大口径三通管刚性塑性复合胀形成型设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于管材无切削加工技术领域，具体的涉及一种大口径三通管刚性塑性复合胀形成型设备。
【背景技术】
[0002]管材胀形的种类很多，主要分为刚性胀形和软模胀形两类。刚性凸模胀形仅适用于形状和尺寸精度要求不高的轴对称胀形件的胀形加工。利用液体、气体或弹性体作为传压介质进行胀形时，通称为软模胀形。液体可用油、乳化液或水，弹性体通常采用聚氨酯橡胶或天然橡胶。石蜡由于具有易于呈固体或液体状的独特特点，且可回收重复利用，也将其作为胀形传压介质，并已在生产中取得了良好的技术效果。因此，根据传压介质的不同，软模胀形又可分为液压胀形、气压胀形、橡胶胀形和石蜡胀形等。软模胀形和刚性模胀形相比，特别适合于各种形状复杂管件加工，具有明显的技术经济效益。
[0003]在三通管胀形工艺中，管坯内表面需作用非常大的胀形压力。根据胀形压力的产生方法和胀形冲头的数目及结构的不同，可把三通管塑性成形的方法相应的分为三种:液体介质挤压胀形、塑性介质复合冲头挤压胀形和塑性介质分离冲头挤压胀形三种。
[0004]如图1所示，为现有的一种三通管液体介质挤压胀形模具的结构示意图。该三通管液体介质挤压胀形模具由两半模组成，管坯置于其中，内部的液体通过专门的增压系统提供内压力，其压力值的大小与左右两个冲头的运动无关，由左右冲头提供挤压力，平衡冲头提供支管端部的平衡力，通过这三个力的协调作用，可使管坯在超高压静水压力下胀形成形。该方法由于胀形压力场分布最为均匀稳定，所成形的产品质量最好，但所需胀形压力较大，需数百甚至数千兆帕，而普通液压栗只能产生约30MPa的压力，故需配置增压系统，对控制技术的要求也很高，设备较昂贵。另外，液体介质挤压胀形成形不能应用于如中碳钢、大尺寸厚壁件等需要加热以提高塑性、减小抗力的胀形加工。
[0005]如图2所示，为现有的一种塑性介质复合冲头挤压胀形模具的结构示意图。该胀形模具的冲头为一台阶形结构，可对介质和管壁两端分别施压。挤压胀形时，冲头前端首先进入管坯内对塑性介质施压，使支管模腔对应管壁隆起产生胀形，当冲头台阶与管坯接触时，产生挤压力，管坯在内压力和挤压力的共同作用下产生塑性变形，使支管不断增长。
[0006]该胀形成形方法除具有冲头结构简单、所需设备和装置较少、操作便利等优点外，还具有制件的壁厚比较均匀稳定、变化幅度不大的优点。由于挤压冲头、凹模、管坯及胀形介质的尺寸关系决定着胀形的初始压力，因此在成形过程中，胀形压力的调整较为困难，只能在一定范围内进行，主要是通过告便挤压冲头的结构实现。因此，对管坯的尺寸、材料及模具等方面的要求较为严格，使用中有很大的局限性。
[0007]如图3所示，为现有的一种塑性介质分离冲头挤压胀形模具的结构示意图。该胀形模具的内压力由胀形冲头挤压胀形介质产生，其数值与挤压冲头无关而由胀形冲头的运动决定。胀形压力的产生机理与塑性介质复合冲头挤压胀形成形相似，二者的区别主要在于挤压冲头与胀形冲头是否为一体。在塑性介质分离冲头挤压成形方法中，挤压冲头和胀形冲头通过复合油缸驱动，实现分离。
[0008]与塑性介质复合冲头挤压胀形成形相比较，塑性介质分离冲头挤压胀形模具的胀形冲头的结构和运动较为复杂，并需增添一套驱动胀形冲头运动的机构。
[0009]与液体介质挤压胀形方式相比，塑性介质分离冲头挤压胀形虽然冲头运动较为复杂，但避免了昂贵的液压增压系统，因此具有设备投资较小，并且生产率高、成形效果好的优点，但其还存在冲头的使用寿命较低、模具结构较复杂、且不能应用于管坯尺寸太小的场入口 ο
