专利名称：三通挤压成形方法
技术领域：
本发明涉及金属管件加工领域，更具体地说，涉及一种三通挤压成形方法。
背景技术：
三通是一种管道连接件。又叫管件三通、三通管件或者三通接头，三通用在主管道要分支处，用途广、行业面宽、应用范围宽。在制冷领域内常见铜质制得的三通，传统的铜三通的制作方法主要是灌铅法，将铜管切割一定长度，将熔化了的铅灌入铜管内腔，待铅在铜管内腔凝固后，清除粘附在铜管表面的铅及铜管管口的铅，在铜管挤出的端口钻一小孔，然后通过液压机向模具内的三通待加工件内的铅施压使其将铜管挤压成型为铜管三通。三通成型后需加热将三通内的铅熔出，如果三通的形状是Y型或其它异型三通，还需将熔化了的铅再次灌入铜管内腔，待铅在铜管内腔凝固后，再用冲床将挤压成型的半成品打弯成所 需要的形状，将产品余量切割去掉，加热使产品内的铅熔出，将产品浸泡在酸液里去除粘附在铜管内腔的铅，除铅后过清水清洗。为防止产品回弹，还需用冲床或其它设备整型。用台钻车平三通管的三个管口然后酸洗、烘干、检验、包装。以灌铅的方式加工三通的生产过程中容易造成人体与铅的接触，而铅对人体可造成严重的危害，它主要经呼吸道和消化道摄入体内，铅一旦进入人体，即使通过药物治疗也难排出。铅化合物可通过肺部、消化器官、皮肤等途径进入人体，在人体内逐渐积蓄起来，它能妨碍红血球的生长和发育，摧残人的中枢神经，造成智力下降。另一方面，铅是一种不可再生资源，价格日益高涨，使三通的制造成本增加。再者，在2005年，殴盟与日本等国颁布了对工业用铅的限制，规定在加工过程中不得加铅，使三通的加工行业都转移到中国等发展中国家来，造成更多的铅污染事件。为解决此问题，申请人于2010年12月21日提出申请号为201010597070. I 一种三通成形模具及三通成型方法的发明专利申请，在成形模具内设置支管腔和支撑杆，通过高压水挤压三通工件的管壁，使三通支管在所述三通支管腔内成形。但是，使用水作为挤压工质时，光靠提高水的压强，在挤压时常出现工件管壁厚薄不一致的情况，而且水压需较高，否则会出现无法涨形而导致出废品的情形，加工合格率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对上述已有技术存在的不足，提供一种加工一致性好、合格率高、品质优良、管壁均匀的三通挤压成形方法，使成品外形美观，内径均匀一致、成品的一致性好。本发明采用的技术方案是，一种三通成形方法，三通成型设备包括上模及驱动上模的主缸、下模、侧缸与顶针、支撑缸与支撑杆、还包括通过顶针的通液管腔向三通工件内注水的注水系统，在上模、下模上合模设置有三通工件的主管腔，顶针在侧缸推动下插入所述主管腔的开口，所述顶针上设有顶针台阶，所述主管腔连通支管腔，所述支管腔内设有可往复位移的、由支撑缸提供支持力的支撑杆，其中三通成型包括以下步骤I)将三通工件夹紧在由上下模所合成的主管腔内，支撑缸将三通支管腔内的支撑杆推向三通工件的支管开口端的管壁；2)侧缸推进，将顶针插入主管口，注水系统通过通液管腔向三通工件内注常压水；3)顶针继续插入三通工件的主管内腔，注水系统向三通工件内注入高压水，铜质三通主管在水压作用下轻微涨形，并使主管口紧迫顶针外壁形成密封势态；4)侧缸继续推进，推动顶针台阶向三通方向挤压，与三通工件内的高压水共同迫使三通主管的铜料向支管腔推延，此时，顶针的推力F2大于支撑杆的支持力F1，支撑杆在支撑腔内回退至支管成型； 5)注水系统停止注水，顶针回退，上模回退。