一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头的制作方法

本发明涉及一种高压成形模具，尤其涉及一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头。

背景技术：

管材内高压成形是通过向管材内部充液加压的同时，轴向施加侧推力进行补料，迫使管材坯料在加压介质的压力作用下贴合到模具型腔，实现管坯成形的一种工艺，其管材内部充液加压的压力一般高达100MPa-400MPa，且多数成形零件还需在其高压状态下保持一段时间的保压状态才能达到较好的成形效果，所以管端密封结构好坏对于内高压成形工艺至关重要，直接影响到超高压状态能否实现，从而影响到管材零件成形能否达到预期的效果。

传统管端密封采用将两端推头主体的前端面加工成圆锥面，圆锥面在轴向力作用下压入管材端面实现密封，采用此种密封结构，存在以下问题：

1．在推头主体压入的过程中，往往造成管坯送料阻力增大或卡在模具型腔内，使模具或推头磨损、变形损坏，严重影响模具、推头的使用寿命和工作的可靠性；

2．采用此种管端密封结构易造成管口的径向扩张，从而加大管坯补料的难度，导致成形时管壁变薄或破裂，情况严重者将会导致推头与管件直接卡死在模具型腔内。

3．中国专利CN101011715公开的密封结构，一是容易造成两端左右导向孔处胀形，二是采用此种密封结构需额外设置“与型腔”、“导向孔”的推头结构，其推头结构复杂，制造工艺性差，制造成本高，且橡胶较软，由于内部压力大，非常容易磨损，常常需要更换，不仅增加成本，而且浪费时间。

4．中国专利CN202097262U公开的密封结构，同样设置有锥型密封面，虽也设置有止推台，但推头在大的轴向推力作用下，管端与推头止推台接触的管材材料容易发生塌陷，这时由于锥面密封面的存在，在推头继续进给的过程中同样会造成管口的径向扩张，加大管坯补料的难度，造成成形时管壁变薄或破裂；当管端锥面沉台加工存在加工误差时，由于管端锥面沉台深度过深，容易出现管口径向扩张而管端沉台深度过潜而导致出现锥面密封面密封不佳的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述现有结构存在的缺点，提供一种用于管材内高压成形的一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头，以克服已有技术所存在的上述不足。

为解决以上技术问题本发明采取的技术方案是：一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头，包括圆柱状的推头主体，所述推头主体前端为嵌入式密封头，包括导正头和嵌入式密封段，所述导正头为直径小于管坯内径的圆柱体，其前端设倒圆角，导正头的后端为嵌入式密封段，所述嵌入式密封段包括N圈嵌入环和N圈容料槽，每圈为一级共有N级嵌入环和N级容料槽，各级嵌入环轴向长度相同、直径从前往后逐级等差增大，首级嵌入环直径大于导正头圆柱体直径，末级嵌入环直径等于推头主体直径，首、末级嵌入环外径形成的斜度α₁为20°～45°；相邻两级嵌入环之间构成往后凹的环形容料槽，同级嵌入环与容料槽之间的截面夹角α₂小于90°；上述N的数值为3～5之间的任意整数。

其进一步的技术方案是：所述同级嵌入环与容料槽之间的截面夹角α₂为40°～60°。

由于采取以上技术方案，本发明之一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头具有如下有益效果：

1．由于推头主体之导正头为前端设倒圆角，有利于引导管坯进入推头导正头段，防止传统结构因推头制造垂直度不好而出现导正段卡死的现象；导正头为稍小于管坯内径的圆柱面，可确保轴向侧推力均匀作用于管材两管端，同时增强嵌入式密封段的密封性；

