大直径多层金属波纹管成形模的制作方法
【专利摘要】一种大直径多层金属波纹管成形模，其特征在于机械胀形模由棱锥动力部分、模瓣集成部分、模瓣水平支承部分、模瓣复位部分和管坯导向部分组成；当圆柱形胀模的棱锥沿铅直方向向下运动时，棱锥的十二个锥面分别与水平分布的各自一组钺形模瓣的尾部斜面之间相对滑动，各个模瓣受到斜面水平分力的推动，使模瓣沿径向扩张，在管坯上胀出波纹；模瓣集成部分中T形槽滑块、连接杆和模瓣径向连接延长，构成模瓣集成部分上平面，在连接杆下方，有与底座下法兰径向连接的槽钢延长臂及延长板形成下平面，上平面与下平面之间通过垂直的单柱支座、双柱支座构成模瓣集成部分及模瓣水平支承部分；该发明既可以实现多层金属波纹管的成形又可实现单层金属波纹管的成形。
【专利说明】大直径多层金属波纹管成形模
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属波纹管制造中的加工技术，具体是大直径多层金属波纹管机械胀形模具。
【背景技术】
[0002]金属波纹管成形方法主要有液压成形、滚压成形和机械胀形。小直径波纹管一般采用液压成形，大直径波纹管一般采用滚压成形和机械胀形。滚压成形通常只能滚压单层波纹管，而机械胀形是近年来发展起来的较先进的大直径波纹管成形方法，但目前采用机械胀形加工的波纹管直径一般都在IOOOmm左右。当波纹管直径为几米时，现有的成形技术都只能实施大直径单层波纹管的加工，不能实现大直径多层波纹管的成形。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种大直径多层金属波纹管成形模，该成形模具应用机械胀形技术，既可以实现大直径多层金属波纹管的成形又可实现大直径单层金属波纹管的成形加工。
[0004]本设计的大直径多层金属波纹管成形模，机械胀形采用圆形内模，其特征在于机械胀形模由棱锥动力部分、模瓣集成部分、模瓣水平支承部分、模瓣复位部分和管坯导向部分共五部分组成；在圆柱形胀模的中心线上，有一个成形用的正棱锥，当它从大端向小端沿铅直方向向下运动时，棱锥的十二个锥面分别与水平分布的模瓣集成部分的各自一组模瓣的尾部斜面之间相对滑动，于是各个模瓣受到斜面水平分力的推动，沿径向向外扩张，将模瓣顶在模具外面套着的管坯上使它胀出波纹；管坯导向部分保证在管坯上逐个成形出来的波纹排成圆柱形；模瓣集成部分的T形槽圆板上开了十二个辐射状的T形槽，每个T形槽里装一个T形槽滑块，可以沿T形槽圆板径向滑动，T形槽滑块的左端与棱锥的锥面紧贴，T形槽滑块的右端有连接杆，并在其间搭有一块小连板，安装模瓣复位部分并构成了模瓣集成部分的第一个节点；连接杆和模瓣尾部紧固在T形槽滑板上，构成了模瓣集成部分的第二个节点；成形时传递推力就是通过模瓣集成部分的两个节点，当活塞杆压着棱锥向下运动成形时，模瓣复位部分的拉簧伸长；成形后，活塞杆提起正棱锥向上运动时，拉簧收缩拉紧T形槽滑块的斜面一直贴在棱锥的十二锥面上相对滑动，使模瓣集成部分恢复到原始位置。
[0005]本实用新型解决了大直径多层金属波纹管的成形难题，机械胀形操作简单，生产效率高，劳动强度也大大降低。与常用的滚压成形相比较，该发明既可以实现多层金属波纹管的成形又可实现单层金属波纹管的成形。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本设计成形模结构中的一条辐射分布模瓣的剖视图；
