专利名称：金属弯头冷挤压成型装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属挤压装置，尤其是一种用来加工金属管件的金属弯头冷挤压 成型装置。
背景技术：
传统的弯管工艺使用弯管机，通过弯管机的导向，管件被弯曲，但是，这种工艺，在 管件弯曲的时候，管件弯曲的部位容易变形，可能变扁状，这样在管件对接的时候比较麻 烦，而且对接部位也比较容易造成泄漏。因此现有的管件弯曲方法中，使用一种填充的工 艺，在管件内填充，比如灌铅、灌蜡或者钢珠等，灌铅采用的是在管件内部加入与管件内径 体积相当的铅，需要经过下料、溶铅、灌铅、成型、除铅、割口 6道工序，管件表面还需要经过 酸洗的方式去除管件内壁残留的铅，长期从事铅的工作，对工厂环境和工人都会造成较大 的危害；灌蜡与灌铅一样也要经过6道工序，灌铅和灌蜡的成型方法需要大量的时间使管 件冷却，这样就会造成管件弯曲的生产周期延长；钢珠的方法需要在成型过程中反复添加 钢球，在成型后需要更换设备再进行钢球整形，造成整体的工序时间长，需要的设备也较 多，而且对模芯的磨损也比较大，管件也容易起皱，而且这些填充物在使用中会减少或者损 耗，管件弯曲的成本较高。中国专利局于2010年4月7日公告了一份CN201436097U号专利，名称为用于金 属管弯管成形的芯轴，芯轴的前端呈圆锥状，其锥尖处相对于芯轴的中心轴线偏心设置，且 偏向弯管内侧，锥尖处圆滑过渡，芯轴的前端的横截面上，朝向弯管内侧的截面弧度比朝向 弯管外侧的截面弧度小，芯轴中设置有润滑油通道，喷油孔的一端开孔于润滑油通道的前 端，其另一端开孔于芯轴的前端外径处，进油孔的一端开孔于润滑油通道的后端，其另一端 开孔于芯轴的后端外径处，芯轴的后端设置有与润滑油通道相同的内螺纹孔，进油孔的一 端开孔于内螺纹孔。但是管件用弯管机弯曲的时候，管件的端部会逐渐与芯轴的前端部吻 合，管件的截面形状会发生变形，最终弯管的弯曲部位就不是圆形，如果需要在此处配接其 他部件，则还需要对弯管部位进行整形，增加了工序，也增加了操作难度。
发明内容
本发明解决了传统弯管技术中需要填充造成填充物损耗严重，而且工序时间长， 管件弯曲成本高的缺点，提供一种使用冷挤压的加工方式，能重复连续使用，工序时间短， 弯曲成本较低的金属弯头冷挤压成型装置。本发明还解决了现有技术中使用的芯轴需要另行配备整形工具，增加了工序，也 增加操作难度的缺点，提供一种一次就能成型，并在最后一步进行整形的金属弯头冷挤压 成型装置，工序时间少，操作简单。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种金属弯头冷挤压成型装置，包 括由两块模板相互拼合的成型模具，模具内设有与成品弯头形状相适配的模腔，模腔与模 具的外部相通，成型装置还包括能插入模腔的挤压模芯及用于推动模腔内待加工管件的推芯棒，挤压模芯包括基轴和工作端，基轴与模腔的内径相适配，工作端与模腔的内壁至少留 有一个与管件壁厚相等的间隙，工作端沿基轴轴向的投影为圆形，圆形与待加工管件的内 径相吻合。待加工管件从模腔的一端由推芯棒推入，管件的端部逐渐套入到挤压模芯的工 作端，工作端对管件进行导向，工作端与模腔的内壁相互结合限定管件的弯曲走向，模腔内 壁与工作端之间的间隙保证管件有足够的空间进行延展，管件弯曲后，模芯要退出，基轴与 模腔的内径相配使得基轴能顺利退出不会出现偏转，从而可以保证工作端与模腔内壁之间 的间隙始终如一，工作端的轴向投影为圆形，这样工作端退出后可以对管件进行修整，使得 管件的端部为圆形；如果需要将管件的端部挤压成一个特定的形状，通过改变工作端的轴 向投影形状就可以很好的在最后一步进行修整，确保管件的端部最终符合要求，成型模具 由两块模板组成，方便管件弯曲后可以开模将管件取出，成型模具内的模腔的形状可以多 种，比如直角或者钝角，有时还可能形成锐角折弯；管件挤压弯曲一次成型，不需要冷却，弯 曲时间少，操作简单，效率高，而且最终管件的端部的形状比较符合要求，精度较高。