一种管材内高压成型设备的制作方法

本发明涉及内高压液压成型技术领域，尤其是涉及一种管材内高压成型设备。

背景技术：

传统的冲压、焊接工艺制造的三通管件重量沉，材料利用率低，材料浪费严重，零件的强度和刚度较差，纵向焊缝受到的拉应力较大，焊接变形和焊缝质量难以控制，疲劳强度难以达到设计要求，且生产工艺繁琐，无法满足一些如汽车、航空航天等领域的需求。

三通管件高压成型技术是用管坯作为原材，通过对管腔内施加液体压力使其在给定模具型腔内发生塑性变形，管壁与模具内表面贴合，从而得到所需形状零件的成型技术。

然而，现有的三通管件高压成型装置，成型效率低，质量稳定性差，成品率低，导致生产成本较高，无法满足管材的批量生产。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种管材内高压成型设备，该装置可对待加工管材进行夹紧密封，通过对待加工管材腔体进行内高压加工，该设备具有成型效率高，质量稳定，成品率高，可有效降低加工成本，满足管材批量生产的需求。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种管材内高压成型设备，包括合模压机、模具、推进机构、推进液压供给系统、高压液压供给系统、电气控制柜和控制台；

所述合模压机用于为管材成形过程中提供合模压力，包括机座，所述机座上设有工作台，所述工作台上设有竖直的立柱，所述立柱上架设横梁，所述横梁上竖直安装合模缸，所述横梁下方设有与立柱滑动连接的滑板，所述合模缸的缸杆朝下并与滑板固定连接；所述工作台上固定连接下支撑座，所述滑板下端固定连接上支撑座；

所述模具包括下模、上模，所述下模固定在下支撑座上，所述上模固定在上支撑座上，所述上模通过滑板的上下运动实现与下模的对合或分离；

所述推进机构包括固定在工作台上且分布在下模左右及前侧的左推进机构、右推进机构和前推进机构，所述左推进机构、右推进机构和前推进机构分别固定连接管状冲头，所述左推进机构和右推进机构的管状冲头前端还分别开设盲孔且相应管状冲头的侧壁上开设连通盲孔的接口，所述右推进机构的接口上连接阀体，所述左推进机构和右推进机构用于推动相应管状冲头向待加工管材的端口方向靠近或远离，所述前推进机构用于待加工管材侧壁施力；

所述推进液压供给系统用于推进机构的液压供给，包括液压泵、控制阀，所述液压泵通过管道与推进机构连接；

所述高压液压供给系统用于对左推进机构的管状冲头提供高压液体，包括高压泵、增压器、控制阀，所述高压泵通过管道与左推进机构的接口连接；

所述电气控制柜用于控制协调合模压机、推进机构、推进液压供给系统、高压液压供给系统的工作；

所述控制台用于提供人机交互界面。

通过采用上述技术方案，将待加工管材放入下模腔中，下模左右两侧的左、右推进机构驱动相应的管状冲头对待加工管材两端口进行轴向施力，并将待加工管材两端口密封压紧，前推进机构的管状冲头沿下模腔伸入到待加工管材的侧壁，上模通过滑板的向下运动实现与下模的合模，然后打开阀体，启动高压泵向待加工管材腔体施加高压液体，待加工管材腔体内的空气被高压液体排出后，关闭阀体，待加工管材在模具的上、下模腔内发生塑性变形，管壁与模具内表面贴合，从而得到成型三通管件。

本发明进一步设置为：所述推进机构包括固定在工作台上的底座，所述底座上铰接水平转动的转盘，所述转盘上设有用于与底座锁紧的锁紧螺杆，所述转盘上固定连接倒u形支架，所述支架上固定连竖直支撑板，所述支撑板上固定连接液压缸，所述液压缸通过管道与推进液压供给系统的液压泵连接。

通过采用上述技术方案，液压缸提供推力带动管状冲头靠近或远离下模方向运动，转盘可以相对底座进行旋转，从而起到调整管状冲头运动方向的作用，转盘可以通过锁紧螺杆与底座锁紧。