[0007]图2是图1的A-A视图；[0008]图3为B局部放大视图；
[0009]图4为C-C剖面放大视图。
【具体实施方式】
[0010]本实用新型的大直径多层金属波纹管成形模，应用机械胀形的技术方法，其特征在于机械胀形模主要由棱锥动力、模瓣集成、模瓣水平支承、模瓣复位和管坯导向共五大部分组成。
[0011]大直径多层金属波纹管成形模，图1、图2所示为模瓣集成部分的十二模瓣之一的连接结构。
[0012]1、棱锥动力部分
[0013]棱锥动力部分的功能是，借助液压部分的作用，实现棱锥铅直方向的往复运动。
[0014]棱锥动力部分由顶盖15、油缸5、调整垫铁7、棱锥8、大拉杆2、吊杆架圆环4、吊杆
3、T形槽圆板16、导向座和底座等零部件构成。大拉杆2共有十二根，它把顶盖15、T形槽圆板16和导向座的上法兰17用螺母连接在一起，构成鼠笼式框架。在顶盖15的下面用螺钉固定一个油缸5。油缸5的活塞杆6压在调整垫铁7上。在活塞杆6上还套有环形的吊杆架4，两者靠螺纹连接。从吊杆架4上穿过的两根吊杆3把活塞杆6、调整垫铁7和棱锥8紧固在一起。棱锥8设有导柱9，两者紧配合连接，形成一个整体。导柱9穿过导向座下法兰10及底座上法兰46的中心孔，作业时保证导柱9与导向座下法兰10和底座上法兰46之间上下移动自如。
[0015]制造时，导向座上法兰17、导向座下法兰10与导向座支承管47对中垂直焊接，并焊接导向座加强筋板41构成导向座。底座上法兰46、底座下法兰44与底座支承管48对中垂直焊接，并焊接底座加强筋板45构成底座。导向座和底座分别在车床上整体加工，保证底座下法兰44和底座上法兰46的平行度要求、保证导向座下法兰10和导向座上法兰17的平行度要求。完成平行度要求的加工后，将导向座下法兰10与底座上法兰46中心孔对中，由螺钉连接。在导向座下法兰10的下表面设计有大面积定位凸台，在底座上法兰46上表面圆周设计定位凹面，保证导向座和底座的对中组对，这就构成了整个的棱锥动力部分。
[0016]2、模瓣集成部分
[0017]随着要制造的波纹管直径由小到大的变化，模具的模瓣结构也有了质的变化。模瓣由单体的小尺寸扇形零件，演变成多个零件集装而成的大尺寸钺形模瓣组件。单个零件扇形模瓣:其轮廓是由圆弧线及其两线段为半径，在近圆心处的斜面与棱锥锥面相贴合，并
有一定厚度。
[0018]模瓣集成部分是从接触棱锥锥面的T形槽滑块11算起，连接杆18、T形槽滑板19、模瓣21以及它们之间的小连板14等，直到模瓣21为止，一连串传递成形推力的零件总称。钺形的模瓣21，形似半月形中间有长柄，外缘为弧形，长柄轴向有长孔，端部有螺孔。连接杆18为条状，截面为工字形，可以根据要成形的波纹管直径，设计一系列长度不等的连接杆。
[0019]模瓣集成部分的每种部件都有十二件，沿圆周径向均匀分布。T形槽圆板16上开了十二个辐射状的T形槽，各自分布在两个大拉杆2之间对应夹角的平分线上。每个T形槽里装一个T形槽滑块11，它们可以沿T形槽圆板16的径向滑动。T形槽滑块11的左端是斜面，它与棱锥8的十二锥面紧贴。T形槽滑块11的右端是阶梯平台，在这个阶梯平台上坐着连接杆18的左端，在连接杆18左端和T形槽滑块11的上面搭有一块小连板14，用螺钉固定。这就在T形槽滑块11处构成了模瓣集成部分的第一个节点。
