一种防断裂的组合式双卡卡压管冲头的制作方法

1.本实用新型涉及一种内高压成型设备，具体涉及一种防断裂的组合式双卡卡压管冲头。


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，把具有超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。双卡卡压管的成型主要采用内高压成型的方式实现，双卡压管包括靠近端部设置的密封管体，密封管体为一段沿径向向外的凸起，所述密封管体距离端部有一段距离；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以及用于对管坯进行高压胀型的高压密封段，高压密封段与低压密封段之间设有用于容纳管坯端部的容纳槽，冲头在与高压密封段对应处形成环绕在低压密封段外的环形体，环形体的前端设有成型面；在冲头往前推动到位时，成型面成为环形圆弧腔的一部分；双卡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。为了避免一旦环形体在压力作用下崩裂而需要更换整个冲头的问题，往往将环形体可拆卸地安装在冲头上，其连接方式是用螺钉将环形体锁紧在冲头上，螺钉的轴线沿着冲头的径向设置，但是上述冲头存在以下问题：在冲头相向运动及通入超高压介质的过程中，巨大的压力作用在环形体上，使得环形体产生沿轴向向后的作用力，螺钉沿径向贯穿环形体固定在冲头上，因此为了保证环形体的整体性以及强度，螺钉的数量有限，在环形体向后作用时，环形体对螺钉产生巨大的剪切力，容易造成螺钉的断裂。


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，提供一种防断裂的组合式双卡卡压管冲头，该组合式双卡卡压管冲头能够有效避免连接件因受到剪切力而被剪断。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：
5.一种防断裂的组合式双卡卡压管冲头，包括冲头主体以及设置在冲头主体前端的冲头前部，其中，所述冲头前部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以及用于对管坯进行高压胀型的高压密封段，所述高压密封段与低压密封段之间形成有容纳管坯端部的环形容纳槽，对应于环形容纳槽处形成环绕在低压密封段外的环形体，所述环形体的前端设有成型面，其特征在于，所述环形体通过连接结构与所述冲头主体连接，所述连接结构包括多个连接件以及容纳连接件的安装槽，所述安装槽包括设置在冲头主体外表面的内安装槽以及设置在环形体内表面的外安装槽，所述内安装槽和外
安装槽相对设置且相互连通构成所述安装槽，所述连接件的一部分容纳在内安装槽中，剩余部分容纳在外安装槽中。
6.上述防断裂的组合式双卡卡压管冲头的工作原理是：
7.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容纳槽的底部，中压液体介质的压力对管坯起到预胀作用，管坯内壁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；环形体通过连接结构连接在冲头主体上，并且连接件的一部分容纳在内安装槽中，剩余部分容纳在外安装槽中，高压液体介质压迫管坯向外形变过程中，巨大的压力作用在环形体上，使得环形体沿轴向往后运动，从而对连接件产生剪切力，由于内安装槽设置在冲头主体外表面、外安装槽设置在环形体内表面，因此内安装槽、外安装槽设置多个时，并不会破坏环形体而削弱其强度，从而可以在安装槽内设置数量更多的连接件，在环形体对连接件产生剪切力时，数量众多的连接件共同承受剪切力，能够大大降低每一个连接件的受力，避免连接件被剪断，提高推头的使用寿命。
8.本实用新型的一个优选方案，所述外安装槽及内安装槽均为环形槽。设置上述结构的内安装槽及外安装槽，这样，由内安装槽及外安装槽组成的安装槽也为环形结构，环形的安装槽加难度小，既提高了加工效率，又降低了加工成本；此外，环形的安装槽能够安装数量更多的连接件，提高连接件的抗剪强度。
9.本实用新型的一个优选方案，所述连接件为圆柱形结构的连接柱，所述连接柱的长度大于连接柱的直径，所述连接柱的轴线平行于冲头的轴线。这样，在环形体对连接柱产生向后的作用力时，对连接柱的剪切力沿着连接柱的轴线方向，由于连接柱的长度大于直径，因此连接柱的剪切面更大，从而极大地提高抗剪强度，防止连接柱被剪断。
