一种并排双支管镦辗胀复合成形装置与方法
【专利摘要】本发明公开了一种并排双支管镦辗胀复合成形装置与方法，其装置将是管坯置于成形模具的内部，内置芯棒置于管坯的内部；管坯的左右两端分别有轴向冲头；两个轴向冲头上分别分别设置有内置平衡弹簧，用于固定内置芯棒；左轴向冲头通过键带动内置芯棒的旋转运动，右轴向冲头上安装有充液阀；内置芯棒上设置有聚料槽和出液口；成形模具上安装有两个背压冲头，分别是左支管的背压冲头和右支管的背压冲头，通过镦辗胀复合成形加工并排双支管。本发明可以解决支管胀形补料难的问题，有效提高支管高度，是一种操作方便，易于实现并排双支管的成形工艺。
【专利说明】
一种并排双支管镦辗胀复合成形装置与方法
技术领域
[0001]本发明涉及机械制造领域，特别涉及一种并排双支管镦辗胀复合成形装置与方法。
【背景技术】
[0002]并排双支管广泛应用于空调、汽车及石化等领域的管路系统中，起到集水、分流等重要作用。根据并排双支管的服役环境，需要满足壁厚均匀、不易开裂以及支管高度高等要求。目前铸造、焊接和胀形是并排双支管的主要成形加工方法，但均存在缺陷:I)铸造加工并排双支管，由于铸造工艺本身的特点，容易产生缩孔和缩松、晶粒粗大及偏析等组织缺陷，造成成形制品质量低;2)焊接成形并排双支管，支管高度不受限制，但在焊接区域容易产生焊渣、孔洞，造成焊缝被腐蚀，导致漏水、漏油等问题发生;3)为了获得整体式并排双支管，采用内高压成形工艺进行并排双支管成形，越来越受到广泛关注和应用，但管材在成形过程中主管端部增厚，受材料性能、摩擦等因素的影响，材料难以从主管流向支管，支管之间材料难以补给造成支管壁厚过早减薄而产生破裂，使得支管成形高度有限，同时，由于轴向进给和内压工艺参数匹配不当时，容易产生起皱和过早破裂等问题。因此，研究一种能够改善管件壁厚均匀性、提高并排双支管高度和防止起皱发生的方法，对获得质量优异的并排双支管以及实现其整体式成形具有十分重要的工程意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种成形质量好、壁厚均匀、支管高度高的并排双支管镦辗胀复合成形装置。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种并排双支管镦辗胀复合成形方法。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0006]—种并排双支管镦辗胀复合成形装置，包括电机1、键2、传动齿轮3、键4、左轴向冲头5、左内置弹簧6、键7、内置芯棒8、模具9、左支管的背压冲头10、右支管的背压冲头11、管还12、右内置弹簧13、右轴向冲头14和充液阀15;管还12置于模具9的内部，内置芯棒8置于管坯12的内部；电机I通过键2与一对传动齿轮3相连接，传动齿轮3通过键4与左轴向冲头5相连接;左轴向冲头5通过键7带动内置芯棒8的旋转运动，左轴向冲头5位于管坯12的左端且施压于管坯12的左端，右轴向冲头14位于管坯12的右端且施压于管坯12的右端；左轴向冲头5和右轴向冲头14上分别设置有左内置弹簧6和右内置弹簧13，用于固定内置芯棒8;右轴向冲头14上安装有充液阀15;内置芯棒8上设置有聚料槽16和出液口 17;模具4上安装有两个背压冲头，分别是左支管的背压冲头10和右支管的背压冲头11。
[0007]所述两个背压冲头是在成形前伸入模具9的内部，支管成形一定高度后背压冲头顶着支管顶部，背压冲头的位置是随着支管高度的增加而往后退的。
[0008]—种并排双支管镦辗胀复合成形方法，是采用上述的成形装置，采用镦辗胀复合成形，包括下述步骤:
[0009](I)安装:将内置芯棒8置于管坯12的内部，然后一起放置到模具9中；将内置芯棒8的出液口 17的中心移至与左支管的背压冲头1的中心相对应，通过左内置弹簧6和右内置弹簧13使内置芯棒8固定在该位置，然后关闭充液阀15;
[0010](2)聚料:根据体积不变原则，计算左轴向冲头5与右轴向冲头14的进给位移和聚料槽16体积的关系，然后左轴向冲头5和右轴向冲头14分别相向地向中心移动，将管坯12镦挤到聚料槽16进行聚料；当两端的轴向冲头到达一定位置使得聚料槽16填充满材料时，聚料完成；
[0011](3)左支管的成形:打开充液阀15使管内压力达到设定数值P，同时启动电机I驱动传动齿轮3，实现内置芯棒9往返旋转对材料进行辗压，改变材料局部受力状态，推动聚料槽16的材料流向左支管;在轴向推力、内高压、背压力和内置芯棒旋转辗压力的共同作用下，完成左支管的成形；
[0012](4)右支管的成形:将内置芯棒8的出液口 17的中心移至与右支管的背压冲头11的中心相对应;右轴向冲头14向左移动，将管坯12镦挤到聚料槽16进行聚料，左轴向冲头5保持不动，当右轴向冲头14到达一定位置使得聚料槽16填充满材料时，聚料完成;然后打开充液阀15使管内压力达到设定数值P，同时启动电机I驱动传动齿轮3，实现内置芯棒9往返旋转对材料进行辗压，改变材料局部受力状态，推动聚料槽16的材料流向右支管;在轴向推力、内高压、背压力和内置芯棒旋转辗压力的共同作用下，完成右支管的成形。
[0013]所述轴向推力是轴向冲头产生的推力；所述内高压是打开充液阀、充入胀形液体后产生的压力;所述背压力是由于背压冲头保持不动，当支管高度增高向上顶着背压冲头时产生的背压力。
[0014]数值P跟材料、管坯形状大小等参数有关，设定的数值P能使支管成形即可。
[0015]本发明与现有技术相比具有如下优点和效果:
[0016](I)本发明采用镦辗胀复合成形并排双支管，通过内置芯棒聚料槽的体积大小来控制支管部位的材料体积，有效约束主管壁厚增厚，改善管材的壁厚均匀性。
[0017](2)本发明采用内置芯棒旋转辗压来促进材料流向支管，主动推动主管材料流向支管，有利于促进材料的流动，解决支管胀形补料难的问题，有效提高支管高度，是一种操作方便，易于实现并排双支管的成形工艺。
【附图说明】
[0018]图1为并排双支管的结构示意图。
[0019]图2本发明并排双支管镦辗胀复合成形装置的结构示意图。
[0020]图3为左支管的聚料示意图。
[0021 ]图4为左支管的辗压胀形示意图。
[0022]图5为右支管的聚料示意图。
[0023]图6为右支管的辗压胀形示意图。
[0024]其中，1、电机;2、键;3、传动齿轮;4、键;5、左轴向冲头;6、左内置弹簧;7、键;8、内置芯棒;9、模具；10、左支管的背压冲头；11、右支管的背压冲头；12、管坯；13、右内置弹簧；14、右轴向冲头;15、充液阀；16、聚料槽;17、出液口。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0026]实施例
[0027]图1为并排双支管的结构示意图。本发明的并排双支管镦辗胀复合成形装置，如图2所示，包括电机1、键2、传动齿轮3、键4、左轴向冲头5、左内置弹簧6、键7、内置芯棒8、模具