[0020]连接杆18的右端搭在T形槽滑板19的左端，模瓣21搭在T形槽滑板19的右端，其尾部顶住连接杆18右端，分别用螺钉紧固在T形槽滑板19上。T形槽滑板19安装在T形槽座20的T形槽中，这就在T形槽滑板19处构成了模瓣集成部分的第二个节点。T形槽滑块11处和T形槽滑板19处的两个节点把T形槽滑块11、连接杆18和模瓣21三个零件组成一体，构成了钺形的模瓣集成部分。
[0021]模瓣集成部分在工作的时候相当于一个压杆，传递推力要通过两个节点，无论是连接杆本身还是在两个节点上，都不允许发生失稳现象。这就需要用下面的模瓣水平支承部分来保证。
[0022]模瓣21为钺形结构，其纵向中间开一个长孔，横向外缘为弧形。模瓣21安装时，让其长条孔穿过装在滚轮托架28上的两个导柱26，导柱26给模瓣21导向，让模瓣21准确地沿径向运动。在两个导柱26的上面用螺钉连着一块限位板25，它保证模瓣21稳定地落在四个滚轮上之后，不会向上跳动。装配时要调整好四个滚轮形成的平面与限位板之间的间距，保证模瓣21运动自如。
[0023]3、模瓣水平支承部分
[0024]模瓣水平支承部分的作用就是使T形槽滑块11、连接杆18和模瓣21组成的模瓣集成部分在传力的时候，三个零件的截面中心保持在一条直线上，这样才能保证模瓣集成部分不发生失稳。
[0025]该部分包括槽钢延长臂42、单柱支座22、延长板33、双柱支座31和滚轮托架28等部件。每种部件都有十二件，沿圆周径向均匀分布。因此，模瓣支撑部分不仅仅是支承模瓣21和连接杆18的自重，更重要的是要能把十二个连接杆18、T形槽滑板19和滚轮托架28都以T形槽滑块11为基准，调整在一个水平面上。这样，成形出来的波纹才不会发生扭曲。
[0026]在连接杆18下方，有与底座下法兰44径向连接的槽钢延长臂42及延长板33形成下平面，模瓣集成部分构成的上平面与下平面之间通过垂直的单柱支座22、双柱支座31等零件构成一个完整的模瓣集成部分及模瓣水平支承部分。
[0027]槽钢延长臂42为条状，上面两排螺孔。装配时，槽钢延长臂42左端与延长臂固定块43焊接、右边与螺纹调节块37焊接，将两个螺纹调节垫38拧入螺纹调节块37中。然后将延长臂连接块43落在底座下法兰44上，螺纹调节垫38落在地上。改变螺纹调节垫38的高度，使十二个槽钢延长臂42都在一个水平面上，用螺钉将延长臂连接块43与底座下法兰44连接。
[0028]单柱支座下固定板39、单柱支座上固定板40与单柱支座22两端垂直焊接，机加后用螺钉固定在槽钢延长臂42的两排孔上，T形槽座20螺钉固定在单柱支座上固定板40上；槽钢延长臂42双排螺孔间距相等，每一排内的螺孔间距都是50mm，当单柱支座22在槽钢延长臂42上的位置沿径向每变化50mm时，就可以使波纹管直径的系列尺寸改变100mm。在现有槽钢延长臂42的长度范围内，波纹管的最大内径可以做到C 3000mm以下。当制造04500mm的波纹管时，就需要在把槽钢延长臂42再加长，即在它的上面搭了一块条状的延长板33。延长板33下面有四个水平调节螺杆35，旋入延长板33的螺纹孔中，以槽钢延长臂42为基准，调整延长板33的水平位置，然后用锁紧螺母34锁死，并用螺钉将延长板33与槽钢延长臂42连接。
[0029]延长板33的板面上也有与上述槽钢延长臂42类似的两排螺孔。双柱支座固定板32、双柱支座的上盖板30与双柱支座31两端垂直焊接，机加后将双柱支座固定板32用螺钉固定在延长板33上的两排螺纹孔中。
