专利名称：发动机不锈钢排气歧管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用排气歧管及其制造方法。
背景技术：
排气岐管是发动机的关键零件之一，近年来，随着发动机结构的改进和汽车轻量化的发展，在轿车发动机中，传统的铸造排气歧管将逐渐由耐热性能高的不锈钢排气岐管所取代。现有对排气歧管的冲压成形工艺需将管材经弯曲、扩管及缩管等过程进行加工后再焊接为整个零件，以四缸发动机的排气歧管为例，其下游聚气通道采用管材冲压而成，包括扩管及压扁等工艺，四个支管一端与法兰盘相连，另一端端口压扁成D形后，四个支管分为两组分别与两个下游聚气道管相连，而后两个下游聚气管与另一法兰盘相连。其实质是两个上游支管端口分别压扁成D形后与一个经冲压加工的下游聚气管相连，此种连接方式为二对一的连接方式，此种连接方式气密性不好、可靠性差；同时，现有的这种制造方法的焊接量大且废品率高。
发明内容
针对现有的排气歧管存在气密性不好、可靠性差以及排气歧管制造工艺存在焊接量大、废品率高的弊端，本发明提供一种连接气密性好且可靠性高的发动机不锈钢排气歧管及其制造方法。
发动机不锈钢排气歧管，它包括支管1，支管1的一端与法兰盘3连接，支管1的另一端与支杈管2连接，所述支杈管2的另一端与另一个法兰盘4连接，所述支杈管2是由一根管坯直接加工而成。
发动机不锈钢排气歧管的制造方法，首先制造支杈管2，所述支杈管2的制造过程依次如下a.设置带有T形膜腔的模具5，模具5的T形膜腔包括直通孔5-1和中间孔5-2；将圆筒形管坯6放入模具5的直通孔5-1内；b.在中间孔5-2内设置中间冲头7，在直通孔5-1内设置左冲头8和右冲头9，并使左冲头8和右冲头9与管坯6的两端部紧密接触，所述左冲头8或右冲头9的中心设有内外相通的孔10；c.通过孔10向管坯6内注入高压液体，同时控制左冲头8和右冲头9向中间运动进行补料，从而使管坯6在模具5的中心孔5-2处形成中心管11，所形成的中心管11端部与中间冲头7接触；d.控制中间冲头7向后运动并使中间冲头7与不断形成的中心管11保持接触，以实现中间冲头7对中心管11的背压作用；将通过上述过程制得的支杈管2的一端与法兰盘4连接，支杈管2的另两端分别与支管1的一端连接，支管1的另一端与法兰盘3连接，即形成所述排气歧管。
本发明在左冲头或右冲头上设置内外相通的孔，通过增压泵13向孔内注入高压液体从而对管坯施加压力，注入的高压液体压力可以通过压力传感器由计算机进行控制，由于高压液体流动性好，因此可控性好，在挤胀过程中对管壁作用力均匀，所形成的中心管壁厚度均匀，质量好，使用过程中不会发生局部漏气，使用寿命大大增加。
本发明的各冲头都与液压缸进行连接，液压缸的动作可以通过计算机进行伺服控制，这样可以容易地控制冲头的速度和位移，从而更好地控制左右冲头的补料比和中间冲头的后退速度，可以避免在高压液体作用下，左右冲头的补料过快使得管坯起皱，或是中间冲头后退过快使得中间管破裂等成形缺陷，以保证得到高质量的支杈管。
对于所形成的中心管与原管坯呈直角是比较容易加工的，但实验证明对于加工直角形式支杈管的方法来加工斜角支杈管是行不通的，因为加工直角支杈管只需左右冲头以等速运动即可，这样可以实现左右相同的补料比，从而使形成的中间管补料均匀。但对于斜角支杈管，由于所形成的中心管呈倾斜状态，这就需要两端具有不同的补料比，因此经大量实验证明，要实现不同的补料比需要对管坯两端的冲头移动速率进行调整，对于固定斜角角度的模具，冲头运动速度不同决定着补料量不同，从而决定着成形过程能否顺利进行以及最终产品的质量如何。大量实验验证，左右冲头以1～5的比值进行运动可以保证成形顺利进行及最终产品的质量。对于呈斜角设置的支杈管，具有比直角管更节省空间、更方便连接以及更利于气体流动的优点。
