一种小直径薄壁金属波纹管成型装置及方法与流程

本发明属于机械加工领域，特别是一种小直径(小于50mm)不锈钢材质的波纹管成型装置及成型方法。

背景技术：

如图1所示，为一种波纹管，该波纹管是带多处环状凸包的管状结构零件。具体而言，所需成型的波纹管是一个带m处(m≤5)环状凸包的管状零件，它主要由波纹管1的内表面11、波纹管1的外表面12组成。波纹管1的内表面11和波纹管1的外表面12都为波纹状母线旋转形成圆柱面，波纹管1的内表面11和波纹管1的外表面12形成均匀壁厚t(t≤2mm)的带m处r形凸包金属管，凸包与圆管圆柱面通过r1沿型转接，凸包高于管子外表面n(n<5mm)。管口外径为

该类波纹管1由于直径小，不能使用滚压机成型，通常采用车床滚压或超塑成型的方式成型，用车床滚压，存在内滚轮受空间影响刚性不足，滚压质量差，车床易损坏等缺陷。另一种解决途径是采用超塑成型，但对设备要求高，成本高。

目前，暂未检索到国内外关于该类小直径薄壁金属波纹管成型装置和成型方法的公开文献。

技术实现要素：

本发明旨在提出一种在管端扩口机上成型小直径薄壁金属波纹管的装置和成型方法，成型装置结构简单，操作方便，可有效解决小直径薄壁金属波纹管的成型问题。

具体来说，本发明的核心在于利用管端扩口机，围绕管端扩口机设计了一套成型装置和方法，降低了成型成本和成型难度，又能满足成型需求。本发明的技术方案如下：

一种小直径薄壁金属波纹管成型装置，包括，

管端扩口机；

冲头，所述冲头为带台阶的圆柱体，包括用于与管端扩口机主轴模框内孔连接的安装圆柱段，以及用于成型的冲头段；

凹模衬套，所述凹模衬套为沿圆柱体轴向从中心切开的两块带肩半圆柱体，半圆柱体中心开有不通孔，不通孔表面为与波纹管外型面一致的成型面；

聚氨酯，所述聚氨酯填充在待波纹管内腔中。

进一步，所述冲头段为一端带有凸台的圆柱体，凸台直径与波纹管端头内径一致，与凸台相连的圆柱体直径等于波纹管端头外径。

进一步，所述不通孔孔深大于波纹管的长度。

进一步，所述凹模衬套的肩部沿周向开有台阶孔,凹模衬套通过台阶孔与管端扩口机螺栓连接。

进一步，所述不通孔表面的成型面上用于波纹管环状凸包成型的型面数量小于波纹管上环状凸包的数量，这样一来，每次只成型部分环状凸包，对于环状凸包数量较多的情况可提高成型质量。

一种小直径薄壁金属波纹管成型方法，在圆管内部填充聚氨酯，在圆管外设置成型面，封闭圆管的一端，在圆管另一端对聚氨酯施加压力。

进一步，所述成型面分为多个分段，每个分段对应波纹管完整外型面的一部分，即将完整的波纹管成型面分为多个子型面，多次成型后最终完整成型(例如每个子型面只包含一段波纹管外表面和一个半径为r的环状凸包)。

进一步，沿着圆管的轴线方向单向顺序成型，为了提高成型精度，沿着圆管的轴线方向逐段成型，且方向为从右到左单向成型(从右向左逐个凸包成型)。

一种采用上述小直径薄壁金属波纹管成型装置的成型方法，包括以下步骤：

步骤一，采用圆形管子作为毛料，在管子内腔填满聚氨酯；

步骤二，将冲头的安装圆柱段与管端扩口机主轴模框内孔连接；将填满聚氨酯的管子装入凹模衬套的不通孔内，管子右侧端面贴紧凹模衬套的不通孔底面，再将凹模衬套与管端扩口机固定端连接；调整冲头和凹模衬套同心；

