一种双扩口导管滚波成形的模具的制作方法

本申请属于导管加工技术领域，具体是导管的扩口连接技术领域。

背景技术：

导管是飞机中量大面广的一类关键零件，管路系统的安全性和可靠性直接影响到飞机的整体性能与安全，而这与管接头的形式与连接性能密切相关。近年来，为了进一步提升飞机性能，增加了液冷管路系统。该管路系统的液冷功能，要求其管接头必须满足苛刻的密封性要求，否则就失去了液冷的意义，而传统单扩口连接跑冒滴漏严重，不能满足飞机发展的需求。为解决跑冒滴漏问题，同时又不改变飞机导管现有结构，提出了双扩口连接方式，其要求导管扩口段为双层形式。目前双扩口成形工艺主要采用类似于冲压扩口的方法，即下料→校直→扩口→成形Ι→成形ΙΙ，如图1所示。然而在成形Ι过程中，导管外表面与模具发生摩擦使得外表面粗糙度太大，而该表面在经过成形ΙΙ后为与管接头连接的配合面，因此在连接前需抛光处理，若粗糙度太大则导致抛光处理时间过长，甚至需磨削加工且，导致配合段导管厚度减薄，双扩口尺寸精度降低，从而降低双扩口导管的服役时间，甚至不能使用。另外成形Ι所需要的成形力大，对于大直径的导管易发生失稳，传力区易出现径向收缩，使导管口径变小，影响导管的装配及导管内流体的流动。

技术实现要素：

为解决大直径导管双扩口传统成形方法中出现的装配面表面质量差，双扩口厚度减薄太大等问题，本申请提出了一种成形质量好、厚度减薄少的大直径导管双扩口成形的方法。

本申请所提出的一种双扩口导管滚波成形的模具，包括滚波模具、内翻模具和扩口模具；滚波模具包括滚波夹模，滚波凸模；内翻模具包括内翻凸模，扩口夹模；扩口模具包括扩口夹模、扩口凸模；滚波夹模设有与导管外径相配合的内孔，内孔右端设有扩口区，扩口区为环形分布于内孔的的锥面凹槽，锥面凹槽为相对的两个锥面：上锥面和下锥面；滚波夹模的右端面安装固定有挡圈，挡圈设有直径小于导管直径的通孔；滚波凸模前端具有与滚波夹模的锥面凹槽相对应的环形的锥面凸起。

所述滚波凸模锥面形状与滚波夹模锥面形状一致，滚波凸模尺寸小于滚波夹模尺寸，滚波凸模最大直径小于导管内径。

所述滚波凸模中部设有凸起的台阶，所述台阶与挡圈端面接触。

所述内翻模具的扩口夹模左端设有与导管外径相配合的内孔，扩口夹模的右端设置有平管嘴；平管嘴包括直壁段和扩口段，直壁段内径等于导管外径，扩口段为扩大的锥面；内翻凸模一端为锥形，锥形的锥面与上锥面的夹角小于90°。

所述扩口模具的扩口夹模与内翻模具的扩口夹模相同，扩口凸模左端为锥形，锥形的半锥角为成形导管扩口的内层半锥角。

所述下锥面和上锥面的半锥角角度由滚波凸模的偏心量决定，上锥面半锥角的正弦值等于偏心量与上锥段理论长度的比值，下锥面半锥角的正弦值等于偏心量与下锥段理论长度的比值。

所述扩口凸模的半锥角为37°。

本申请提出的一种双扩口导管滚波成形方法，步骤为：

a)滚波工序，将导管加工段插入滚波夹模内，闭合夹模将管坯夹持住，所述的滚波凸模径向进给到所需的偏心量，使管坯发生局部外凸变形，而后滚波凸模绕滚波夹模的中心线做偏心转动，并在摩擦力的作用下绕自身的中心线自转；

b)内翻工序，将步骤S1所成形的中间管坯装到扩口夹模中，并将平管嘴安装于扩口夹模中，使扩口夹模同时夹持住平管嘴和中间管坯，内翻凸模主动旋转并轴向进给使导管的上锥面内翻；

c)扩口工序，保持扩口夹模及中间管坯，将内翻凸模更换为扩口凸模，扩口凸模主动旋转并轴向进给至导管扩口成形。

所述步骤b)中内翻凸模的进给量S1为：

其中：

S1：旋压内翻下压量；

Lup：上锥端长度；

α：上锥端的半锥角；

θ：旋压内翻凸模的半锥角。

本申请具有如下优点：成形表面光洁度高，抛光强度小，导管厚度变化小，密封性强，提高了效率；成形形变小，产品内部应力小，可靠性高。

附图说明

图1现有技术中双扩口导管成形工艺；

图2为滚波示意图；

图3为内翻示意图；

图4为扩口示意图；

图5为旋压扩口成形示意图；

图6导管水平线上距离示意图。

图中标记：

1.滚波夹模 2.滚波凸模 3.平管嘴 4.导管

5.挡圈 6.扩口夹模 7.内翻凸模

9.扩口凸模 11上锥面 12下锥面。

具体实施方式：

实施例1

本申请的一种双扩口导管滚波成形的模具，包括滚波模具、内翻模具和扩口模具；滚波模具包括滚波夹模1，滚波凸模2；内翻模具包括内翻凸模7，扩口夹模6；扩口模具包括扩口夹模6、扩口凸模9；滚波夹模1设有与导管4外径相配合的内孔，内孔右端设有扩口区，扩口区为环形分布于内孔的的锥面凹槽，锥面凹槽为相对的两个锥面：上锥面11和下锥面12；滚波夹模1的右端面安装固定有挡圈5，挡圈5设有直径小于导管直径的通孔；滚波凸模2前端具有与滚波夹模1的锥面凹槽相对应的环形的锥面凸起。