本发明所述支杈管是由一根管坯直接加工而成，相对于现有技术取消了大量的焊接过程，因此效率得到提高。使用时，将每个支管分别与支杈管的一个端口连接，由于各个支管与支杈管的连接为一对一的连接，这样相连后焊接而成的排气歧管的可靠性及气密性都很好，并且所述制造方法不会造成大量废品的出现，因此具有显著的经济效益，利于推广应用。
图1是本发明所述歧管整体结构示意图，图2是模具5的结构示意图，图3是模具5内放入管坯6的结构示意图，图4是具体实施方式
二所述结构示意图，图5是具体实施方式
三所述结构示意图，图6是具体实施方式
四所述结构示意图，图7是具体实施方式
五所述结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式是一种发动机不锈钢排气歧管，参照图1，它包括支管1，支管1的一端与法兰盘3连接，支管1的另一端与支杈管2连接，所述支杈管2的另一端与另一个法兰盘4连接，所述支杈管2是没有连接关系的一个整体，是由一根管坯直接加工而成。对于所述支杈管，需要采用内高压成形工艺进行制造，首先在模具5内设置管坯6，成形过程中，除了需要对管坯6进行内部加压和左右两端轴向加力补料，还需要一个中间冲头对胀出的中心管进行反推。成形过程为向管坯内输入高压液体，左右冲头向内补料；在成形的初期中间冲头保持不动，等与中心管顶部贴紧后，向后退出，后退中要保持与支管顶部的接触。所述制造方法具体如下首先制造支杈管2，所述支杈管2的制造过程依次如下a.设置带有T形膜腔的模具5，参照图2，模具5的T形膜腔包括直通孔5-1和中间孔5-2，；将圆筒形管坯6放入模具5的直通孔5-1内，参照图3；b.在中间孔5-2内设置中间冲头7，参照图4，在直通孔5-1内设置左冲头8和右冲头9，并使左冲头8和右冲头9与管坯6的两端部紧密接触；所述左冲头8或右冲头9的中心设有内外相通的孔10；c.通过孔10向管坯6内注入高压液体，同时控制左冲头8和右冲头9向中间运动进行补料，从而使管坯6在模具5的中心孔5-2处形成中心管11，所形成的中心管11端部与中间冲头7接触；可以通过增压泵13来实现向管坯6内注入高压液体；d.控制中间冲头7向后运动并使中间冲头7与不断形成的中心管11保持接触，以实现中间冲头7对中心管11的背压作用；参照图1，将通过上述过程制得的支杈管2的一端与法兰盘4连接，支杈管2的另两端分别与支管1的一端连接，支管1的另一端与法兰盘3连接，即形成所述排气歧管。
具体实施方式
二本实施方式中，所述中间冲头7、左冲头8和右冲头9的外端分别与一号液压缸12-1、二号液压缸12-2和三号液压缸12-3进行连接。通过液压缸带动冲头向内或向外运动，具有运行平稳、稳定性高的优点。
本实施方式中，管坯6采用不锈钢无缝管或焊管，成形前将管坯6放入模具5中，参照图4，左冲头8、右冲头9分别与二号液压缸12-2和三号液压缸12-3进行连接，并通过液压缸驱动使左右冲头向中间运动，使左右冲头与管坯6两端部接触并实现密封；然后通过孔10向管坯6内注入高压液体，高压液体对管坯6内部产生的高压会使处于中心孔5-2处的管坯6的管壁向外胀开，此时左右冲头继续向内运动以推动管坯6的两端向中间运动，实现补料功能，左右冲头的不同进给速度实现管坯6两端不同的补料量，此补料量根据所欲成形中心管11的角度α来确定，参照图4，对于中心管11与管坯6之间的角度α是90°的，则左右两端的补料比为1，即控制左冲头8和右冲头9以相同速度向中间运动。在高压液体和左右冲头的不停补料作用下，即可在管坯6上形成中心管11，对于中心管11与管坯6呈直角设置的，称为直壁三通管，它的结构是中心管11的轴线与原管坯6的轴线相垂直，原管坯6的轴线为直线。