2.推头与管坯管端密封性好：由于嵌入式密封段包括的N圈嵌入环和N圈容料槽，嵌入环各级长度相同、直径逐级等差增大，首级嵌入环直径大于导正头圆柱体直径，末级嵌入环直径等于推头主体直径，首、末嵌入环外径形成的斜度为20°～45°之间，当推头在液压缸的推力作用下轴向挤压管端时，管坯管端锥面处的部分材料发生塑性变形，材料流入容料槽，当材料流入容料槽后推头可提供轴向推力均匀作用于管坯端口，推头密封段的嵌入环与管端锥面产生轴向挤压，嵌入环在推力的作用下紧紧咬紧管端锥面，使管端锥面部分材料发生塑性变形容入容料槽形成多圈钢性接触密封圈，密封性好；

3.同时由于材料容入容料槽在管端锥面局部产生的塑性形变形成了多圈的环状止推槽，可以产生多圈均匀的轴向作用力，使得补料更加的均匀；避免在推力的不断作用下产生径向力而导致管端径向扩张，从而有效地消除管端口扩张而卡死在模具型腔现象，使得进料补料更加顺畅，利于管坯的成形；

3．在推力缸的作用下，嵌入环与容料槽可最大程度的触压管材管端，充分提供推力确保补料能顺畅进行，形成嵌入咬合止推密封圈增强密封性，容料槽内的材料在管材内部高压的压力作用下更加贴合容料槽与嵌入环，形成自锁封闭，从而保证了内部高压的压力；

4．结构简单，制造方便，安全可靠，经济实用。

下面结合附图和实施例对本发明之一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明之一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头结构示意图；

图2为图1之A部放大图；

图3为本发明之一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头安装使用状态示意图；

图4为图3之B部放大图；

图5为已有技术中的一种推头示意图；

图6为图5之C部放大图；

图7为已有技术中的另一种推头示意图；

图8为图7之D部放大图；

图1～图4中：

1—推头主体，10—导正头，101—倒圆角， 11—容料槽，12—嵌入环（首级），13—嵌入环（末级），2—上模，3—下模，4—管坯；

图5～图8中：

1-1—专利CN101011715公开的推头主体，1-2—专利CN202097262U公开的推头主体， 2—上模， 4—管坯。

具体实施方式

一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头，包括圆柱状的推头主体1，所述推头主体前端为嵌入式密封头，包括导正头10和嵌入式密封段，所述导正头为直径小于管坯内径的圆柱体，其前端设倒圆角101，导正头的后端为嵌入式密封段，所述嵌入式密封段包括N圈嵌入环和N圈容料槽，每圈为一级共有N级嵌入环和N级容料槽，各级嵌入环轴向长度相同、直径从前往后逐级等差增大，首级嵌入环12直径大于导正头圆柱体直径，末级嵌入环13直径等于推头主体直径，首、末级嵌入环外径形成的斜度α₁为20°～45°；相邻两级嵌入环之间构成往后凹的环形容料槽11，同级嵌入环与容料槽之间的截面夹角α₂小于90°；

上述N的数值为3～5之间的任意整数。

2．如权利要求1所述的一种嵌入式咬合密封结构的内高压成形推头，其特征在于：所述同级嵌入环与容料槽之间的截面夹角α₂为40°～60°。

本实施例中：

1．N的数值区4，即为4级各圈嵌入环和4级容料槽；同级嵌入环与容料槽之间的截面夹角α₂为47°（如附图1所示）。

2．所述导正头的直径比管坯内径小0.05～0.10mm），推头的段长（即轴向长度）为2～10mm，段长值约为管坯外径的10%但不小于2mm、不大于10mm；首、末嵌入环外径形成的斜度为40°。

附注：

推头的段长：指推头的轴向长度；

首级嵌入环：指位于推头前端与导正头相邻的第一圈嵌入环；

末级嵌入环：指位于推头最后端的一圈嵌入环（与推头主体外径一致）；

首、末嵌入环外径形成的斜度：指推头主体外圆周与首级嵌入环外圆周同一点的连线与推头主体轴向形成的夹角α₁（参见附图1）；

同级嵌入环与容料槽之间的截面夹角：指推头主体沿轴向剖开时，嵌入环截面的外圆周水平线与同一级容料槽截面往后凹的斜线形成的夹角α₂（参见附图2）。