金属管件成形系统及方法与流程

本发明有关于一种金属管件成形系统及方法，尤指一种将金属管成形为一异形管径的金属成形管件或一具有纹路图案的金属成形管件的系统及方法。

背景技术：

金属管件是广泛应用在机械、汽车、航天等等产业上。通过金属管件成形技术以将一金属管制作成一特定形状的金属成形管件。

请参阅图1，为现有技术的金属管件成形系统的结构示意图。如图1所示，金属管件成形系统100包括一模具11及一心轴件13。模具11包括一上模111及一下模112。上模111及下模112合并时，上模111及下模112之间将存在有一模穴113。模穴113具有一入口114，心轴件13包括有一锥形部131。当上模111及下模112合并时，心轴件13夹设在模穴113之中，且心轴件13的锥形部131将设置在模穴113的入口114处。

金属管件成形系统100执行一金属管件成形流程时，一推动件14将推动一加热的金属圆管15往模穴113的入口114推进。当金属圆管15经由入口114逐渐进入模穴113内部时，金属圆管15的管壁将会被心轴件13的锥形部131逐渐撑开而贴附在模穴113之上。则，金属圆管15的管壁将配合模穴113的形状而成为一金属成形管件。

在现有技术的金属管件成形系统100中，模具11大都需要心轴件13的配合使用以对于金属圆管15执行金属成形流程，且经由金属圆管15所制作出的金属成形管件通常只有单一形状态样，例如：金属圆管15被成形为一具有一部分的大圆管径或具有一部分的小圆管径的金属成形管件。

有鉴于此，本发明将提供一种创新的金属管件成形系统，其成形系统的模具无需一额外构件(如心轴件)的配合使用就可以成形出一金属成形管件，并且金属成形管件能够被成形具有多个形状态样的管径及/或纹路图案，将会是本发明的目的。

技术实现要素：

本发明的一目的，在于提出一种金属管件成形系统及方法，其可对于一金属圆管执行成形流程，以使金属圆管能够被制作成一具有异形管径及/或纹路图案的金属成形管件。

本发明的一目的，在于提出一种金属管件成形系统，其成形系统利用一对具有锥形部件的夹具夹住模具中的金属圆管，并且金属圆管的两侧管口将被夹具的锥形部件挤压成一喇叭态样，以使金属圆管的啦叭状管口与夹具的锥形部件间呈现出一密封的状态，则，当一用以金属圆管成形的高压气体经由其中一夹具注入至金属圆管时，将可避免高压气体从金属圆管的管口泄漏出来。

为达成上述目的，本发明提供一种金属管件成形系统，包括：一模具，包括一上模及一下模，当上模与下模合模时，上模与下模间形成有一模穴，其中模穴的宽度方向的截面中具有多种的轮廓形状；及一对夹具，各夹具的一侧边分别设置有一夹部，其中至少一个夹具包括有一气体输入孔及一气体输出孔，气体输出孔设置在夹部上，一气体管路设置在气体输入孔及气体输出孔间；其中，当金属管件成形系统执行一成形流程时，一金属圆管放置在模穴中，两夹具经由夹部分别进入金属圆管的两侧管口中以夹住金属圆管，一高压气体经由气体输入孔、气体管路及气体输出孔注入至金属圆管中以使金属圆管的管壁贴附在模穴上而成为一具有异形管径的金属成形管件。

本发明一实施例中，夹部为一锥形的部件，当夹部进入金属圆管的管口时，管口将被夹部挤压成一喇叭态样。

本发明一实施例中，模穴的内表面包括有一纹路图案层，当金属圆管的管壁受到高压气体的气压冲击而贴附在模穴的纹路图案层时，在模具中将成形有一具有异形管径及纹路图案的金属成形管件。

本发明一实施例中，金属圆管为一同一管径的金属圆管、一渐变管径的金属圆管或一不同管径的金属圆管。

本发明一实施例中，上模及下模分别有一半模穴，上模的半模穴与下模的半模穴具有对称或非对称的轮廓构造。

本发明一实施例中，模具的内部或外围分别设置有至少一加热器，当金属管件成形系统执行成形流程时，加热器将对于模具加热至一预定温度，预定温度为400~500℃。

本发明一实施例中，金属圆管为一铝镁合金或一钛合金的管体。

本发明一实施例中，高压气体的压力为50~200kg/cm²。

本发明一实施例中，当金属成形管件已成形在模具内，夹具的夹部从金属成形管件的两侧管口退出，模具移至一冷却平台之上。

本发明又提供一种金属管件成形系统，包括：一模具，包括一上模及一下模，当上模与下模合模时，上模与下模间存在一模穴，其中模穴的内表面包括一纹路图案层；及一对夹具，各夹具的一侧边分别设置有一夹部，其中至少一个夹具包括有一气体输入孔及一气体输出孔，气体输出孔设置在夹部上，一气体管路设置在气体输入孔及气体输出孔间；其中，当金属管件成形系统执行一成形流程时，一金属圆管放置在模穴中，两夹具经由夹部分别进入金属圆管的两侧管口中以夹住金属圆管，一高压气体经由气体输入孔、气体管路及气体输出孔注入至金属圆管中以使金属圆管的管壁贴附在模穴的纹路图案层上而成为一具有纹路图案的金属成形管件。