滚波凸模2锥面形状与滚波夹1模锥面形状一致，滚波凸模2尺寸小于滚波夹模1尺寸，滚波凸模2最大直径小于导管内径。

实施例2

本申请的一种双扩口导管滚波成形的模具，滚波凸模2前端具有与滚波夹模1的锥面凹槽相对应的环形的锥面凸起，滚波凸模2中部设有凸起的台阶，滚波凸模锥面形状与滚波夹模1锥面形状一致，滚波凸模2尺寸小于滚波夹模1尺寸，滚波凸模2最大直径小于导管内径，在滚波成形时，台阶与挡圈5端面接触。

实施例3

本申请的一种双扩口导管滚波成形的模具，包括滚波模具、内翻模具和扩口模具；滚波模具包括滚波夹模1，滚波凸模2；扩口模具包括扩口夹模6、扩口凸模9；内翻模具包括内翻凸模7，扩口夹模6；内翻模具的扩口夹模1左端设有与导管4外径相配合的内孔，扩口夹模1的右端设置有平管嘴3；平管嘴3包括直壁段和扩口段，直壁段内径等于导管外径，扩口段为扩大的锥面；内翻凸模7一端为锥形，锥形的锥面与上锥面的夹角小于90°。

实施例4

本申请的一种双扩口导管滚波成形的模具，包括滚波模具、内翻模具和扩口模具；滚波模具包括滚波夹模1，滚波凸模2；内翻模具包括内翻凸模7，扩口夹模6；扩口模具包括扩口夹模6、扩口凸模9；扩口模具的扩口夹模与内翻模具的扩口夹模相同，扩口凸模9左端为锥形，锥形的半锥角为成形导管扩口的内层半锥角。

实施例5

本实施例是是一种双扩口导管滚波成形方法，如图2至图6所示，管件为5A02铝合金管，直径为34mm，壁厚为1mm。扩口区外层半锥角为33°，内层为37°，最大扩径处直径为44mm，传力区与扩口区过度圆角半径为1mm。

本实施例所用的双扩口成形机构包括滚波夹模1，滚波凸模2，内翻凸模7，扩口夹模6，扩口凸模9，平管嘴3，挡圈5等。其中所述的滚波夹1模即为滚波成形中的凹模，滚波夹模1上有两个螺纹孔，用以将挡圈10固定在滚波夹模1上。所述的扩口夹模6也是内翻过程中的夹模。所述的内翻凸模7和扩口凸模9均为双刃式。所述的平管嘴3即为内翻和扩口的凹模。所述的内翻凸模锥角为140°，所述的扩口凸模锥角为74°。

本申请所提出的一种用于成形大直径双扩口导管的工艺方法包括三个步骤：第一步骤为滚波工序，第二步骤为内翻工序，第三步骤为扩口工序。其中：

第一步骤为滚波成形工序。在本步骤中，首先需将所述的平管嘴3套在初始管4坯外，且平管嘴3不能位于管坯滚波成形段，再将导管加工段插入滚波夹模1内，并将管坯夹持住，所述的滚波凸模2首先一次径向进给到所需的偏心量(由管坯直壁段内径减去滚波凸模直壁段外径的差值除以2确定)，使管坯发生局部外凸变形，而后滚波凸模2绕滚波夹模的中心线做偏心转动，并在摩擦力的作用下绕自身的中心线被动自转。滚波时，保持导管自由段不在自身重力的作用下向下弯曲。

第二步骤为旋压内翻成形工序。该工序需将第一步骤中所成形的中间管坯一8装到扩口夹模中，并将平管嘴3移到管坯成形段，使扩口夹模6同时夹持住平管嘴3和中间管坯一8。加工时内翻凸模7主动旋转并轴向进给S，凸模转速200r/min。

其中：

S1：旋压内翻下压量；

Lup：上锥端长度；

α：上锥端的半锥角；

θ：旋压内翻凸模的半锥角。

第三步骤为旋压扩口成形工序。该工序需将第一工序中的内翻凸模7卸下并装上扩口凸模9，加工方法与第二步骤类似，同样是凸模主动旋转(凸模转速200r/min)并轴向进给(S-L)mm，L是下压前第三道次凸模尖端与平管嘴顶端的竖直距离(可通过实际测量得到)，S为下压完成时，凸模尖端与平管嘴顶端的距离(理想状态指内外层扩口的壁厚均为1mm)，如图5所示。

取平管嘴顶端作一条水平直线，该直线长度查阅标准可知为21.5mm。如图6所示，下压完成后，导管部分在水平线上的距离为21.5-L’，该段距离也为(t÷sin37°+t÷sin33°)，(t为导管壁厚，忽略中间缝隙的值)。

依据假设取t＝1mm，

21.5-L’＝(t÷sin37°+t÷sin33°)

则L’＝21.5-3.5＝18mm，S＝L’÷sin37°＝23.88mm，下压量为23.88mm-L，其中凸模尖端位于平管嘴之上时，L取负值。