10.优选地，多个连接柱沿圆周方向设置在安装槽内，相邻两个连接柱互相贴紧。这样，多个连接柱沿圆周方向填充满整个安装槽，环形体的作用力分散作用在整个圆周方向的连接柱上，从而能够有效降低单个连接柱的剪切力，防止连接柱被剪断。
11.本实用新型的一个优选方案，所述环形体为套筒状结构，所述环形体包括用于安装固定在所述冲头主体上的的连接段以及用于密封成型的成型段，所述成型面设置在所述成型段的前端。这样，连接段与冲头主体固定连接，从而实现环形体与冲头主体的连接固定。
12.本实用新型的一个优选方案，所述冲头主体上设有用于与所述连接段连接的连接头，所述连接头的外径与所述连接段的内径相匹配，所述连接头的外径大于低压密封段的外径，从而形成一个台阶，该台阶的高度为容纳槽的宽度。通过设置上述结构的连接头，由于连接头的台阶的高度为容纳槽的宽度，因此在环形体的连接段套设在连接头上时，环形体的内壁与低压密封段之间形成一个环形的空间，该空间构成了所述的容纳槽。
13.本实用新型的一个优选方案，所述连接结构还包括用于将连接件放进安装槽内的
安装孔，所述安装孔设置在所述连接段上，且对应所述外安装槽。上述连接结构的连接原理是：首先将环形体套设在冲头主体上，具体是将连接段套设在连接头上，接着将连接件从安装孔内投放进内安装槽内，使得连接件的一部分容纳在内安装槽内，剩下的部分容纳在外安装槽内，从而将环形体卡紧在冲头主体上，完成环形体的安装。
14.本实用新型的一个优选方案，所述环形体上设有轴向裂缝，所述轴向裂缝从环形体的前端向后延伸。通过在环形体上设置轴向裂缝，在高压液体介质压迫管坯向外形变过程中，巨大的压力作用在环形体上，由于环形体上设有轴向裂缝，因此环形体能够相对轴向裂缝做微形变，从而能够避免环形体的应力集中，即使受到巨大的压力冲击，依然能够避免高压密封吨的崩裂，提生环形体的使用寿命。
15.本实用新型的一个优选方案，所述轴向裂缝有多个，所述多个轴向裂缝设置在环形体的前部，所述多个轴向裂缝沿环形体的圆周方向均匀排布。设置多个轴向裂缝，环形体在圆周方向上划分为多个部分，在受到压力冲击时，多个部分之间能够互相发生微形变，从而能够避免应力集中，防止环形体发生崩裂。
16.本实用新型的一个优选方案，所述环形体上设有通孔，所述通孔的孔径大于轴向裂缝的宽度，所述通孔与所述轴向裂缝的尾端连通。这样，在多个轴向裂缝将环形体的前端划分为多个部分后，每个部分的根部两侧均为圆弧过渡，从而能够有效避免应力集中而造成的破坏。
17.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内壁的直径，所述扩口段的最大直径大于管坯内壁的直径。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内壁的直径，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内壁的直径，从而将管坯进行扩口，并在低压密封段与管坯内壁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，此时环形体与管坯内壁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。
18.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。
19.本实用新型的一个优选方案，所述成型面为弧形的成型面，所述成型面与环形体的外表面之间采用非尖角过渡。这样，在高压介质使得管坯向环形圆弧腔内形变时，成型面受到巨大的压力，成型面与环形体采用非尖角过渡，非尖角过渡避免了应力集中，即使受到巨大的压力冲击，依然能够避免成型面的崩裂，进一步提高冲头的使用寿命。
20.优选地，所述成型面为弧形的成型面，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。
21.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，对管坯内壁形成压力，从而挤压管坯使其形变。
22.本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：
23.1、本实用新型的防断裂的组合式双卡卡压管冲头，由于内安装槽设置在冲头主体外表面、外安装槽设置在环形体内表面，因此内安装槽、外安装槽设置多个时，并不会环形体影响环形体的强度，从而可以在安装槽内设置数量更多的连接件，在环形体对连接件产生剪切力时，数量众多的连接件共同承受剪切力，从而能够大大降低每一个连接件的受力，避免连接件被剪断，提高冲头的使用寿命。