同时，中间冲头7通过一号液压缸12-1驱动向后运动，其运动速度以能实现中间冲头7与所成形中心管11顶部相接触，以实现中间冲头7对中心管11的背压作用，从而获得较高的中心管高度。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
二不同之处在于，对于中心管11与管坯6之间的角度α不是90°的(直壁斜三通管)，则控制左冲头8和右冲头9之间向中间运动的速度比值在1～5之间，所述运动速度的比值即为补料比。除了设置相应角度的模具外，可以按如下补料比进行控制左右冲头当所要成形中心管与管坯向右呈30度时，则左冲头与右冲头的补料比为5∶1；当所要成形中心管与管坯向右呈45度时，则左冲头与右冲头的补料比为3∶1；当所要成形中心管与管坯向右呈60度时，则左冲头与右冲头的补料比为2∶1。所述直壁斜三通管的结构为，参照图5，中心管11的轴线与原管坯6的轴线所成角度为非直角，且原管坯6的轴线为直线。对于管坯6的管壁厚为1-3mm的，则向管坯内输入高压液体的最大压力为50-200Mpa。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三不同之处在于，所述管坯6的轴线为非直线(即异型支杈管)，在模具5内设有与非直线形管坯6外形相适应的膜腔。所述异型支杈管的结构为，参照图6，中心管11的轴线与原管坯6的轴线所成角度为非直角，且原管坯6的轴线为非直线。
具体实施方式
五本实施方式是四缸发动机的排气歧管的结构，参照图7，经数控弯曲后各支管1-1、1-2、1-3、1-4一端分别与法兰盘3相连、支管1-1、1-4的另一端与内高压成形的支杈管2-1的两个管口相连，支管1-2、1-3另一端与内高压成形的支杈管2-2的两个管口相连，这样四个支管经过两个支杈管的连接汇聚到两个通道，而且各个支管与支杈管的连接为一对一的连接，这样相连后焊接而成的零件可靠性及气密性好，两个支杈管的另一端与法兰盘4相连，制造出整个排气歧管。
具体实施方式
六本实施方式以在长为250mm、外径40mm、管壁厚2mm的管坯上，要成形向右斜度为45°角的中心管为例，具体叙述制造支杈管过程中控制的工艺参数首先设置中间孔与直通孔轴线呈45°角的模具，然后将所述管坯放在模具的直通孔内，管坯外径与模具的直通孔内径相适应，再在模具的直通孔内、管坯的两端插入左冲头和右冲头，使左冲头和右冲头与管坯两端紧密接触，在模具的中间孔内设置中间冲头。
然后通过左冲头上的孔向管坯内注入液体，液体压力从大气压逐渐增加至180Mpa，同时控制相同时间内左冲头向内运动80mm，右冲头向内运动40mm，当处于中间孔处的管坯不断向外胀开形成中心管并与中间冲头接触后，控制中间冲头以右冲头一半的速度倒退，并保证中间冲头在倒退过程中保持与中心管的接触，从而实现对中心管的背压。
通过所述过程即可实现将管坯加工成为支杈管的过程，所形成的支杈管是由一根管坯直接加工而成，加工成的产品可以直接使用，并且这种方法加工的支杈管废品率极低。
权利要求