[0030]双柱支座31的上面装有滚轮托架28，在滚轮托架28上架着两根平行的轴24，采用四个轴承23作为滚轮托着模瓣21。这是因为波纹管直径增大之后，模瓣21的自重太大，如果还沿用T形槽导向的话，滑动摩擦力太大，成形时容易发生失稳。装配时，见图4，先将两个导柱26与滚轮托架28连接，连接时保证两个导柱26的对中位置。滚轮托架28用螺钉与双柱支座的上盖板30紧固连接，由固定在延长板33上的两个双柱立座31支撑。轴座36通过螺钉固定在滚轮托架28上，轴承23安装在轴24上，由轴承挡圈49固定。轴24安装在轴座36上，并用螺钉将轴24固定在滚轮托架28上。
[0031]4、模瓣复位部分
[0032]模瓣复位部分的作用是，让模瓣集成部分在完成成形动作之后，能够自动缩回到上模圈27和下模圈29之间的原始位置。这个动作靠二十四个拉簧13完成，每两个拉簧13为一组，见图1?图3。
[0033]模瓣复位部分装配时，拉簧固定圈12借助于六个均布的半环固定块1，用螺钉卡在大拉杆2上。六个半环固定块I的内半圆与大拉杆2贴合，用螺钉旋入拉簧固定圈12外圆均布的螺纹孔内，紧固后使拉簧固定圈12的位置固定。拉簧13的一端均布地挂在拉簧固定圈12的周围，另一端分别挂在十二个小连板14的螺钉上。
[0034]5、管坯导向部分
[0035]管坯导向部分的作用是，保证在管坯上逐个成形出来的波纹排成圆柱形，使做出来的波纹管不发生歪斜。主要包括上模圈27和下模圈29两个零件。上模圈27和下模圈29的截面形状都是T形。它们的外部圆周是直径相同的一段短圆筒，圆筒的内部焊着支撑圆环，支撑圆环与圆筒内壁垂直，圆环上有均布的十二个孔，用以固定模圈。
[0036]为了使管坯在成形过程中导向良好，上模圈27和下模圈29的直径要求完全相等，并且在调整安装时要保证同心。这对于制造几米直径的零件来说，工艺上有一定困难。为此，在焊制模圈时，上模圈27和下模圈29不是分别制造的，而是把它们两个看成整体，只焊接一个圆筒，焊后把圆筒校圆，再焊上各自的支撑圆环。然后从圆筒的中间气割成上下两件，这样就保证了上模圈27和下模圈29的直径完全一致。最后分别在支撑圆环平面画线钻出十二个孔，就完成了上模圈27和下模圈29的制造。将上模圈27固定在导柱26上面的限位板25端部，下模圈29固定在双柱支座的上盖板30端部，保证同心要求。
[0037]作业状态:完成以上组装后，即可以进行波纹管成形。根据成形波纹外径大小，调整垫铁7的高度。然后将需要成形的波纹管管坯套在上模圈27和下模圈29外面，用标尺定好第一个波的位置，用托架将波纹管管坯托住。托架只是用来固定波纹管位置，不是模具的零件。开机后，油缸5的压力通过活塞杆6压在棱锥8上面的调整垫铁7上，棱锥8在压力作用下向下移动。当棱锥下行时，T形槽滑块11在T形槽圆板19上沿径向向外滑行。T形槽滑块11通过阶梯平台的立面向连接杆18传递推力，连接杆18再经过T形槽滑板19把推力传给模瓣21，模瓣21顶在模具外面套着的管坯上，使它成形出波纹。与此同时，使挂在小连扳14上的拉簧13伸长；当成形动作完成后，液压部分提起活塞杆6向上运动，活塞杆6带着吊杆架圆环4和吊杆3拉起棱锥8回到成形前的初始位置。