本发明又提供一种金属管件成形方法，步骤包括：放置一金属圆管至一模具的一模穴中；加热模具至一默认温度；令一对夹具的夹部进入金属圆管的两侧管口中以夹住金属圆管；经由两夹具的夹部挤压金属圆管的两侧管口以使金属圆管的两侧管口分别被挤压成一喇叭态样；及令一高压气体经由至少一个夹具注入至金属圆管中以使得金属圆管的管壁贴附在模穴的内表面上而成为一具有异形管径或具有纹路图案的金属成形管件。

本发明一实施例中，还包括一步骤：令金属成形管件成形在模具后移至一冷却平台上。

附图说明

图1是现有技术的金属管件成形系统的结构示意图。

图2是本发明一实施例的金属管件成形系统的模具打开时的结构立体图。

图3是本发明一实施例的金属管件成形系统的模具闭合时的结构立体图。

图4是本发明一实施例的金属管件成形系统的模具闭合时的结构示意图。

图5是本发明一实施例的金属管件成形系统注入一高压气体时的结构示意图。

图6是本发明一实施例的金属管件成形系统的模具放置在一冷却平台上的结构示意图。

图7是本发明从金属管件成形系统的模具中取出一金属成形管件的结构立体图。

图8是本发明一实施例的模具的模穴与金属成形管件的截面放大图。

图9是本发明又一实施例的模具的模穴与金属成形管件的截面放大图。

图10是本发明金属管件成形系统利用一渐变管径的金属圆管制作出一金属成形管件的示意图。

图11是本发明又一实施例的上模/下模的结构立体图。

图12是本发明又一实施例的金属管件成形系统注入一高压气体时的结构示意图。

图13是本发明具有纹路图案的金属成形管件的结构立体图。

主要组件符号说明：

100 金属管件成形系统　11 模具

111 上模 112 下模

113 模穴 13 心轴件

131 锥形部 14 推动件

15 金属圆管 200 金属管件成形系统

21 模具 211 上模

212 下模 22 模穴

23 夹具 231 夹部

24 夹具 241 夹部

250 高压气体 251 气体输入孔

252 气体管路 253 气体输出孔

27 加热器 29 纹路图案层

30 金属圆管 301 管口

31 金属成形管件 32 金属圆管

33 金属成形管件 331 纹路图案。

具体实施方式

请参阅图2、图3、图4及图5，分别为本发明一实施例的金属管件成形系统的模具打开时的结构立体图、本发明一实施例的金属管件成形系统的模具闭合时的结构立体图及结构示意图以及本发明一实施例的金属管件成形系统注入一高压气体时的结构示意图。如这些图所示，本发明的金属管件成形系统200包括一模具21及一对夹具23、24。模具21包括一上模211及一下模212。当上模211及下模212合模时，上模211及下模212之间形成有一模穴22。上模211及下模212的内部或外围分别设置有至少一加热器27。夹具23、24的一侧边分别设置有一夹部231、241。夹具23包括有一气体输入孔251及一气体输出孔253，气体输出孔253设置在夹部231上，且一气体管路252将设在气体输入孔251及气体输出孔253间。

如图3及图4所示，当金属管件成形系统200欲对于一金属圆管30执行一成形流程时，上模211及下模212合模，金属圆管30设在模具21的模穴22中。加热器27对于模具21执行一加热程序，以将模具21加热至一预定温度。

如图5所示，当模具21加热至预定温度后，夹具23、24经由夹部231、241分别进入金属圆管30的两侧管口301中以夹住金属圆管30。之后，一高压气体250经由气体输入孔251、气体管路252及气体输出孔253以注入至金属圆管30之中。则，金属圆管30的管壁受到高压气体250的冲击而贴附在模穴22的内表面上，使金属圆管30能够成形为一金属成形管件31。在本发明中，高压气体250为一空气或一具有惰性的气体，如氦气(He)、氖气(Ne)、氮气(N₂)。

本发明一实施例中，夹部231/241为一锥形的部件。当夹部231、241进入已加热的金属圆管30的管口301时，已加热的金属圆管30的管口301将被锥形的夹部231、241挤压成一喇叭态样。则，啦叭状的管口301与锥形状的夹部231、241之间将呈现出一密封的状态。则，通过管口301与夹部231、241之间所产生的密封功效，当高压气体250注入至金属圆管30时，将可避免高压气体250从管口301泄漏出来。

本发明一实施例中，金属管件成形系统200采用一铝镁合金(如6061型号、6063型号或5083型号的铝镁合金，但不以此为限)的金属圆管30来制作金属成形管件31。金属管件成形系统200对于铝镁合金的金属圆管30执行成形流程所需的预定温度为400~500℃，而高压气体250的压力为50~200kg/cm²。或者，本发明又一实施例中，金属管件成形系统200也采用一钛合金或其它金属材料的管体来制作金属成形管件31，并且金属管件成形系统200执行成形流程所需的预定温度及高压气体250的压力将根据选用不同材质的金属圆管30而进行适当的调整。