所述注水系统包括增压缸与储液缸，所述增压缸与储液缸的活塞杆互相联接。所述支管腔设置在下模或上模内。所述支管腔由分别在上模和下模对称设置的半圆直槽合模构成。在三通支管挤压成形的步骤中，高压水的压强是30 200MPa。在三通支管挤压成形的步骤中，高压水的压强优选值为60 160MPa。所述顶针的推力是30t IOOt.所述支撑杆提供的支持压强是5 IOOMPa。所述支撑杆的支持力Fl的力值是恒定不变的。与现有技术相比，本发明具有以下优点一、本发明的三通挤压成形设备使三通成品具有更高的外观质量，成品一致性良好，三通的U型弯位过渡圆滑，三通各处外径均能达到等径的要求，减少了生产工序，降低生产工艺的难度，提高了产品的质量和产能。二、本发明的三通挤压成形设备能同时完成多个工件，自动化程度高，模具设计合理，能有效降低产品报废率，提高生产效率。三、本发明的三通挤压成形方法采用水作为高压挤压的填充介质，完全满足殴盟与日本等国颁布的生产过程不能加铅的指令要求，免除了铅的污染。有效减小铅对作业人员身体的损害，使工作环境更洁净，而且水的使用成本比铅低，且能循环利用，达到环保的功能。四、本发明的由增压缸连接储液缸，采用先加常压水、再注高压水的方式，常压水先将三通工件内腔的空气排空，高压水可充分填充并润滑内腔，更关键的是，在支管挤压成型过程中，由于压力的原因，使得三通工件的管壁趋于均匀一致，且在主管口与顶针形成密封，当顶针挤压三通工件时，辅助顶针将支管成型。本发明所使用的加工设备采用常温下液体挤压成型，设备结构简单，可以高效快速地生产铜质三通，更是一种非常理想的成型设备。
图I是本发明使用的三通挤压成形设备结构模块简图；图2是图I所要示的三通挤压成形设备的下模结构示意图；图3是图I所要示的三通挤压成形设备的顶针结构示意图；图4是Y形三通的上模结构示意图5是T形三通的下模结构示意图；图6是T形三通的支撑杆结构剖示图；图7是顶针工作状态分步列举示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式
，并结合附图对本发明作进一步说明。本发明的三通挤压成形设备由上模11和下模12构成。见图1-4，三通成形设备还包括液压机10、侧缸13、顶针131、支撑缸14和控制系统。上模11安装在液压机10的上缸并由控制系统控制在垂直方向上下行走，下模12放置在液压机平台上，支撑缸14是一油缸，提供支撑杆一恒定的推力F1，顶针131的作用是将被上下模夹紧固定的工件两个主管口完全封堵，并进行灌液工序，挤压三通工件，使工件成型为三通。顶针是细长形金属棒，中空形成通液管腔131，端部设有用于挤压三通的主管的顶针凸台。上、下模分别对称设置U型槽，当上下模合拢时，由上、下模围成用以容纳三通管件的型腔，该型腔与三通管件外形相适配，经试验可知，两者间隙为0. 01 0. 03mm时较适合，方便放置U形的三通管件和提取成品二通。如图2所示，本发明的三通挤压成形设备下模结构示意图。三通成形设备的下模12上设有U型槽120、U型槽120是半圆槽，与上模的U型槽合拢后形成一截面圆形的U形腔。下模内设有与U型槽120相通的三通支管腔140，支撑杆141在三通支管腔140内上下移动，支撑杆的移动由动力装置驱动。动力装置通常采用液压机械(图中未示出)。当加工三通时，上、下模合模，顶针131插入在上下模U形腔内的三通管件的主管管口内，注水系统工作，液态水从顶针内的注水腔进入三通管件，顶针的结构见图3。