24.2、本实用新型的防断裂的组合式双卡卡压管冲头，环形体通过连接结构连接在冲头主体上，这样环形体在受到冲击而崩裂时，能够通过单独更换环形体的方式，延续冲头的使用寿命，节省生产生产。
25.3、本实用新型的防断裂的组合式双卡卡压管冲头，环形体通过连接结构连接在冲头主体上后，套压密封段与低压密封段之间形成容纳槽，因此，容纳槽不需要通过专门的工序加工，从而能够极大地提高冲头生产的便利性，生产效率更高。
附图说明
26.图1为本实用新型的防断裂的组合式双卡卡压管冲头的主视剖视图。
27.图2为本实用新型的防断裂的组合式双卡卡压管冲头的俯视图。
28.图3为本实用新型的防断裂的组合式双卡卡压管冲头的立体图。
具体实施方式
29.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。
30.参见图1
‑
图3，一种防断裂的组合式双卡卡压管冲头，包括冲头主体7以及设置在冲头主体7前端的冲头前部，其中，所述冲头前部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以及用于对管坯进行高压胀型的高压密封段14，所述高压密封段14与低压密封段2之间形成有容纳管坯端部的环形容纳槽5，对应于环形容纳槽5处形成环绕在低压密封段2外的环形体3，所述环形体3的前端设有成型面4，其特征在于，所述环形体3通过连接结构与所述冲头主体7连接，所述连接结构包括多个连接件6以及容纳连接件的安装槽，所述安装槽包括设置在冲头主体外表面的内安装槽9以及设置在环形体3内表面的外安装槽10，所述内安装槽9和外安装槽10相对设置且相互连通构成所述安装槽，所述连接件6的一部分容纳在内安装槽9中，剩余部分容纳在外安装槽10中。
31.参见图1
‑
图3，所述外安装槽10及内安装槽9均为环形槽。设置上述结构的内安装槽9及外安装槽10，这样，由内安装槽9及外安装槽10组成的安装槽也为环形结构，环形的安装槽加难度小，既提高了加工效率，又降低了加工成本；此外，环形的安装槽能够安装数量更多的连接件6，多个连接件6共同承受剪切力，降低单个连接件6的剪切力，避免连接件6被剪断。
32.参见图1
‑
图3，所述连接件6为圆柱形结构的连接柱，所述连接柱的长度大于连接柱的直径，所述连接柱的轴线平行于冲头的轴线。这样，在环形体对连接柱产生向后的作用
力时，对连接柱的剪切力沿着连接柱的轴线方向，由于连接柱的长度大于直径，因此连接柱的剪切面更大，从而极大地提高抗剪强度，防止连接柱被剪断。
33.参见图1
‑
图3，多个连接柱沿圆周方向设置在安装槽内，相邻两个连接柱互相贴紧。这样，多个连接柱沿圆周方向填充满整个安装槽，环形体的作用力分散作用在整个圆周方向的连接柱上，从而能够有效降低单个连接柱的剪切力，防止连接柱被剪断。
34.参见图1
‑
图3，所述环形体3为套筒状结构，所述环形体3包括用于安装固定在所述冲头主体7上的的连接段以及用于密封成型的成型段，所述成型面4设置在所述成型段的前端。这样，连接段与冲头主体7固定连接，从而实现环形体3与冲头主体7的连接固定。
35.参见图1
‑
图3，所述冲头主体7上设有用于与所述连接段连接的连接头7
‑
1，所述连接头7
‑
1的外径与所述连接段的内径相匹配，所述连接头7
‑
1的外径大于低压密封段2的外径，从而形成一个台阶，该台阶的高度为容纳槽5的宽度。通过设置上述结构的连接头7
‑
1，由于连接头7
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1的台阶的高度为容纳槽5的宽度，因此在环形体3的连接段套设在连接头7
‑
1上时，环形体3的内壁与低压密封段2之间形成一个环形的空间，该空间构成了所述的容纳槽5。
36.参见图1
‑
图3，所述连接结构还包括用于将连接件6放进安装槽内的安装孔8，所述安装孔8设置在所述连接段上，且对应所述外环形槽10。上述连接结构的连接原理是：首先将环形体3套设在冲头主体7上，具体是将连接段套设在连接头7
‑
1上，接着将连接件6从安装孔8内投放进内环形槽9内，使得连接件6的一部分容纳在内安装槽9内，剩下的部分容纳在外安装槽10内，从而将环形体3卡紧在冲头主体7上，完成环形体的安装。
37.参见图1
‑