接续，如图6所示，本发明的金属管件成形系统200还包括一冷却平台50。冷却平台50包括有一冷却回路501。当金属成形管件31已成形在模具21内，夹具23、24的夹部231、241将从金属成形管件31的两侧管口301退出。高温的模具21将移至冷却平台50之上，以在冷却平台50降温。之后，如图7所示，模具21若已降温，模具21开模，金属成形管件31从模具21之中取出，以完成金属管件的成形流程。

请参阅图8，为本发明一实施例的模具的模穴与金属成形管件的截面放大图。本实施例的模穴22的内表面是由渐变的轮廓形状所构成的表面。如图8所示，在模穴22的宽度方向上实行截面，截面位置A1-A1’上，模穴22的内表面的轮廓形状为一小的圆形；截面位置A2-A2’上，模穴22的内表面的轮廓形状为一大的圆形；截面位置A3-A3’上，模穴22的内表面的轮廓形状为一近似六角形的圆形；截面位置A4-A4’上，模穴22的内表面的轮廓形状为一六角形；截面位置A5-A5’上，模穴22的内表面的轮廓形状为一近似六角形的圆形；截面位置A6-A6’上，模穴22的内表面的轮廓形状为一大的圆形；截面位置A7-A7’上，模穴22的内表面的轮廓形状为一小的圆形。于是，本实施例的模穴22的内表面是由渐变的轮廓形状所构成的表面，例如：从小圆、大圆渐变成六角形，再从六角形、大圆渐变为小圆。则，金属管件成形系统200根据模穴22内表面所具有的渐变轮廓形状以对应成形出一渐变管径的金属成形管件31。

请参阅图9，为本发明又一实施例的模具的模穴与金属成形管件的截面放大图。本实施例的模穴22的内表面是由多种的轮廓形状所构成的表面。如图9所示，在模穴22的宽度方向上分别实行A1-A1’~A7-A7’截面，模穴22内的轮廓形状亦可以包括有圆形、六角形、正方形等等。则，金属管件成形系统200根据模穴22内的多种轮廓形状以在金属圆管30的管体上成形有多种形状的管径，如圆形、六角形、正方形的管径，致使以制作出一异形管径的金属成形管件31。

再者，上模211及下模212分别有一半模穴，模穴22将由上模211的半模穴与下模212的半模穴所组成。在本发明一实施例中，上模211的半模穴与下模212的半模穴具有对称的轮廓构造，以使金属成形管件31能够成形有对称的管径构造。或者，在本发明又一实施例中，上模211的半模穴与下模212的半模穴具有非对称的轮廓构造，以使金属成形管件31能够成形有非对称的管径构造。

请参阅图10，为本发明的金属管件成形系统利用一渐变管径的金属圆管执行一成形程序的示意图。如上所述，金属管件成形系统200可对于同一管径的金属圆管30执行成形程序，以制作出金属成形管件31。或者，如图10所示，金属管件成形系统200也可对于一渐变管径的金属圆管32或一不同管径的金属圆管执行成形程序，以制作出金属成形管件31。

请参阅图11及图12，分别为本发明又一实施例的上模/下模的结构立体图及金属管件成形系统注入一高压气体时的结构示意图。如图11及图12所示，本发明的模具21的上模211或下模212包括有一半模穴2111或2121。当上模211与下模212合模时，半模穴2111、2121将组成为模穴22。模穴22的内表面包括一纹路图案层29。本实施例的金属管件成形系统200将对于金属圆管30执行一纹路图案的成形流程。

对于金属圆管30执行纹路图案的成形流程时，上模211及下模212合模，金属圆管30设在模具21的模穴22中。加热器27对于模具21执行一加热程序，模具21被加热至一预定温度。当模具21加热至预定温度后，夹具23、24经由夹部231、241分别进入金属圆管30的两侧管口301中以夹住金属圆管30。之后，高压气体250经由气体输入孔251、气体管路252及气体输出孔253以注入至金属圆管30之中。则，金属圆管30的管壁受到高压气体250的冲击而贴附在模穴22的纹路图案层29上，以成形为一具有纹路图案331的金属成形管件33。接着，夹具23、24从模具21的两侧退出，模具21移至冷却平台50降温。降温后的模具21开模，即可从模具21中取出具有纹路图案331的金属成形管件33，如图13所示。

再者，金属管件成形系统200同样的也可选用铝镁合金的金属圆管30执行纹路图案的成形流程。并且，金属管件成形系统200执行纹路图案的成形流程所需的预定温度为400~500℃，而高压气体250的压力为50~200kg/cm²。或者，本发明又一实施例中，金属管件成形系统200也能选用钛合金或其它金属材质的金属圆管30来执行纹路图案的成形流程。

当然，本发明又一实施例中，模具21的模穴22的内表面同时存在有多个轮廓形状及纹路图案层29，以使金属管件成形系统200能够通过模穴22成形出一具有纹路图案及异形管径的金属成形管件33。

以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求内。