【发明内容】
[0010]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大口径三通管刚性塑性复合胀形成型设备，不仅能够满足三通管的胀形成形要求，而且同时结合刚性胀形和液压胀形，能够较好地控制三通管胀形变形的全过程。
[0011]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0012]一种大口径三通管刚性塑性复合胀形成型设备，包括上半模和下半模，所述上半模和下半模之间设有呈圆管状的成形型腔，所述成形型腔的两端分别安装有与其滑动配合的胀形挤压冲头，所述下半模上设有轴线与所述成形型腔的轴线垂直相交的支管成形腔，所述支管成型腔内安装有平衡冲头，两个所述胀形挤压冲头之间设有刚性胀形内模，所述刚性胀形内模包括分别位于两端的推杆，两根所述推杆之间设有与所述支管成型腔配合并用于驱动管坯胀形变形的成形内模块，所述成形内模块与两根所述推杆之间通过双铰连杆相连，所述推杆的轴线与所述成形型腔的轴线平行并分别滑动配合安装在对应的所述胀形挤压冲头内，且其中一根推杆上设有快速拆卸连接结构，所述成形型腔的两端分别设有用于驱动所述胀形挤压冲头在所述成形型腔内滑动和用于驱动所述推杆在所述胀形挤压冲头内滑动的复合液压缸；
[0013]所述复合液压缸包括外缸体，所述外缸体的中心设有与其同轴的内缸体，所述内缸体内设有与其滑动配合并与对应的所述推杆相连的内活塞杆，所述外缸体内设有与其滑动配合并与对应的所述胀形挤压冲头固定连接的外活塞杆，所述外活塞杆滑动配合套装在所述内缸体上；
[0014]两根所述推杆之间设有辅助压力机构，所述辅助压力机构包括平衡杆，两根所述推杆相向的一端端面上设有平衡滑孔，所述平衡杆的两端分别滑动配合安装在两个所述平衡滑孔内，且所述平衡杆的两端分别套装设有位于对应的所述平衡滑孔内的平衡弹簧；所述平衡杆与所述成形内模块之间设有辅助液压缸。
[0015]进一步，所述推杆与所述胀形挤压冲头之间设有高压密封结构。
[0016]进一步，设有所述快速拆卸连接结构的所述推杆分体设置为两段，其中一段所述推杆的端面中心设有一个锥形结合孔，另一段所述推杆的端面中心设有与所述锥形结合孔配合的锥形结合头，且两段所述推杆的端面之间设有防滑体。
[0017]进一步，两个所述平衡弹簧的阻尼系数相等。
[0018]进一步，所述辅助液压缸为多级液压缸，所述多级液压缸包括辅助活塞杆和至少两级层叠套装在一起并呈伸缩结构的辅助液压缸缸体，所述辅助活塞杆套装在最内层的辅助液压缸缸体上，位于最外层的辅助液压缸缸体与辅助活塞杆之间组成无杆腔，位于最内层的辅助液压缸缸体与辅助活塞杆之间组成活塞杆腔，相邻两级液压缸缸体之间组成分级油腔，所述无杆腔、活塞杆腔和分级油腔上均设有与液压源相连的油口 ；位于最外层的所述辅助液压缸缸体固定安装在所述平衡杆上，所述辅助活塞杆与所述成形内模块固定连接。
[0019]进一步，相邻两级液压缸缸体之间以及辅助活塞杆与最内层液压缸缸体之间，位于外层的液压缸缸体的顶部设有径向向内延伸的内挡环，位于内层的液压缸缸体/辅助活塞杆的底部设有径向向外延伸的并与内挡环配合的外挡环，所述内挡环与内层液压缸缸体的外周壁之间设有密封结构，所述外挡环与外层液压缸缸体的内周壁之间设有密封结构。
[0020]进一步，设置在所述活塞杆腔和分级油腔上的油口设置在所述内挡环上。
[0021]本发明的有益效果在于:
[0022]本发明的大口径三通管刚性