[0038]当活塞杆6压着棱锥8向下运动进行成形时，棱锥8推动模瓣集成部分向外扩张，使T形槽滑块11上的拉簧13伸长；当成形动作完成后，活塞杆6提起棱锥8向上运动时，拉簧13收缩，由于受到拉簧13的拉力，和小连扳14固定连接的T形槽滑块11的斜面一直贴在棱锥8的十二锥面上相对滑动，使模瓣集成部分恢复到上模圈27和下模圈29之间的原始位置。待完成复位后，按波纹管参数要求将管坯移动一定的距离，再进行第二个波的成形。根据成形波数，依次完成上述动作即可完成波纹管全部波纹的成形。
[0039]调整垫铁7是厚度不等的一组圆板，通过改变调整垫铁7圆板的组合高度，可以保证活塞杆6向下运动到油缸5的极限位置时，棱锥8推动十二个模瓣21成形出来的波峰尺寸恰好等于波纹管产品要求的外径。
【权利要求】
1.一种大直径多层金属波纹管成形模，机械胀形采用圆形内模，其特征在于机械胀形模由棱锥动力部分、模瓣集成部分、模瓣水平支承部分、模瓣复位部分和管坯导向部分共五部分组成；在圆柱形胀模的中心线上，有一个成形用的棱锥，当它从大端向小端沿铅直方向向下运动时，棱锥的十二个锥面分别与水平分布模瓣集成部分的各自一组模瓣的尾部斜面之间相对滑动，于是各个模瓣受到斜面水平分力的推动，沿径向向外扩张，将模瓣顶在模具外面套着的管坯上使它胀出波纹，管坯导向部分保证在管坯上逐个成形出来的波纹排成圆柱形；模瓣集成部分的T形槽圆板上开了十二个辐射状的T形槽，T形槽滑块的左端与棱锥的十二锥面紧贴，可以沿T形槽圆板径向滑动，T形槽滑块的右端有连接杆，并在其间搭有一块小连板，安装复位部分并构成了模瓣集成部分的第一个节，连接杆和模瓣尾部紧固在T形槽滑板和T形槽座中，构成了模瓣集成部分的第二个节点，成形时，传递推力要通过模瓣集成部分的两个节点；当活塞杆压着正棱锥向下运动成形时，模瓣复位部分的拉簧伸长；成形后，活塞杆提起棱锥向上运动时，模瓣复位部分的拉簧收缩拉紧T形槽滑块的斜面一直贴在棱锥的十二锥面上相对滑动，使模瓣集成部分恢复到原始位置。
2.根据权利要求1所述的大直径多层金属波纹管成形模，其特征在于棱锥动力部分的结构:大拉杆⑵共有十二根，将顶盖(15)、T形槽圆板(16)和导向座的上法兰(17)用螺母连接在一起，构成鼠笼式框架；在顶盖(15)的下面固定油缸(5)，油缸(5)的活塞杆(6)压在调整垫铁(7)上，在活塞杆(6)上还套有环形吊杆架(4)，两者靠螺纹连接，从吊杆架(4)上穿过的两根吊杆(3)把活塞杆(6)、调整垫铁(7)和棱锥(8)紧固在一起，棱锥(8)与导柱(9)紧配合连接，构成了整个的棱锥动力部分。
3.根据权利要求1所述的大直径多层金属波纹管成形模，其特征在于模瓣集成部分的每种部件都有十二件，沿圆周均匀分布，模瓣集成部分的T形槽圆板(16)上开了十二个辐射状的T形槽，各自分布在两个大拉杆(2)之间对应夹角的平分线上，每个T形槽里装一个T形槽滑块(11)，它们可以沿T形槽圆板(16)径向滑动，T形槽滑块(11)的左端是斜面，与棱锥(8)的锥面紧贴，T形槽滑块(11)的右端阶梯平台上坐着连接杆(18)的左端，并在连接杆(18)左端和T形槽滑块(11)的上面搭有一块小连板(14)，构成了模瓣集成部分的第一个节点；连接杆(18)和模瓣(21)尾部分别用螺钉紧固在T形槽滑板(19)上，T形槽滑板(19)再置于T形槽座(20)中，构成了模瓣集成部分的第二个节点；两个节点把T形槽滑块(11)、连接杆(18)和模瓣(21)三个零件组成一体，构成了钺形的模瓣上平面；模瓣(21)安装时，让长条孔穿过两个导柱(26)，使得摸瓣(21)的右端稳定地落在四个轴承(23)上，然后用螺钉将限位板(25)连接在两个导柱(26)上，至此构成模瓣集成部分。