步骤三，推动管端扩口机主轴上的冲头插入管子内腔，挤压管内聚氨酯，聚氨酯受挤压胀形后推动管壁贴向凹模衬套内不通孔的成型面，完成环形凸包波纹成型；

步骤四，卸下凹模衬套，把成型后的波纹管从凹模衬套取出，将管内的聚氨酯清理干净。

与现有技术相比，本发明在管端扩口机上实现了成型小直径薄壁金属波纹管，且成型装置结构简单，操作方便，经济实用。

附图说明

图1是波纹管结构示意图；

图2是本发明成型装置结构示意图；

图3是本发明中冲头结构示意图；

图4是本发明中凹模衬套结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。

如图1所示，被加工波纹管是一种带多处环状凸包的管状结构零件。具体来说，所需成型的波纹管是一个带m处(m≤5个)环状凸包的管状零件，它主要由波纹管内表面1、波纹管外表面2组成。波纹管1内表面11和波纹管1外表面12都为波纹状母线旋转形成圆柱面，波纹管1内表面11和波纹管1外表面12形成均匀壁厚t(t≤2mm)的带n处r形凸包金属管，凸包与圆管圆柱面通过r1沿型转接，凸包高于管子外表面n(n<5mm)。管口外径为

本发明另辟途径，避开了现有技术中的成型方法，针对小直径薄壁不锈钢波纹管，通过使用管端扩口机实现成型。

用于小直径薄壁金属波纹管成型装置，如图2所示，由管端扩口机、冲头3、多个凹模衬套4及聚氨酯5等组成。

如图3所示，冲头3为带台阶圆柱体，圆柱体的一端是安装于管端扩口机主轴模框内孔的安装圆柱段3a，另一端是成型用冲头段3c，冲头段3c为带凸台的圆柱体，冲头段3c一端的凸台直径与波纹管端头内径(等于d-2t)一致，冲头段3c的圆柱段直径等于波纹管端头外径在安装圆柱段3a和冲头3c之间有转接圆柱段3b；

如图2所示，凹模衬套4为沿一个圆柱体轴向从中心切开而成两块的带肩半圆柱体，圆柱体中心有不通孔，不通孔表面为成型面，成型面中包括两个对应环状凸包的成型面，成型面与波纹管1的外表面12贴合，不通孔的孔深为l，l应大于波纹管1的长度，波纹管1右侧端面与凹模衬套4不通孔的底面贴合，在圆柱体的肩部，设计有沿周向分布的用于连接螺栓用的台阶孔4a，其数量与位置与管端扩口机固定端安装螺纹孔位置及尺寸对应；聚氨酯5位于波纹管1内腔内；冲头段3c插入波纹管1内腔与聚氨酯5贴合；冲头段3c一端的凸台与冲头段3c圆柱体相连接处的台阶面与波纹管1左侧端面贴合。

使用上述的小直径薄壁金属波纹管成型装置的成型步骤如下：

1、下料：毛料为圆形截面的管料，管子外径为管子厚度为t，长为l；在管子内腔填满聚氨酯5；

2、安装成型装置：将冲头3的圆柱段3a塞进管端扩口机主轴模框内孔，如果间隙过大必须用垫片紧固，锁紧锁紧螺丝；将填满聚氨酯5的毛料管装入凹模衬套4的不通孔内，毛料管右侧端面贴紧凹模衬套4不通孔底面，再将凹模衬套4通过螺栓穿过台阶孔4a安装在管端扩口机固定端；调整冲头3和凹模衬套4同心；

3、成型：开动管端扩口机，推动主轴上冲头3插入毛料管内腔，推动挤压管内满聚氨酯5，聚氨酯5受到挤压胀形推动管壁形状贴向凹模衬套4内不通孔的成型面，完成环形凸包波纹成型，本实施例中每次成型2个环形凸包，通过多次成型完成最终的波纹管1，成型过程中需更换不同的凹模衬套4，这里的不同的凹模衬套4是指与环形凸包对应成型面位置不同的凹模衬套4；

4、取出零件：卸下凹模衬套4，把成型后的波纹管1从凹模衬套4取出来，将管内的聚氨酯清理干净。