1.一种发动机不锈钢排气歧管，它包括支管(1)，支管(1)的一端与法兰盘(3)连接，支管(1)的另一端与支杈管(2)连接，所述支杈管(2)的另一端与另一个法兰盘(4)连接，其特征在于所述支杈管(2)是由一根管坯直接加工而成。
2.一种发动机不锈钢排气歧管的制造方法，其特征在于首先制造支权管(2)，所述支杈管(2)的制造过程依次如下a.设置带有T形膜腔的模具(5)，模具(5)的T形膜腔包括直通孔(5-1)和中间孔(5-2)；将圆筒形管坯(6)放入模具(5)的直通孔(5-1)内；b.在中间孔(5-2)内设置中间冲头(7)，在直通孔(5-1)内设置左冲头(8)和右冲头(9)，并使左冲头(8)和右冲头(9)与管坯(6)的两端部紧密接触；所述左冲头(8)或右冲头(9)的中心设有内外相通的孔(10)；c.通过孔(10)向管坯(6)内注入高压液体，同时控制左冲头(8)和右冲头(9)向中间运动进行补料，从而使管坯(6)在模具(5)的中心孔(5-2)处形成中心管(11)，所形成的中心管(11)端部与中间冲头(7)接触；d.控制中间冲头(7)向后运动并使中间冲头(7)与不断形成的中心管(11)保持接触，以实现中间冲头(7)对中心管11的背压作用；将通过上述过程制得的支权管(2)的一端与法兰盘(4)连接，支杈管(2)的另两端分别与支管(1)的一端连接，支管(1)的另一端与法兰盘(3)连接，即形成所述排气歧管。
3.根据权利要求2所述的发动机不锈钢排气歧管的制造方法，其特征在于所述中间冲头(7)、左冲头(8)和右冲头(9)的外端分别与一号液压缸(12-1)、二号液压缸(12-2)和三号液压缸(12-3)进行连接。
4.根据权利要求2或3所述的发动机不锈钢排气歧管的制造方法，其特征在于对于中心管(11)与管坯(6)之间的角度α是90°的，则控制左冲头(8)和右冲头(9)以相同速度向中间运动。
5.根据权利要求2所述的发动机不锈钢排气歧管的制造方法，其特征在于对于中心管(11)与管坯(6)之间的角度α不是90°的，则控制左冲头(8)和右冲头(9)之间向中间运动的速度比值在1～5之间。
6.根据权利要求2所述的发动机不锈钢排气歧管的制造方法，其特征在于所述管坯(6)的轴线为非直线，在模具(5)内设有与非直线形管坯(6)外形相适应的膜腔。
7.根据权利要求2、5或6所述的发动机不锈钢排气歧管的制造方法，其特征在于所述管坯(6)是不锈钢无缝管或焊管。
8.根据权利要求2、5或6所述的发动机不锈钢排气歧管的制造方法，其特征在于所述管坯(6)的管壁厚为1-3mm的，则向管坯内输入高压液体的最大压力为50-200Mpa。
全文摘要
发动机不锈钢排气歧管及其制造方法，涉及一种用排气歧管及其制造方法。现有的排气歧管存在气密性不好、可靠性差以及排气歧管制造工艺存在焊接量大、废品率高的弊端。发动机不锈钢排气歧管的支杈管(2)是没有连接关系的一个整体，是由一根管坯直接加工而成。它的制造方法主要包括制造支杈管(2)的过程，然后将支杈管(2)的一端与法兰盘(4)连接，支杈管(2)的另两端分别与支管(1)的一端连接，支管(1)的另一端与法兰盘(3)连接，即形成所述排气歧管。本发明取消了大量的焊接过程，所得排气歧管的可靠性及气密性都很好，并且所述制造方法不会造成大量废品的出现，因此具有显著的经济效益，利于推广应用。
文档编号F01N13/10GK1837585SQ20061000996
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者苑世剑, 滕步刚 申请人:哈尔滨工业大学