作为优选，工作端由多曲面围成，工作端包括与基轴相连的过渡部及与过渡部通 过转折面连接的导入部，导入部上设置有与弯管弯曲部位的外侧面相适配的第一曲面及 与弯管弯曲的内侧面相适配的第二曲面，第二曲面从基轴侧到工作端侧的径向尺寸逐渐增 大。管件弯曲时，模芯的工作端要完成两个动作，先要将管件导入并形成一个初步弯曲的形 状，接着模芯会退出，此时，工作端需要对弯管的弯曲部位进行修整，使得管件折弯部位的 尺寸符合要求，比如弯管的弯曲半径、弯管的折弯端直径，工作的轴向投影为圆形就可以保 证模芯退出时对弯管件的修整符合设计要求，工作端的第一曲面和第二曲面分别与弯管的 弯曲部位相符合，使得弯管的弯曲部位的尺寸符合设计要求，管件原先是直管，沿着第一曲 面和第二曲面逐渐折弯，形成弯管弯曲的外侧面部位和内侧面部位；管件通过模芯弯曲的 时候，导入部可以起到导向的作用，顺着第一曲面和第二曲面逐渐弯曲，而且第一曲面与第 二曲面的形状与弯管相对应的部位的形状相吻合，这样弯管在弯曲的时候不容易变形，第 二曲面的径向尺寸的变化可以防止管件快速弯曲造成的局部裂纹，起到一个缓冲的作用； 此处的转折面为工作端从过度部到导入部的径向尺寸由大变小再由小变大转变的部位。作为优选，转折面的边缘与弯管弯曲内侧面相对应部位的径向尺寸小于与弯管弯 曲外侧面相对应的部位的径向尺寸。管件弯曲的时候，弯曲部位的内侧面的弯曲半径小于 外侧面的弯曲半径，因此内侧面的曲率变化大于外侧的曲率变化，转折面内侧面相对应部 位的径向尺寸小于管件弯曲部位内侧面的实际尺寸，通过转折面此处的变化，可以使得转 折面两侧的部位有一个弧度的缓冲，防止弯管在此处发生裂纹。作为优选，工作端设有导入部，导入部上设有第三曲面，第三曲面为对称结构，第 三曲面的对称线与模芯的轴线平行。模芯在弯曲管件时，要用到一个部件将管件顶入到导 入部，第三曲面正对管件相对导入部的端面，第三曲面的对称线与模芯的轴线平行使得管 件导入时该顶入部件被第三曲面限止，同时第三曲面还给管件进入导入部起到导向作用。作为优选，第三曲面为与弯管端部内表面相配的圆柱面，第三曲面与第一曲面相 对应，第三曲面与第二曲面的边缘相连接，第三曲面和第一曲面之间设有过渡曲面。第三曲 面呈圆柱面，在挤压模芯退出修整的时候效果较好，精度较高，过渡曲面连接第一曲面和第 三曲面，也能对管件起到导向作用，过渡曲面使得第一曲面和第三曲面之间的连接部位为 圆滑过渡，不会存在刃边，因此不会对管件的内表面造成划痕。
作为优选，工作端包括过渡部，过渡部包括与弯管弯曲内侧相对应的内侧过渡曲 面及与弯管弯曲外侧相对应的外侧过渡曲面，内侧过渡曲面从基轴侧到转折面侧曲面弧度 逐渐增大。管件从导入部导入的时候开始弯曲，考虑到快速弯曲会给管件造成裂纹，在弯曲 的时候要有一个缓冲的部位防止快速弯曲，过渡部就可以在管件弯曲的时候起到缓冲，管 件经过转折面后由过渡部逐渐扩张，并逐渐接近最终的形状，最后在通过工作端退出来整 形，通过过渡部的扩张，工作端整形就比较容易，阻力比较小。作为优选，过渡部的外侧过渡曲面在靠近基轴侧的部位为内凹的结构，外侧过渡 曲面在内凹部位到转折面之间的径向尺寸逐渐变大；内侧过渡曲面为对称结构，对称线处 于模芯的轴向面上。内凹部位成为外侧过渡曲面径向尺寸最小的部位，通过外侧过渡曲面， 使得管件弯曲的外侧面可以向内侧位置弯曲，在模芯退出的时候由工作端进行整形，从而 减小退出的阻力；模芯在对管件弯曲的时候，为了减小阻力一般涂有润滑油。作为优选，模腔的弯曲角度为90°，基轴的端部设置有凸台，凸台外部为螺纹端， 螺纹端与凸台之间设置有退刀槽。模芯通过螺纹与动力装置连接，通过动力装置来驱动模 芯运动，同时能控制模芯运动的推力。作为优选，推芯棒的端部为与管件内径相配的小圆柱体，推芯棒的中间部位为与 模腔的直径相配的大圆柱体，推芯棒的尾端设置有凸台，凸台外部为螺纹端，螺纹端与凸台 之间设置有退刀槽。小圆柱体插入到管件端部将管件推入到模腔，通过推芯棒将管件往里 逐渐与挤压模芯配合形成弯曲部，螺纹端可以与动力装置相连接，由动力装置来驱动推芯 棒，同时能控制推芯棒后退。本发明的有益效果是工作端的轴向投影为圆形，这样工作端退出后可以对管件 进行修整，使得管件的端部为圆形，管件挤压弯曲一次成型，不需要冷却，弯曲时间少，操作 简单，效率高，而且最终管件的端部的形状比较符合要求，精度较高。