参见图5-6，是一 T通的下模结构示意图及支撑杆的安装结构示意图，下模21内设有主管腔22、支管腔23，从图6可清晰地看出，支撑杆24在支管腔23内。支撑杆对于支管的成型十分重要，它在三通被挤压推延时可防止三通内的高压水将支管口击穿，支撑杆恒定的力Fl可保证支管成型质量。图7从顶针的四个位置状态表示三通支管成型的过程，其中，位置状态31表示顶针插入主管口(图中只显示了一支顶针，另一支顶针省略)。位置状态32表示开始注入高压水。位置状态33表示顶针台阶抵靠在三通主管口上。位置状态34表示顶针向支管方向挤压促使支管成型的状态。三通成形的工艺流程如下I)合模。上模往下移动与下模合拢，将三通工件夹紧在上下模U型槽所形成的容腔内。主缸还向上模提供锁模力，使上模与下模合模保压。当工件置于由上模与下模合模形成的模腔内时，支撑杆的状态在设定位置上并且是支撑杆的端部抵靠在三通工件管壁。支撑缸14输出支持力Fl推动支撑杆上行至下模的U型槽底。2)侧缸推进，将顶针插入主管口，注水系统通过通液管腔向三通工件内注常压水。完成挤压介质的填充并排空三通工件内的空气。3)顶针继续插入三通工件的主管内腔，当在设定位置时，注水系统的增压缸工作，注水系统的储液缸连通顶针的通液管腔，水经过增压缸增压后从顶针的通液管腔进入三通内腔，使铜质三通内的水压同时增大，铜质三通主管在水压作用下轻微涨形，并使主管口紧迫顶针外壁形成密封。顶针插入在三通主管内起到支撑增压缸增压后的高压水的压强在30 200MPa范围内。优选60 160MPa。4)侧缸继续推进，推动顶针台阶抵靠在三通主管口，并且继续向三通支管端的方向挤压，与三通工件内的高压水共同迫使三通主管的铜料向支管腔推延，此时，支撑缸向支撑杆传递一力值保持恒定的支持力F1，顶针的推力F2大于支撑杆的支持力F1，支撑杆在支撑腔内回退至支管成型。在该步骤中，顶针的推力是30t 100t(t表示重量单位吨)。支撑杆提供的支持压强是5 lOOMPa。在该过程中，顶针起到密封与支撑的作用。5)增压缸停止工作，注水系统向三通内注常压水，侧缸卸压使顶针回退，上模上行，取出工件。对于不同形状的三通，在合模阶段的工艺程序会略有不同，例如T通，在合模步骤中，将直管式的三通工件放入模腔的半圆形槽，支撑缸工作将支撑杆顶在工件的管壁上，上模下行与下模合模保压，再由侧缸推进注入常压水。对于Y通，则是先将U形的三通工件放入U形的半圆槽内，主缸下行锁模保压，后支撑缸将支撑杆推出至支撑杆抵靠在三通支管开口位置的管壁上。侧缸推进，顶针分别插入两主管口。 当三通支管(T通)成型后，增压缸复位，工件内注入的不再是高压水，而是常压水，侧缸回退使顶针从主管内退回，主缸驱动上模上行，此时，由支撑缸工作，向支撑杆输出脱模顶力，使成型后的三通从支管腔内退出。其中，脱模顶力比恒值的支持力Fl要大。而对于Y通，在该步骤中，由于支管腔是由上模和下模上的两半圆槽合模形成的，因此，当增压缸回退后，上模上行，侧缸回退就可取出工件了。此时，支撑缸无须工作将三通工件顶出。在三通支管挤出成型的过程中，支撑杆的扶持力由支撑缸提供且力值恒定。倘若支撑杆的支持力由弹簧或者是优力胶提供，则随着弹簧的压缩或优力胶的形变，其支持力一般会逐渐增大，不利于支管的成型，本发明采用支撑缸提供恒定的支持力，可提高三通支管的成型质量，支管内壁厚度均匀一致。本发明的三通挤压成形采用水作为挤压成形的介质，具有巨大的社会经济效益，比起采用灌铅成形或油压成形的方式，本发明具有明显的技术优势，三通支管的成形通过系统调整支撑杆两侧的工作液压，可改变支管的挤压涨形长度，使模具的适应范围更为宽广。在液压机下模下方可设置有接水槽，当工件加工完成后，工件中的水流入接水槽，返回液压系统中循环利用，环保且保持工作环境清洁。
