一种卡压管成型冲头及卡压管成型设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种内高压成型设备，具体涉及一种卡压管成型冲头及卡压管成型设备。


背景技术：

2.内高压成型是一种制造空心整体构件的先进制造技术，其原理是把管材作为坯料，以水等液体作为传动介质，把具有高压力的水冲入管材内部，使其对管材内壁产生压力，用冲头密封管材两端，利用轴向进给为管材成型提供补料，使管材外壁完全贴紧模具型腔，从而获得所需形状的零件。卡压管的成型主要采用内高压成型的方式实现，卡压管包括设置在端部的密封管体，密封管体为一段沿径向向外的凸起，模具的型腔包括用于形成密封管体的环形圆弧腔；冲头包括用于对管坯进行低压预胀的低压密封段、用于对管坯进行高压胀型的高压密封段以及与高压密封段连接的环形体，环形体的前端设有弧形的成型面；在冲头往前推动到位时，成型面成为环形圆弧腔的一部分；卡压管的生产流程如下，对定模和动模进行锁模后，位于定模和动模两侧的动力油缸带动冲头插入管坯的内腔，同时与模具型腔配合，使得管壁产生过盈量，形成一封闭腔体，最后由高压发生装置向封闭腔体内注入高压介质，同时两个冲头做相向运动，使得弧形成型面到达环形圆弧腔的位置，成为环形圆弧腔的一部分，高压介质使得卡压管外壁贴紧模具型腔而成型。但是上述冲头存在以下问题：为了使得弧形成型面与环形圆弧腔贴合得更完整，弧形成型面与环形体的外圆面连接处形成一个尖角，由于尖角的应力集中，因此在高压介质挤压管坯向环形圆弧腔形变时，容易造成弧形成型面的崩裂，损坏冲头，一方面造成了冲头本身成本的损失，另一方面，频繁更换冲头，需要耗费大量的时间，严重影响了生产进度，造成更大的损失。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种卡压管成型冲头，该冲头在推进过程中，能够有效防止应力集中，从而能够避免成型面崩裂，极大地提高冲头的使用寿命，降低生产成本。
4.本实用新型的另一个目的在于提供一种包含上述成型冲头的卡压管成型设备。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：
6.一种卡压管成型冲头，包括用于方便进入管坯内的扩口段、用于对管坯进行低压预胀的低压密封段、用于对管坯进行高压胀型的高压密封段以及与高压密封端连接的环形体；所述高压密封段包括弧形的成型面，所述成型面位于环形体的前端，其特征在于，所述成型面与环形体的外圆面之间采用非尖角过渡。
7.上述卡压管成型冲头的工作原理是：
8.先将需要成型加工的管坯放置到定模上；接着液压锁模油缸动作，驱动动模向定模的方向运动，完成动模与定模的锁模；下一步，位于模具两侧的动力油缸动作，带动两侧的冲头从管坯的两端插入管坯的内腔，扩口段对管坯进行扩口，压力发生装置往管坯内腔
注入中压液体介质，该过程持续到管坯的两端抵接于环形体，中压液体介质的压力对管坯起到预胀作用，管坯与低压密封段之间产生一定的间隙；动力油缸继续动作，两个冲头继续相向运动，压力发生装置往管坯内注入高压液体介质，冲头往前运动使得成型面到达模具型腔中环形圆弧腔的位置，此时成型面成为环形圆弧腔的一部分，在高压液体介质的压力作用下，管坯的内壁向外形变，抵紧模具型腔的内壁，从而在环形圆弧腔的位置形成环状的密封管体；在成型面到达模具型腔中环形圆弧腔的位置后，在高压介质使得管坯向环形圆弧腔内形变时，成型面受到来自于高压介质以及管坯形变带来的巨大的压力，由于成型面与环形体的外表面之间采用非尖角过渡，非尖角过渡避免了应力集中，即使受到了巨大的压力冲击，依然能够避免成型面的崩裂，提高冲头的使用寿命，节省生产成本。
