專利名稱：大截面差變徑管件的加工裝置及成形方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變徑管件的加工裝置及成形方法。
背景技術：
傳統(tǒng)大截面差變徑管件采用內(nèi)高壓成形時，往往需要"一模兩件"才能加 工成形，不僅增加后序分離步驟，還需要專用設備雙側(cè)加載，控制難度較大， 精度也相對較低。在成形過程中，管件變徑部位最大截面因處于雙拉應力狀態(tài)
易出現(xiàn)壁厚過度減薄、開裂等缺陷；特別是對于低塑性材料，如鋁合金、鎂合 金、鈦合金和高強鋼等，其成形極限較低、不僅成形中變形流動控制困難，且 整體性能達不到設計和使用要求。另一種成形方法一擴口也存在著管件成形極 限低，壁厚嚴重減薄等問題。為克服上述缺點，通常采用中間退火、局部加熱、 加背壓或預成形等工序來提高管件的成形性能，由于增加了工序?qū)е律a(chǎn)效率 較低、制造成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有大截面差變徑管件采用液壓成形或擴口等 加工方式中常出現(xiàn)壁厚減薄過度且易于開裂等缺陷，特別是對于低塑性材料， 如鋁合金、鎂合金、鈦合金和高強鋼等，其成形極限較低、不僅成形中變形流 動控制困難，且整體性能達不到設計和使用要求的問題，提供了一種適用于大 截面差變徑管件的加工裝置及成形方法。
本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是所述裝置包括工作臺和溢 流閥，所述裝置還包括沖頭、凹模和凸模，凹模固裝在工作臺的上端面上，所 述凸模固定在工作臺的上端面上，凸模置于凹模的內(nèi)腔中，所述沖頭裝在凹模 的內(nèi)腔中，并與凹模的內(nèi)腔滑動配合，所述沖頭上設有油路，所述凸模的上端 面上沿軸向設有凸模內(nèi)孔，所述凸模內(nèi)孔與溢流閥通過管路連接，所述沖頭的 端部的外壁為由上到下漸縮的圓錐面，所述凸模的外壁為由上到下漸擴的圓錐 面，所述凹模的內(nèi)腔側(cè)壁由上到下由圓柱面和圓錐面構成，凹模的內(nèi)腔側(cè)壁的 圓錐面的直徑由上到下逐漸增大，所述沖頭與凹模之間裝有密封圈。
本發(fā)明的大截面差變徑管件加工裝置的成形方法的步驟是 一、把凸模固定在工作臺上；二、將凹模套在凸模上，并固定在工作臺上；三、將管坯放入 凹模的內(nèi)腔中，管坯的下端與凸模的側(cè)壁接觸；四、將沖頭的端部伸入凹模的 內(nèi)腔中，沖頭的端部的側(cè)壁與管坯的上端貼合；五、通過沖頭上的油路向沖頭、 管坯和凸模所形成的封閉空腔內(nèi)注入傳壓介質(zhì)，并通過裝在沖頭與凹模之間的 密封圈將傳壓介質(zhì)密封在管坯內(nèi)；六、通過沖頭上的油路不斷向管坯內(nèi)注入傳 壓介質(zhì)增壓；七、隨著管坯內(nèi)腔中的壓力的增大，沖頭向下運動，管坯的下端 面與凸模的側(cè)壁貼合并向下運動，管坯的下端逐漸變形擴大；八、當管坯的內(nèi) 腔壓力過大時，溢流閥打開排除多余的傳壓介質(zhì)，使管坯在運動的過程中始終 與凸模的側(cè)壁緊密配合；九、當管坯移動到工作臺的上端面時，管坯制成大截 面差變徑管件，立即卸去管坯內(nèi)的液壓；十、將沖頭沿著軸向撤出，將凹模移 走，取出大截面差變徑管件。
本發(fā)明具有以下有益效果1.采用本發(fā)明大截面差變徑管件的裝置加工成 形時，無需專用設備，僅單側(cè)加載即可實現(xiàn)成形過程，并且管件最大截面部位 所處應力狀態(tài)由雙拉應力狀態(tài)變?yōu)橐焕粔簯顟B(tài)，從而避免了缺陷的產(chǎn) 生，顯著地提高了成形極限。2.本發(fā)明的方法所需設備簡單、易于控制，生產(chǎn) 工序較少、周期縮短和成本也顯著降低。特別對于低塑性材料而言，更易于實 現(xiàn)提高其成形極限和提高壁厚均勻性。3.利用本發(fā)明的加工裝置及方法制作出 來的產(chǎn)品可廣泛應用于航空航天、汽車及機械等領域，且能滿足低塑性高強度 結構件精度、強度和使用性能要求較高的需求。