图1是本发明一种结构示意图2是本发明一种挤压模芯的立体结构示意图； 图3是本发明图2所示挤压模芯的仰视图； 图4是本发明图3所示的挤压模芯的侧视图； 图5、是本发明一种推芯棒的结构示意图； 图6是本发明一种管件的剖视图； 图7是本发明一种管件进入导入部的状态示意图； 图8是本发明一种管件弯曲的状态示意图； 图9是本发明一种挤压模芯退出修整的状态示意图； 图中1、基轴，2、工作端，3、过渡部，4、导入部，5、第三曲面，6、过渡曲面，7、第一曲面，8、 第二曲面，9、转折面，10、内侧过渡曲面，11、外侧过渡曲面，13、凸台，14、螺纹端，15、连接面， 16、挤压模芯，17、模板，18、推芯棒，19、模腔，20、小圆柱体，21、大圆柱体，22、管件，23、斜面。
具体实施例方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一种金属弯头冷挤压成型装置(参见附图1)，包括由两块模板17相互拼 合的成型模具，模具内设有与成品弯头形状相适配的模腔19，模腔19内插入有挤压模芯16 和推芯棒18.
挤压模芯包括基轴1和工作端2 (参见附图2附图3图4)，挤压模芯整体呈圆柱形，工 作端2为偏心结构，基轴1的尾端设置有凸台13，凸台13外部为螺纹端14，螺纹端14与凸 台13之间设置有退刀槽，工作端2分成与基轴连接的过渡部3和作为端部与过渡部通过转 折面9连接的导入部4，工作端2由多曲面围成，工作端2沿基轴的轴向投影为圆形，圆形的 直径与弯管内径相适配，过渡部3包括与弯管弯曲内侧相对应的内侧过渡曲面10及与弯管 弯曲外侧相对应的外侧过渡曲面11，内侧过渡曲面10从基轴侧到转折面侧曲面弧度逐渐 增大，内侧过渡曲面10为对称结构，对称线处于挤压模芯16的轴向面上，外侧过渡曲面11 径向投影呈水滴状(参见附图3)，外侧过渡曲面11在靠近基轴侧的部位为内凹的结构，外 侧过渡曲面在内凹部位到转折面之间的径向尺寸逐渐变大，导入部4包括与弯管弯曲部位 的外侧面相适配的第一曲面7及与弯管弯曲的内侧面相适配的第二曲面8，第二曲面8从基 轴侧到工作端侧的径向尺寸逐渐增大，转折面9的边缘与弯管弯曲内侧面相对应部位的径 向尺寸小于与弯管弯曲外侧面相对应的部位的径向尺寸，导入部4上设有与第一曲面7相 对应的第三曲面5，第三曲面5与第二曲面8的边缘相连接，第三曲面5为对称结构，第三曲 面5的对称线与模芯的轴线平行，第三曲面5为与圆管的弯头内R相适配的圆弧面，第三曲 面和第一曲面之间设有过渡曲面6。推芯棒18 (参见附图5)的端部为与管件内径相配的小圆柱体20，推芯棒的中间 部位为与模腔的直径相配的大圆柱体21，推芯棒的尾端设置有凸台13，凸台外部为螺纹端 14，螺纹端与凸台之间设置有退刀槽。待加工管件22 (参见附图6)的轴向截面呈梯形，管件的两端为斜面23，管件上对 应弯曲部位内侧的长度小于对应歪曲部位外侧的长度。推制弯管的加工步骤(参见附图7附图8附图9):先将管件22放入到模腔的入口， 推芯棒的小圆柱体插入到管件的端部，挤压模芯从模腔的另一端插入，推动推芯棒，推芯棒 推动管件往模腔的弯曲部位移动，管件逐渐套入到加压模芯的导入部，管件的相应部位分 别沿着第一曲面和第二曲面弯曲，管件经过转折面后进入到过渡部并逐渐扩张，控制好推 芯棒进入模腔的长度，到达合适位置后，推芯棒停止，接着挤压模芯退出，挤压模芯在退出 的过程中，工作端对管件的弯曲部位进行修整，最终得到符合要求的金属弯头，而且金属弯 头的两端的形状都为圆形。以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限 制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求