本发明进一步设置为：所述管状冲头与液压缸的缸杆固定连接，所述管状冲头的轴线与液压缸的缸杆轴线同轴。

通过采用上述技术方案，可以保证液压缸的缸杆运动方向与管状冲头的运动方向一致，调整管状冲头运动方向与待加工管材轴线一致，确保管状冲头能与待加工管材的端口密封压紧。

本发明进一步设置为：所述左推进机构和右推进机构的管状冲头前端均设有密封机构。

通过采用上述技术方案，保证管状冲头在待加工管材两端口施加轴向力并压紧的过程中，待加工管材内腔的高压无泄漏，保证待加工管材内腔的高压，从而达到内高压成型的目的。

本发明进一步设置为：所述密封机构包括冲头前端设置的引导部，所述引导部呈前小后大的锥体，所述引导部外壁设有向内延伸的环状凹槽，所述凹槽内嵌设环状密封圈。

通过采用上述技术方案，左、右推进机构在带动管状冲头对待加工管材两端口施加轴向力并压紧过程中，由于引导部为锥形，所以待加工管材端口被微微扩张，使密封圈压入待加工管材内壁，从而使管状冲头与待加工管材的端口通过密封圈进行有效密封，保证待加工管材腔体内的无泄漏，保持高压。

本发明进一步设置为：所述下模底部设有下模腔，所述上模顶部设有上模腔，所述下模腔和上模腔均由直模腔和支模腔组成，所述直模腔与支模腔连通；所述左推进机构和右推进机构的管状冲头分别伸入直模腔两端并与待加工管材两端口压紧，所述前推进机构的管状冲头与支模腔适配并伸入支模腔内。

通过采用上述技术方案，将待加工管材放入直模腔内，左推进机构和右推进机构的管状冲头伸入直模腔两端并与待加工管材两端口密封压紧，并通过高压液压供给系统的高压泵将高压液体经左推进机构的接口注入到待加工管材腔体内并形成高压，前推进机构的管状冲头伸入支模腔内，通过控制前推进机构上的管状冲头运动，可以对支模腔内发生塑性变形的待加工管材施加背向力，控制支模腔内的待加工管材发生塑性变形速度，防止管材破裂，达到成型目的。

本发明进一步设置为：所述阀体为电磁阀。

通过采用上述技术方案，控制电磁阀的打开，达到将待加工管材腔室内的空气排出的目的；控制电磁阀关闭，左推进机构的管状冲头的接口加入高压液体可以使预成型管材腔体内产生内高压，达到对预成型管材进行内高压成型的目的。

本发明进一步设置为：所述左推进机构、右推进机构和前推进机构结构大小均相同。

通过采用上述技术方案，可以降低生产成本，便于制造维护。

本发明进一步设置为：所述工作台为十字形，所述立柱设有四个并沿上支撑座四周均匀分布，所述合模缸设置在横梁中部。

通过采用上述技术方案，工作台为十字形，提高了操作空间，便于工作人员操作，立柱设有四个并沿上支撑座四周均匀分布，提高了设备的稳定性，合模缸设置在横梁中部便于上、下模的对合或分离，合模压力均衡。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

本发明通过合模缸带动滑板上下运动实现上模与下模的对合或分离，左、右推进机构对待加工管材的两端口进行夹紧密封，前推进机构对待加工管材侧壁施加背向力，加压机构对待加工管材的腔体施加高压从而加工成型三通管件。该装置成型效率高效降低加工成本，成型管件的壁厚均匀，，质量稳定，适用范围广，通用性强，可进行批量化生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的合模压机、推进机构及模具的结构示意图；