4.根据权利要求1所述的制造大直径多层金属波纹管成形模，其特征在于模瓣水平支承部分的结构:钺形模瓣组件T形槽滑块(11)、连接杆(18)和模瓣(21)构成模瓣集成部分上水平面，在连接杆(18)下方，有与底座下法兰(44)径向连接的槽钢延长臂(42)及延长板(33)形成下平面，上平面与下平面之间通过垂直的单柱支座(22)、双柱支座(31)构成模瓣集成部分及模瓣水平支承部分；双柱支座(31)的上面装有滚轮托架(28)，在滚轮托架(28)上架着两根平行轴(24)，采用四个轴承(23)作为滚轮托着模瓣(21)； 轴承滚轮结构:轴承(23)安装在轴(24)上，由轴承挡圈(49)固定，两个平行的轴(24)安装在轴座(36)上，并用螺钉将轴座(36)固定在滚轮托架(28)上，滚轮托架(28)用螺钉与上盖板(30)紧固连接，由双柱支座(31)支撑；两个导柱(26)在滚轮托架(28)上对中连接，导柱(26)穿过模瓣(21)长孔，使模瓣(21)准确地沿径向运动， 再将这个组件用螺钉与双柱支座的上盖板(30)紧固连接，在两个导柱(26)的上面连着一块限位板(25)，装配时要调整好四个轴承(23)形成的平面与限位板(25)之间的间距，保证模瓣(21)落在轴承(23)上之后，不会向上跳动、运动自如，四个轴承(23)作为滚轮托着模瓣(21)； 水平支承下平面的结构:在模具底座圆周上，单柱支座下固定板(39)、单柱支座上固定板(40)与单柱支座(22)两端垂直焊接，机加后用螺钉固定在槽钢延长臂(42)的两排孔上，T形槽座(20)螺钉固定单柱支座上固定板(40)上；双柱支座(31)两端垂直焊接双柱支座固定板(32)、双柱支座的上盖板(30)，双柱支座(31)下端的双柱支座固定板(32)拧在延长板(33)的两排螺孔中；槽钢延长臂(42)左端与延长臂固定块(43)焊接、槽钢延长臂(42)右端螺栓固定延长板(33)，四个水平锁紧螺母(34)、调节螺杆(35)旋入延长板(33)下面的螺纹孔中，槽钢延长臂(42)下部拧入螺纹调节块(37)、调节垫(38)，然后将延长臂固定块(43)与底座下法兰(44)固定；以槽钢延长臂(42)为基准，调整延长板(33)的水平位置，然后用锁紧螺母(34)锁死水平调节螺杆(35)，至此构成了模瓣水平支承部分。
5.根据权利要求1所述的大直径多层金属波纹管成形模，其特征在于模瓣复位部分的结构:每两个拉簧(13)为一组，拉簧(13)的一端均布地挂在拉簧固定圈(12)上均布的螺钉头上的圆孔，另一端勾住小连板(14)上的螺钉，在小连板(14)上装有固定拉簧(13)的螺钉，小连板(14)通过螺钉固定在T形槽滑块(11)上；拉簧固定圈(12)借助于六个均布的半环固定块(I)，用螺钉卡在大拉杆(2)上，六个半环固定块(I)的内半圆与大拉杆(2)贴合，用螺钉旋入拉簧固定圈(12)外圆均布的螺纹孔内，紧固后使拉簧固定圈(12)的位置固定。
【文档编号】B21D15/04GK203390027SQ201320025392
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】丁艳萍, 杨彬如, 刘满, 刘勇, 王雪 申请人:沈阳汇博热能设备有限公司