9.本实用新型的一个优选方案，沿着冲头前进的方向，所述扩口段的后端与低压密封段的前端连接；所述环形体的外径大于低压密封段的外径，所述扩口段的外径由前往后逐渐变大，所述扩口段的最小直径小于管坯的直径，所述扩口段的最大直径大于管坯的直径。设置上述结构的冲头，在冲头进入管坯时，扩口段最前端的外径最小且小于管坯的直径，从而使得扩口段的前端能够很顺畅地进入管坯，在进入的过程中，扩口段的后端与低压密封段连接且外径大于管坯的直径，从而将管坯进行扩口，并在低压密封段与管坯之间形成一个密封腔体，此时往密封腔体内通入中低压液体介质，对管坯进行预胀；冲头继续推进，此时高压密封段与管坯之间形成一个密封腔体，此时往密封腔体通入高压液体介质，对管坯进行高压胀型，从而实现管坯的成型。
10.优选地，所述扩口段的表面为一段圆弧过渡面。通过将扩口段设置为圆弧过渡面，这样，在扩口段进入管坯的过程中，扩口段与管坯内径的接触为线接触，从而使得扩口段能够更顺畅地进入管坯。
11.本实用新型的一个优选方案，所述成型面与环形体的外表面之间采用平面连接的方式过渡，该平面与冲头的轴线垂直。成型面与环形体的外表面之间采用平面的过渡方式，这样，不仅避免了尖角过渡从而避免应力集中，防止成型面在高压冲击下崩裂，提高冲头的使用寿命，而且平面的结构更好加工，提高了加工效率。
12.本实用新型的一个优选方案，所述成型面与环形体的外表面之间采用圆角面连接的方式过渡。这样，成型面与环形体的外表面之间采用圆角面的过渡方式，避免了尖角过渡从而避免应力集中，防止成型面在高压的冲击下崩裂，同时成型面与环形体的外表面之间平滑过渡，能够承受更大的压力冲击。
13.本实用新型的一个优选方案，所述低压密封段与高压密封段之间形成有容纳管坯端部的环形容纳槽，所述环形体对应所述环形容纳槽环绕在所述低压密封段外，所述成型面设置在所述环形体的前端。设置上述结构的环形容纳槽，在对双卡卡压管成型时，管坯的端部嵌入环形容纳槽并抵紧环形容纳槽的底部，由于成型面位于环形体的前端，成型面在到达环形圆弧腔的位置后，管坯的端部与环形圆弧腔之间有一段距离，因此密封管体成型的位置与管坯的端部之间有一端距离，从而完成双卡卡压管的成型
14.本实用新型的一个优选方案，所述冲头的尾部设有用于连接固定冲头的连接结构，所述连接结构包括连接凸环，所述连接凸环的外径大于环形体的外径。设置上述连接机构，通过模具上的卡紧装置将连接凸环卡紧，即可完成对冲头的固定安装。
15.本实用新型的一个优选方案，所述冲头的内部设有用于通入液体介质的通液孔，
所述通液孔沿着冲头的轴线设置，且贯穿整个冲头。设置上述通液孔，通液孔的外端与压力发生装置的出口连接，在压力发生装置启动后，压力介质通过通液孔进入管坯的内壁，对管坯形成压力，从而挤压管坯使其形变。
16.一种卡压管成型设备，包括上述冲头、机架、设置在机架上的定模、设置在机架上的动模、第一动力组件以及第二动力组件；所述定模上设有与卡压管的外壁相匹配的第一型腔，所述第一型腔的两侧为开口侧；所述动模设置在所述定模的上方，所述动模上设有与卡压管的外壁相匹配的第二型腔，所述第二型腔与第一型腔匹配构成卡压管成型的型腔；所述冲头以两两为一对的形式设置，在管坯成型过程中，两个冲头在型腔内做相向运动，其中一个冲头的内部设有用于将液体介质通入管坯内的通液孔；所述第一动力组件用于驱动冲头在型腔内运动，所述第二动力组件用于提供液体介质，其动力输出端与所述通液孔连通。
17.本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：
18.1、本实用新型的卡压管成型冲头，在高压介质压迫管坯形变时，通过将成型面与环形体的外表面之间设置非尖角过渡，避免了应力集中，从而避免成型面的崩裂，提高冲头的使用寿命。
19.2、本实用新型的卡压管成型冲头，成型面与环形体的外表面之间采用非尖角过渡，在成型面到达环形圆弧腔的位置后，成型面与环形圆弧腔之间形成一个缺口，在管坯沿着环形圆弧腔形变的过程中，在该缺口的地方缺少反作用力，使得管坯更容易形变，提高管坯的成型效率。