图3是本发明推进机构和模具的结构示意图；

图4是本发明管材内高压成型后推进机构及下模的结构示意图。

图示，1、合模压机；11、机座；12、工作台；121、下支撑座；13、立柱；14、横梁；15、合模缸；16、滑板；161、上支撑座；2、模具；21、下模；211、下模腔；22、上模；221、上模腔；23、直模腔；24、支模腔；3、推进机构；3a、左推进机构；3b、右推进机构；3c、前推进机构；31、管状冲头；311、盲孔；312、接口；313、密封机构；3131、引导部；3132、密封圈；32、底座；33、转盘；34、锁紧螺杆；35、支架；36、支撑板；37、液压缸；4、推进液压供给系统；5、高压液压供给系统；6、电气控制柜；7、控制台；8、待加工管材；9、三通成型管件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-4所示，一种管材内高压成型设备，包括合模压机1、模具2、推进机构3、推进液压供给系统4、高压液压供给系统5、电气控制柜6和控制台7；

合模压机1用于为管材成形过程中提供合模压力，包括机座11，机座11上设有十字形工作台12，工作台12为十字形，工作台12上设有竖直的立柱13，立柱13设有四个并沿上支撑座161四周均匀分布，立柱13上架设横梁14，横梁14中部竖直安装合模缸15，横梁14下方设有与立柱13滑动连接的滑板16，合模缸15的缸杆朝下并与滑板16固定连接；工作台12上固定连接下支撑座121，滑板16下端固定连接上支撑座161。

本实施例的模具2包括下模21、上模22，下模21固定在下支撑座121上，上模22固定在上支撑座161上，上模22通过滑板16的上下运动实现与下模21的对合或分离。

如图3所示，本实施例的推进机构3包括固定在工作台12上且分布在下模21左、右及前侧的左推进机构3a、右推进机构3b和前推进机构3c，左推进机构3a、右推进机构3b和前推进机构3c结构大小均相同，左推进机构3a、右推进机构3b和前推进机构3c分别固定连接管状冲头31，左推进机构3a和右推进机构3b的管状冲头31前端还分别开设盲孔且相应管状冲头31的侧壁上开设连通盲孔311的接口312，右推进机构3b的接口312上连接阀体，左推进机构3a和右推进机构3b用于管材成形过程中的提供密封、管材内高压及补料，左推进机构3a和右推进机构3b可以推动相应管状冲头31向待加工管材8的端口方向靠近或远离，前推进机构3c用于待加工管材8侧壁施力。

推进液压供给系统4用于推进机构3的液压供给，包括液压泵、控制阀，液压泵通过管道与推进机构3连接。

高压液压供给系统5用于对左推进机构3a的管状冲头31提供高压液体，包括高压泵、增压器、控制阀，高压泵通过管道与左推进机构3a的接口312连接。

电气控制柜6用于控制协调合模压机1、推进机构3、推进液压供给系统4、高压液压供给系统5的工作。

控制台7用于提供人机交互界面。

本实施例中，待加工管材8放入下模腔211中，左推进机构3a和右推进机构3b驱动相应管状冲头31对待加工管材8两端口进行轴向施力，并将待加工管材8两端口密封压紧，前推进机构3c沿下模腔211伸入到待加工管材8的侧壁，上模22通过滑板16向下运动实现与下模21的合模，高压泵向待加工管材8腔体施加高压液体，使待加工管材8在模具2的上模腔221、下模腔211内发生塑性变形，管材的管壁与模具2内表面贴合，从而得到成型三通管件。

本实施例中的推进机构3包括固定在工作台12上的底座32，底座32上铰接水平转动的转盘33，转盘33上设有用于与底座32锁紧的锁紧螺杆34，转盘33上固定连接倒u形支架35，支架35上固定连竖直支撑板36，支撑板36上固定连接液压缸37，液压缸37通过管道与液压泵连接。

液压缸37提供推力带动液压缸37的缸杆靠近或远离下模21方向运动，转盘33可以相对底座32进行旋转，从而起到调整液压缸37的缸杆运动方向的作用，转盘33可以通过锁紧螺杆34与底座32锁紧。

管状冲头31与液压缸37的缸杆固定连接，管状冲头31的轴线与液压缸37的缸杆轴线同轴，液压缸37的缸杆运动方向与管状冲头31的运动方向一致，通过调整管状冲头31运动方向与待加工管材8轴线一致，确保管状冲头31与待加工管材8的端口能够压紧密封。