圖1是利用本發(fā)明的裝置加工大截面差變徑管件成形前的結構示意圖(設 置有凸模)，圖2是加工大截面差變徑管件成形后的結構示意圖，圖3是利用 本發(fā)明的裝置加工大截面差變徑管件成形前的結構示意圖(未設置凸模)，圖 4是加工大截面差變徑管件成形后的結構示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式的裝置包括工作 臺7和溢流閥8，所述裝置還包括沖頭l、凹模3和凸模6，凹模3固裝在工 作臺7的上端面上，所述凸模6固定在工作臺7的上端面上，凸模6置于凹模 3的內(nèi)腔中，所述沖頭1裝在凹模3的內(nèi)腔中，并與凹模3的內(nèi)腔滑動配合， 所述沖頭1上設有油路1-1，所述凸模6的上端面上沿軸向設有凸模內(nèi)孔6-1，所述凸模內(nèi)孔6-1與溢流閥8通過管路連接，所述沖頭1的端部1-2的外壁為 由上到下漸縮的圓錐面，所述凸模6的外壁為由上到下漸擴的圓錐面，所述凹 模3的內(nèi)腔側(cè)壁由上到下由圓柱面和圓錐面構成，凹模3的內(nèi)腔側(cè)壁的圓錐面 的直徑由上到下逐漸增大，所述沖頭1與凹模3之間裝有密封圈2。
具體實施方式
二結合圖1、圖2說明本實施方式的成形方法的步驟是: 一、把凸模6固定在工作臺7上；二、將凹模3套在凸模6上，并固定在工作 臺7上；三、將管坯4放入凹模3的內(nèi)腔中，管坯4的下端與凸模6的側(cè)壁接 觸；四、將沖頭l的端部l-2伸入凹模3的內(nèi)腔中，沖頭l的端部l-2的側(cè)壁 與管坯4的上端貼合；五、通過沖頭l上的油路l-l向沖頭l、管坯4和凸模 6所形成的封閉空腔內(nèi)注入傳壓介質(zhì)5，并通過裝在沖頭1與凹模3之間的密 封圈2將傳壓介質(zhì)5密封在管坯4內(nèi)；六、通過沖頭1上的油路1-1不斷向管 坯4內(nèi)注入傳壓介質(zhì)5增壓；七、隨著管坯4內(nèi)腔中的壓力的增大，沖頭1 向下運動，管坯4的下端面與凸模6的側(cè)壁貼合并向下運動，管坯4的下端逐 漸變形擴大；八、當管坯4的內(nèi)腔壓力過大時，溢流閥8打開排除多余的傳壓 介質(zhì)5，使管坯4在運動的過程中始終與凸模6的側(cè)壁緊密配合；九、當管坯 4移動到工作臺7的上端面時，管坯4制成大截面差變徑管件，立即卸去管坯 4內(nèi)的液壓；十、將沖頭l沿著軸向撤出，將凹模3移走，取出大截面差變徑 管件。所述管坯4的材料為鎂合金、鋁合金、鈦合金、高強鋼及高溫合金。
本實施方式中，實際上僅需對管料單側(cè)實施加載即可，因此，與傳統(tǒng)管材 液壓成形或內(nèi)高壓成形所需專用設備(上部合模及兩側(cè)加載的三向控制)相比， 在普通壓力機即可實現(xiàn)成形過程；采用此實施方式時，管件變徑部位最大截面 處是一拉一壓的應力狀態(tài)，而非采用"一模兩件"方式的傳統(tǒng)管材液壓成形中 管件變徑部位最大截面處的雙拉應力狀態(tài)。因此，可避免該部位壁厚過度減薄 或開裂等缺陷的產(chǎn)生，且能顯著地提高管件的成形極限，所需設備簡單、且易 于控制，生產(chǎn)工序較少、成本低。特別對于低塑性材料而言，更易實現(xiàn)整體性 能滿足設計和使用要求。
具體實施方式
三結合圖3、圖4說明本實施方式的成形方法的步驟是 一、將凹模3直接固定于工作臺6上；二、將管坯4放入凹模3的內(nèi)腔中，管 坯4的下端與工作臺7上端面接觸；；三、將沖頭1的端部1-2伸入凹模3的
內(nèi)腔中，沖頭1的端部1-2的側(cè)壁與管坯4的上端貼合；四、通過沖頭1上的油路1-1向沖頭1、管坯4和工作臺7所形成的封閉空腔內(nèi)注入傳壓介質(zhì)5; 五、隨著管坯4內(nèi)腔中的壓力的增大，沖頭l向下運動，管坯4的下端面與工 作臺7的上端面貼合并向外側(cè)運動，管坯4的下端逐漸變形擴大；六、當管坯 4的內(nèi)腔壓力過大時，溢流閥8打開排除多余的傳壓介質(zhì)5;七、當管坯4沿 著工作臺6上端面移動到凹模內(nèi)腔側(cè)壁處時，管坯4制成大截面差變徑管件， 隨即卸去管內(nèi)液壓；八、將沖頭l沿著軸向撤出，將凹模3移走，取出大截面 差變徑管件。本發(fā)明的方法同樣可適用于各種大截面差變徑管件的液壓成形。 本實施方式成形方法對管材端部的加工要求相對高一些，在成形過程中管 件變徑部位最大截面處軸向受到的是一個垂直的壓應力，因此避免了大截面差 管件壁厚過度減薄或開裂等缺陷的產(chǎn)生。