图3，所述环形体3上设有轴向裂缝11，所述轴向裂缝11从环形体3的前端向后延伸。通过在环形体3上设置轴向裂缝11，在高压液体介质压迫管坯向外形变过程中，巨大的压力作用在环形体3上，由于环形体3上设有轴向裂缝11，因此环形体3能够相对轴向裂缝11做微形变，从而能够避免环形体3的应力集中，即使受到巨大的压力冲击，依然能够避免高压密封吨的崩裂，提生环形体3的使用寿命。
38.参见图1
‑
图3，所述轴向裂缝11有多个，所述多个轴向裂缝11设置在环形体3的前部，所述多个轴向裂缝11沿环形体3的圆周方向均匀排布。设置多个轴向裂缝11，环形体3在圆周方向上划分为多个部分，在受到压力冲击时，多个部分之间能够互相发生微形变，从而能够避免应力集中，防止环形体3发生崩裂。
39.参见图1
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图3，所述环形体3上设有通孔12，所述通孔12的孔径大于轴向裂缝11的宽度，所述通孔12与所述轴向裂缝11的尾端连通。这样，在多个轴向裂缝11将环形体3的前端划分为多个部分后，每个部分的根部两侧均为圆弧过渡，从而能够有效避免应力集中而造成的破坏。
40.参见图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内壁的直径，所述扩口段1的最大直径大于管坯内壁的直径。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内壁的直径，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内壁的直径，从而将管坯进行扩口，并在低压密封段2与管坯内壁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12与管坯内壁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。
41.参见图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。
42.参见图1
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图3，所述成型面4为弧形的成型面，所述成型面4与环形体3的外表面之间采用非尖角过渡。这样，在高压介质使得管坯向环形圆弧腔内形变时，成型面4受到巨大的压力，成型面4与环形体3采用非尖角过渡，非尖角过渡避免了应力集中，即使受到巨大的压力冲击，依然能够避免成型面4的崩裂，进一步提高冲头的使用寿命。
43.参见图1
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图3，所述成型面4为弧形的成型面，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。
44.参见图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13，所述通液孔13沿着冲头的轴线设置，且贯穿整个冲头。设置上述通液孔13，通液孔13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13进入管坯的内壁，对管坯内壁形成压力，从而挤压管坯使其形变。
45.参见图1
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图3，上述防断裂的组合式双卡卡压管冲头的工作原理是：
46.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容纳槽5的底部，中压液体介质的压力对管坯起到预胀作用，管坯内壁与低压密封段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；环形体3通过连接结构连接在冲头主体7上，并且连接件6的一部分容纳在内安装槽9中，剩余部分容纳在外安装槽10中，高压液体介质压迫管坯向外形变过程中，巨大的压力作用在环形体3上，使得环形体3沿轴向往后运动，从而对连接件6产生剪切力，由于内安装槽9设置在冲头主体外表面、外安装槽10设置在环形体3内表面，因此内安装槽9、外安装槽10设置多个时，并不会破坏环形体3从而削弱其强度，从而可以在安装槽内设置数量更多的连接件6，在环形体3对连接件6产生剪切力时，数量众多的连接件6共同承受剪切力，从而能够大大降低每一个连接件6的受力，避免连接件6被剪断，提高冲头的使用寿命。
47.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。