为了保证左推进机构3a和右推进机构3b的管状冲头31与待加工管材8两端口能密封严密，在管状冲头31前端设置密封机构313，使待加工管材8内腔的高压无泄漏，达到管材内加压成型的目的。

密封机构313包括冲头前端设置的引导部3131，引导部3131呈前小后大的锥体，引导部3131外壁设有向内延伸的环状凹槽，凹槽内嵌设环状密封圈3132。左推进机构3a和右推进机构3b带动相应的管状冲头31对待加工管材8两端口施加轴向力并压紧的过程中，由于引导部3131为锥形，将待加工管材8端口张开，使密封圈3132压入待加工管材8内壁，管状冲头31与待加工管材8的端口通过密封圈3132进行有效密封，保证待加工管材8腔体内的高压。

下模21底部设有下模腔211，上模22顶部设有上模腔221，下模腔211和上模腔221均由直模腔23和支模腔24组成，直模腔23与支模腔24连通；左推进机构3a和右推进机构3b的管状冲头31分别伸入直模腔23两端并与待加工管材8两端口压紧，前推进机构3c的管状冲头31与支模腔24适配并伸入支模腔24内。

如图3、4所示，本发明可以通过内高压成型将待加工管材8加工成三通成型管件9。将待加工管材8放入直模腔23内，左推进机构3a和右推进机构3b的相应管状冲头31伸入直模腔23两端并与待加工管材8两端口密封压紧，通过高压液压供给系统5的高压泵将高压液体从左推进机构3a的接口312注入到待加工管材8腔体内，前推进机构3c的管状冲头31伸入支模腔24内，前推进机构3c的液压缸37的缸杆运动，可以对支模腔24内发生塑性变形的待加工管材8施力，保证支模腔24内的待加工管材8发生塑性变形达到成型目的。控制前推进机构3c上的管状冲头31运动，可以对支模腔24内发生塑性变形的待加工管材8施加背向力，控制支模腔24内的待加工管材8发生塑性变形速度，防止管材破裂，达到三通管成型目的。

本实施例中阀体优选采用电磁阀，控制电磁阀的打开，达到将待加工管材8腔室内的空气排出的目的；控制电磁阀关闭，左推进机构3a的管状冲头31的接口加入的高压液体可以使待加工管材8腔体内产生内高压，达到待加工管材8进行内高压成型的目的。

本发明还可只采用左推进机构3a和右推进机构3b及模具2达到对弯管、异形管件等的内高压成型，具有通用性好，适用范围广，实用性强的特点。

本发明的工作过程如下：首先启动合模缸15，合模缸15带动滑板16向上运动，滑板16连接的上模22向上移动，上模22与下模21分离；将待加工管材8放置到下模21的直模腔23内，启动推进液压供给系统4，左推进机构3a和右推进机构3b上的液压缸37带动相应的管状冲头31向待加工管材8两端口水平运动，并向待加工管材8的两端口施加轴向力，使管状冲头31与待加工管材8两端口压紧密封，启动前推进机构3c，使前推进机构3c向下模21方向运动，并使前推进机构3c的管状冲头31伸入到支模腔24中，启动合模缸15带动滑板16向下运动，使上模22与下模21合模；将右推进机构3b阀体打开，启动高压泵，使高压液体通过管道进入左推进机构3a的管状冲头31的接口312，高压油经盲孔311进入待加工管材8腔体内，当高压油充满整个待加工管材8腔体后，其腔体内的空气从右推进机构3b的阀体排出，关闭右推进机构3b上的阀体，通过控制台7设定三通管成型过程中所需合模压力、高压充液压力，左推进机构3a、右推进机构3b及前推进机构3c的位移工艺曲线方程，电气控制柜6控制设备自动按设定曲线方程完成管材成型，从而得到三通管件；待加工管材8在模具2中完成内高压成型后，右推进机构3b上的阀体打开，左推进机构3a和右推进机构3b驱动相应的管状冲头31退出直模腔23，前推进机构3c管状冲头31退出支模腔24；启动合模缸15，合模缸15带动滑板16向上运动，上模22与下模21分离，取出三通成型管件9。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。