一种金属弯头冷挤压成型装置，包括由两块模板相互拼合的成型模具，模具内设有与成品弯头形状相适配的模腔，其特征在于，模腔与模具的外部相通，成型装置还包括能插入模腔的挤压模芯及用于推动模腔内待加工管件的推芯棒，挤压模芯包括基轴和工作端，基轴与模腔的内径相适配，工作端与模腔的内壁至少留有一个与管件壁厚相等的间隙，工作端沿基轴轴向的投影为圆形，圆形与待加工管件的内径想吻合。
2.根据权利要求1所述的金属弯头冷挤压成型装置，其特征在于工作端由多曲面围 成，工作端包括与基轴相连的过渡部及与过渡部通过转折面连接的导入部，导入部上设置 有与弯管弯曲部位的外侧面相适配的第一曲面及与弯管弯曲的内侧面相适配的第二曲面， 第二曲面从基轴侧到工作端侧的径向尺寸逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的金属弯头冷挤压成型装置，其特征在于转折面的边缘与弯管 弯曲内侧面相对应部位的径向尺寸小于与弯管弯曲外侧面相对应的部位的径向尺寸。
4.根据权利要求1或2或3所述的金属弯头冷挤压成型装置，其特征在于工作端设有 导入部，导入部上设有第三曲面，第三曲面为对称结构，第三曲面的对称线f与模芯的轴线平 行。
5.根据权利要求4所述的金属弯头冷挤压成型装置，其特征在于第三曲面为与弯管端 部内表面相配的圆柱面，第三曲面与第一曲面相对应，第三曲面与第二曲面的边缘相连接， 第三曲面和第一曲面之间设有过渡曲面。
6.根据权利要求1或2或3所述的金属弯头冷挤压成型装置，其特征在于工作端包括 过渡部，过渡部包括与弯管弯曲内侧相对应的内侧过渡曲面及与弯管弯曲外侧相对应的外 侧过渡曲面，内侧过渡曲面从基轴侧到转折面侧曲面弧度逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的金属弯头冷挤压成型装置，其特征在于过渡部的外侧过渡曲 面在靠近基轴侧的部位为内凹的结构，外侧过渡曲面在内凹部位到转折面之间的径向尺寸 逐渐变大；内侧过渡曲面为对称结构，对称线处于模芯的轴向面上。
8.根据权利要求1所述的金属弯头冷挤压成型装置，其特征在于模腔的弯曲角度为 90°，基轴的端部设置有凸台，凸台外部为螺纹端，螺纹端与凸台之间设置有退刀槽。
9.根据权利要求1或2或3或8所述的金属弯头冷挤压成型装置，其特征在于推芯 棒的端部为与管件内径相配的小圆柱体，推芯棒的中间部位为与模腔的直径相配的大圆柱 体，推芯棒的尾端设置有凸台，凸台外部为螺纹端，螺纹端与凸台之间设置有退刀槽。
全文摘要
本发明涉及一种用来加工金属管件的金属弯头冷挤压成型装置。解决了传统弯管技术中需要填充造成填充物损耗严重，而且工序时间长，管件弯曲成本高的缺点，包括能插入模腔的挤压模芯及用于推动模腔内待加工管件的推芯棒，挤压模芯包括基轴和工作端，基轴与模腔的内径相适配，工作端与模腔的内壁至少留有一个与管件壁厚相等的间隙，工作端沿基轴轴向的投影为圆形，圆形与待加工管件的内径相吻合。工作端的轴向投影为圆形，这样工作端退出后可以对管件进行修整，使得管件的端部为圆形，管件挤压弯曲一次成型，不需要冷却，弯曲时间少，操作简单，效率高，而且最终管件的端部的形状比较符合要求，精度较高。
文档编号B21C25/02GK101954389SQ201010282349
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者孙杰, 胡萍辉, 郑温宇, 阮成福, 黄明辉 申请人:浙江天兴管业有限公司