权利要求
1.ー种三通挤压成形方法，三通成型设备包括上模及驱动上模的主缸、下模、侧缸与顶针、支撑缸与支撑杆、还包括通过顶针的通液管腔向三通エ件内注水的注水系统，在上摸、下模上合模设置有三通エ件的主管腔，顶针在侧缸推动下插入所述主管腔的开ロ，所述顶针上设有顶针台阶，所述主管腔连通支管腔，所述支管腔内设有可往复位移的、由支撑缸提供支持力的支撑杆，其特征在于三通成型包括以下步骤 1)将三通エ件夹紧在由上下模所合成的主管腔内，支撑缸将三通支管腔内的支撑杆推向三通エ件的支管开ロ端的管壁； 2)侧缸推进，将顶针插入主管ロ，注水系统通过通液管腔向三通エ件内注常压水； 3)顶针继续插入三通エ件的主管内腔，注水系统向三通エ件内注入高压水，铜质三通主管在水压作用下轻微涨形，并使主管ロ紧迫顶针外壁形成密封势态； 4)侧缸继续推进，推动顶针台阶向三通方向挤压，与三通エ件内的高压水共同迫使三通主管的铜料向支管腔推延，此时，顶针的推力F2大于支撑杆的支持力F1，支撑杆在支撑腔内回退至支管成型； 5)注水系统停止注高压水，顶针回退，上模回退，支管成型完成。
2.根据权利要求I所述的三通挤压成形方法，其特征在于所述注水系统包括增压缸与储液缸，所述增压缸与储液缸的活塞杆互相联接。
3.根据权利要求2所述的三通挤压成形方法，其特征在于所述支管腔设置在下模或上模内。
4.根据权利要求2所述的三通挤压成形方法，其特征在于所述支管腔由分别在上模和下模对称设置的半圆直槽合模构成。
5.根据权利要求I或2或3或4所述的三通挤压成形方法，其特征在于在三通支管挤压成形的步骤中，高压水的压强是30 200MPa。
6.根据权利要求5所述的三通挤压成形方法，其特征在于在三通支管挤压成形的步骤中，高压水的压强优选值为60 160MPa。
7.根据权利要求5所述的三通挤压成形方法，其特征在于顶针的推力是30t IOOt.
8.根据权利要求5所述的三通挤压成形方法，其特征在于支撑杆提供的支持压强是5 IOOMPa。
9.根据权利要求I所述的三通挤压成形方法，其特征在于所述支撑杆的支持力Fl的力值是恒定不变的。
全文摘要
本发明公开一种三通挤压成形方法，将三通工件夹紧在由上下模所合成的主管腔内，支撑缸将三通支管腔内的支撑杆推向三通工件的支管开口端的管壁；侧缸推进，将顶针插入主管口，注水系统通过通液管腔向三通工件内注常压水；顶针继续插入三通工件的主管内腔，注水系统向三通工件内注入高压水，铜质三通主管在水压作用下轻微涨形，侧缸继续推进，推动顶针台阶向三通方向挤压，与三通工件内的高压水共同迫使三通主管的铜料向支管腔推延，支撑杆在支撑腔内回退至支管成型；注水系统停止注高压水，顶针回退，上模回退，支管成型完成。本发明可使三通成品具有更高的成型质量，成品一致性良好，提高了产品产能。
文档编号B21D26/033GK102658321SQ20121009000
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者李镇南 申请人:佛山市顺德区燉煌五金塑料实业有限公司