權利要求
1. 一種大截面差變徑管件的加工裝置，所述裝置包括工作臺(7)和溢流閥(8)，其特征在于所述裝置還包括沖頭(1)、密封圈(2)、凹模(3)和凸模(6)，凹模(3)固裝在工作臺(7)的上端面上，所述凸模(6)固定在工作臺(7)的上端面上，凸模(6)置于凹模(3)的內(nèi)腔中，所述沖頭(1)裝在凹模(3)的內(nèi)腔中，并與凹模(3)的內(nèi)腔滑動配合，所述沖頭(1)上設有油路(1-1)，所述凸模(6)的上端面上沿軸向設有凸模內(nèi)孔(6-1)，所述凸模內(nèi)孔(6-1)與溢流閥(8)通過管路連接，所述沖頭(1)的端部(1-2)的外壁為由上到下漸縮的圓錐面，所述凸模(6)的外壁為由上到下漸擴的圓錐面，所述凹模(3)的內(nèi)腔側(cè)壁由上到下由圓柱面和圓錐面構成，凹模(3)的內(nèi)腔側(cè)壁的圓錐面的直徑由上到下逐漸增大，所述沖頭(1)與凹模(3)之間裝有密封圈(2)。
2. 一種使用權利要求1所述的大截面差變徑管件的加工裝置的成形方法，其特征在于所述成形方法的步驟是:一、把凸模(6)固定在工作臺(7)上；二、將凹模(3)套在凸模(6)上，并固定在工作臺(7)上；三、將管坯(4)放入凹模(3)的內(nèi)腔中，管坯(4)的下端與凸模(6)的側(cè)壁接觸；四、將沖頭(1)的端部(1-2)伸入凹模(3)的內(nèi)腔中，沖頭(1)的端部(l-2)的惻壁與管坯(4)的上端貼合；五、通過沖頭(1)上的油路(1-1)向沖頭(1)、管坯(4)和凸模(6)所形成的封閉空腔內(nèi)注入傳壓介質(zhì)(5)，并通過裝在沖頭(1)與凹模(3)之間的密封圈(2)將傳壓介質(zhì)(5)密封在管坯(4)內(nèi)；六、通過沖頭(1)上的油路(l-l)不斷向管坯(4)內(nèi)注入傳壓介質(zhì)(5)增壓；七、隨著管坯(4)內(nèi)腔中的壓力的增大，沖頭(1)向下運動，管坯(4)的下端面與凸模(6)的側(cè)壁貼合并向下運動，管坯(4)的下端逐漸變形擴大；八、當管坯(4)的內(nèi)腔壓力過大時，溢流閥(8)打開排除多余的傳壓介質(zhì)(5)，使管坯(4)在運動的過程中始終與凸模(6)的側(cè)壁緊密配合；九、當管坯(4)移動到工作臺(7)的上端面時，管坯(4)制成大截面差變徑管件，立即卸去管坯(4)內(nèi)的液壓；十、將沖頭(1)沿著軸向撤出，將凹模(3)移走，取出大截面差變徑管件。
3. 根據(jù)權利要求2所述的大截面差變徑管件的成形方法，其特征在于所述管坯(4)的材料為鎂合金、鋁合金、鈦合金、高強鋼及高溫合金。
全文摘要
大截面差變徑管件的加工裝置及成形方法，它涉及一種差變徑管件的加工裝置及成形方法。本發(fā)明的目的是為解決目前大截面差變徑管件液壓成形或擴口時常出現(xiàn)壁厚減薄過度及開裂、成形極限較低、達不到設計要求等問題。加工裝置是凹模固裝在工作臺上，凸模置于凹模的內(nèi)腔中，沖頭的端部裝在凹模內(nèi)腔中，沖頭上設有油路，凸模上設有凸模內(nèi)孔，凸模內(nèi)孔與溢流閥連接，沖頭與凹模之間裝有密封圈。方法是把凸模固定在工作臺上；將凹模套在凸模上；管坯置于凹模內(nèi)的凸模上部，沖頭移入凹模，并利用錐面密封住管坯端部，向管坯內(nèi)施加液壓的同時，沖頭下移，直至成形結束，取出工件。本發(fā)明的裝置和方法適用于各種低塑性大截面差變徑管件的加工成形。
文檔編號B21D26/047GK101497096SQ20091007156
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權日2009年3月17日
發(fā)明者劉曉晶, 峰 李, 超 李 申請人:哈爾濱理工大學