涨型区域(15)逐渐减小；
S4、当管件涨型至与型腔内壁贴合时，停止供给低压流体；
S5、继续增大高压流体对管件外壁的压力至第二压力阈值P4，P4＞P3，管件与型腔内壁完全贴合排空涨型区域(15)内的低压流体；
S6、高压流体退回增压器(42)，打开模具本体(1)，取出成型管件，完成一个工作循环。
2.根据权利要求1所述的管件内高压外低压成型方法，其特征在于，P1保持恒定。
3.根据权利要求1所述的管件内高压外低压成型方法，其特征在于，在S2中，分别通过第一侧缸(21)的活塞杆和第二侧缸(22)的活塞杆将待成型管件两端密封，在S3、S4和S5中，第一侧缸(21)的活塞杆和第二侧缸(22)的活塞杆向待成型管件中部移动。
4.根据权利要求3所述的管件内高压外低压成型方法，其特征在于，在S6中，第一侧缸(21)的活塞杆和第二侧缸(22)的活塞杆从管件内退出。
5.一种实现权利要求1-4中任一项所述的管件内高压外低压成型方法的内高压外低压成型机，其特征在于，包括模具本体(1)、第一侧缸(21)、第二侧缸(22)、低压流体供给回路和高压流体供给通路；
模具本体(1)内设有用于放置管件的型腔，型腔贯穿模具本体(1)，型腔包括相互连通的涨型段(12)和夹持段(11)，模具本体(1)上开设有至少一个与涨型段(12)连通的第一通孔(13)和至少一个与涨型段(12)连通的第二通孔(14)，夹持段(11)用于固定管件，第一侧缸(21)的活塞杆和第二侧缸(22)的活塞杆用于将管件两端密封；
低压流体供给回路包括进流通路和回流通路，进流通路与第一通孔(13)连通用于驱送低压流体进入涨型段(12)，回流通路与第二通孔(14)连通供低压流体从涨型段(12)排出；
高压流体供给通路与管件内部连通用于向管件内部输送高压流体。
6.根据权利要求5所述的内高压外低压成型机，其特征在于，进流通路上包括低压流体驱送装置(31)、第一溢流阀(32)和进流管道(33)，流体驱送装置和第一溢流阀(32)安装在进流管道(33)上，进流管道(33)与第一通孔(13)连通；回流通路包括回流管道(34)和第二溢流阀(35)，回流管道(34)与第二通孔(14)连通，第二溢流阀(35)安装在回流管道(34)上。
7.根据权利要求6所述的内高压外低压成型机，其特征在于，第一溢流阀(32)预设第一开启压力为P5，第二溢流阀(35)预设第二开启压力为P6，P5＝P6。
8.根据权利要求5所述的内高压外低压成型机，其特征在于，高压流体供给通路包括高压流体驱送装置(41)、增压器(42)和高压流体管道(43)，高压流体驱送装置(41)和增压器(42)安装在高压流体管道(43)上，高压流体管道(43)与待成型管件内部连通。
9.根据权利要求8所述的内高压外低压成型机，其特征在于，第二侧缸(22)活塞杆开设有贯穿孔(221)，贯穿孔(221)第一端定位在所述活塞杆的端面上，贯穿孔(221)第二端定位在所述活塞杆的侧壁上，高压流体管道(43)与贯穿孔(221)第二端连接。
10.根据权利要求5所述的内高压外低压成型机，其特征在于，所述高压流体和低压流体可以为水、油、空气、氮气中的一种。
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