20.3、本实用新型的卡压管成型冲头，成型面与环形体的外表面之间采用非尖角过渡，在成型面到达环形圆弧腔的位置后，成型面与环形圆弧腔之间形成一个缺口，在管坯沿着环形圆弧腔形变的过程中，缺口的上方及下方与形变中的管坯均为线接触，线接触的位置产生巨大的压强，使得管坯外壁抵紧缺口的上方及下方，在高压介质沿着低压密封段到达成型面时，由于管坯抵紧在缺口上，从而对高压介质起到极佳的密封作用，防止高压介质沿着环形体向模具两侧泻露。
附图说明
21.图1
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图3为本实用新型的卡压管成型冲头的第一种实施方式，其中，图1 为主视剖视图，图2为成型面的局部放大视图，图3为立体图。
22.图4
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图5为本实用新型的卡压管成型冲头的第二种实施方式，其中，图4 为主视剖视图，图5为成型面的局部放大视图。
23.图6
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图7为本实用新型的卡压管成型冲头的第三种实施方式，其中，图6 为主视剖视图，图7为立体图。
具体实施方式
24.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
25.实施例1
26.参见图1
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图3，本实用新型的一种卡压管成型冲头，包括用于方便进入管坯内的扩
口段1、用于对管坯进行低压预胀的低压密封段2、用于对管坯进行高压胀型的高压密封段以及与高压密封段连接的环形体3；所述高压密封段包括弧形的成型面4，所述成型面位于环形体3的前端，其特征在于，所述成型面4与环形体3的外圆面之间采用非尖角过渡。
27.参见图1
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图3，沿着冲头前进的方向，所述扩口段1的后端与低压密封段2 的前端连接；所述环形体3的外径大于低压密封段2的外径，所述扩口段1的外径由前往后逐渐变大，所述扩口段1的最小直径小于管坯的直径，所述扩口段1的最大直径大于管坯的直径。设置上述结构的冲头，在冲头进入管坯时，扩口段1最前端的外径最小且小于管坯的直径，从而使得扩口段1的前端能够很顺畅地进入管坯，在进入的过程中，扩口段1的后端与低压密封段2连接且外径大于管坯的直径，从而将管坯进行扩口，并在低压密封段2与管坯之间形成一个密封腔体，此时往密封腔体内通入中低压液体介质，对管坯进行预胀；冲头继续推进，此时环形体3与管坯之间形成一个密封腔体，此时往密封腔体通入高压液体介质，对管坯进行高压胀型，从而实现管坯的成型。
28.参见图1
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图3，所述扩口段1的表面为一段圆弧过渡面。通过将扩口段1 设置为圆弧过渡面，这样，在扩口段1进入管坯的过程中，扩口段1与管坯内径的接触为线接触，从而使得扩口段1能够更顺畅地进入管坯。
29.参见图1
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图3，所述成型面4与环形体3的外表面之间采用平面连接的方式过渡，该平面与冲头的轴线垂直。成型面4与环形体3的外表面之间采用平面的过渡方式，这样，不仅避免了尖角过渡从而避免应力集中，防止成型面4在高压冲击下崩裂，提高冲头的使用寿命，而且平面的结构更好加工，提高了加工效率。
30.参见图1
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图3，所述冲头的尾部设有用于连接固定冲头的连接结构，所述连接结构包括连接凸环5，所述连接凸环5的外径大于环形体3的外径。设置上述连接机构，通过模具上的卡紧装置将连接凸环5卡紧，即可完成对冲头的固定安装。
31.参见图1
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图3，所述冲头的内部设有用于通入液体介质的通液孔6，所述通液孔6沿着冲头的轴线设置，且贯穿整个冲头。设置上述通液孔6，通液孔6的外端与压力发生装置的出口连接，在压力发生装置启动后，压力介质通过通液孔6进入管坯的内壁，对管坯形成压力，从而挤压管坯使其形变。
32.参见图1
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图3，上述卡压管成型冲头的工作原理是：
33.先将需要成型加工的管坯放置到定模上；接着液压锁模油缸动作，驱动动模向定模的方向运动，完成动模与定模的锁模；下一步，位于模具两侧的动力油缸动作，带动两侧的成型冲头从管坯的两端插入管坯的内腔，扩口段1对管坯进行扩口，压力发生装置往管坯内腔注入中压液体介质，该过程持续到管坯的两端抵接于环形体3，中压液体介质的压力对管坯起到预胀作用，管坯与低压密封段2之间产生一定的间隙；动力油缸继续动作，两个成型冲头继续相向运动，压力发生装置往管坯内注入高压液体介质，冲头往前运动使得成型面4到达模具型腔中环形圆弧腔的位置，此时成型面4成为环形圆弧腔的一部分，在高压液体介质的压力作用下，管坯的内壁向外形变，抵紧模具型腔的内壁，从而在环形圆弧腔的位置形成环状的密封管体；在成型面4到达模具型腔中环形圆弧腔的位置后，在高压介质使得管坯向环形圆弧腔内形变时，成型面4受到来自于高压介质以及管坯形变带来的巨大的压力，由于成型面4与环形体3的外表面之间采用非尖角过渡，非尖角过渡避免了应力集中，即使受到了巨大的压力冲击，依然能够避免成型面4的崩裂，提高冲头的使用寿命，节省生产
成本。
34.一种卡压管成型设备，包括上述冲头、机架、设置在机架上的定模、设置在机架上的动模、第一动力组件以及第二动力组件；所述定模上设有与卡压管的外壁相匹配的第一型腔，所述第一型腔的两侧为开口侧；所述动模设置在所述定模的上方，所述动模上设有与卡压管的外壁相匹配的第二型腔，所述第二型腔与第一型腔匹配构成卡压管成型的型腔；所述冲头以两两为一对的形式设置，在管坯成型过程中，两个冲头在型腔内做相向运动，其中一个冲头的内部设有用于将液体介质通入管坯内的通液孔6；所述第一动力组件用于驱动冲头在型腔内运动，所述第二动力组件用于提供液体介质，其动力输出端与所述通液孔6连通。
35.实施例2
36.参见图4
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图5，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述成型面4与环形体3的外表面之间采用圆角面连接的方式过渡。这样，成型面4与环形体3的外表面之间采用圆角面的过渡方式，避免了尖角过渡从而避免应力集中，防止成型面4在高压的冲击下崩裂，同时成型面4与环形体3的外表面之间平滑过渡，能够承受更大的压力冲击。
37.实施例3
38.参见图6
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图7，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述低压密封段2 与高压密封段之间形成有容纳管坯端部的环形容纳槽7，所述环形体3对应所述环形容纳槽7环绕在所述低压密封段2外，所述成型面4设置在所述环形体3 的前端。设置上述结构的环形容纳槽7，在对双卡卡压管成型时，管坯的端部嵌入环形容纳槽7并抵紧环形容纳槽7的底部，由于成型面4位于环形体3的前端，成型面4在到达环形圆弧腔的位置后，管坯的端部与环形圆弧腔之间有一段距离，因此密封管体成型的位置与管坯的端部之间有一端距离，从而完成双卡卡压管的成型。
39.上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。