9、左支管的背压冲头10、右支管的背压冲头11、管坯12、右内置弹簧13、右轴向冲头14和充液阀15;管还12置于模具9的内部，内置芯棒8置于管还12的内部；电机I通过键2与一对传动齿轮3相连接，传动齿轮3通过键4与左轴向冲头5相连接;左轴向冲头5通过键7带动内置芯棒8的旋转运动，左轴向冲头5位于管坯12的左端且施压于管坯12的左端，右轴向冲头14位于管坯12的右端且施压于管坯12的右端；左轴向冲头5和右轴向冲头14上分别设置有左内置弹簧6和右内置弹簧13，用于固定内置芯棒8;右轴向冲头14上安装有充液阀15;内置芯棒8上设置有聚料槽16和出液口 17;模具4上安装有两个背压冲头，分别是左支管的背压冲头10和右支管的背压冲头11，这两个背压冲头是在成形前伸入模具9的内部，支管成形一定高度后背压冲头顶着支管顶部，背压冲头的位置是随着支管高度的增加而往后退的。
[0028]—种并排双支管镦辗胀复合成形方法，是采用上述的成形装置，采用镦辗胀复合成形，包括下述步骤:
[0029](I)安装:将内置芯棒8置于管坯12的内部，然后一起放置到模具9中；将内置芯棒8的出液口 17的中心移至与左支管的背压冲头1的中心相对应，通过左内置弹簧6和右内置弹簧13使内置芯棒8固定在该位置，然后关闭充液阀15;
[0030](2)聚料:根据体积不变原则，计算左轴向冲头5与右轴向冲头14的进给位移和聚料槽16体积的关系，然后左轴向冲头5和右轴向冲头14分别相向地向中心移动，将管坯12镦挤到聚料槽16进行聚料；当两端的轴向冲头到达一定位置使得聚料槽16填充满材料时，聚料完成;如图3所不；
[0031](3)左支管的成形:打开充液阀15使管内压力达到设定数值P，数值P跟材料、管坯形状大小等参数有关，设定的数值P能使支管成形即可；同时启动电机I驱动传动齿轮3，实现内置芯棒9往返旋转对材料进行辗压，改变材料局部受力状态，推动聚料槽16的材料流向左支管;在轴向推力、内高压、背压力和内置芯棒旋转辗压力的共同作用下，完成左支管的成形;如图4所示；
[0032](4)右支管的成形:如图5、图6所示，将内置芯棒8的出液口 17的中心移至与右支管的背压冲头11的中心相对应;右轴向冲头14向左移动，将管坯12镦挤到聚料槽16进行聚料，左轴向冲头5保持不动，当右轴向冲头14到达一定位置使得聚料槽16填充满材料时，聚料完成;然后打开充液阀15使管内压力达到设定数值P，同时启动电机I驱动传动齿轮3，实现内置芯棒9往返旋转对材料进行辗压，改变材料局部受力状态，推动聚料槽16的材料流向右支管;在轴向推力、内高压、背压力和内置芯棒旋转辗压力的共同作用下，完成右支管的成形。
【主权项】
1.一种并排双支管镦辗胀复合成形装置，其特征在于:包括电机、键(2)、传动齿轮、键(4)、左轴向冲头、左内置弹簧、键(7)、内置芯棒、模具、左支管的背压冲头、右支管的背压冲头、管坯、右内置弹簧、右轴向冲头和充液阀；管坯置于模具的内部，内置芯棒置于管坯的内部；电机通过键(2)与一对传动齿轮相连接，传动齿轮通过键(4)与左轴向冲头相连接;左轴向冲头通过键(7)带动内置芯棒的旋转运动，左轴向冲头位于管坯的左端且施压于管坯的左端，右轴向冲头位于管坯的右端且施压于管坯的右端；左轴向冲头和右轴向冲头上分别设置有左内置弹簧和右内置弹簧，用于固定内置芯棒;右轴向冲头上安装有充液阀；内置芯棒上设置有聚料槽和出液口；模具上安装有两个背压冲头，分别是左支管的背压冲头和右支管的背压冲头。2.根据权利要求1所述的并排双支管镦辗胀复合成形装置，其特征在于:所述两个背压冲头是在成形前伸入模具的内部，支管成形一定高度后背压冲头顶着支管顶部，背压冲头的位置是随着支管高度的增加而往后退的。3.一种并排双支管镦辗胀复合成形方法，其特征在于:是采用权利要求1或2所述的并排双支管镦辗胀复合成形装置，采用镦辗胀复合成形，包括下述步骤: (1)安装:将内置芯棒置于管坯的内部，然后一起放置到模具中；将内置芯棒的出液口的中心移至与左支管的背压冲头的中心相对应，通过左内置弹簧和右内置弹簧使内置芯棒固定在该位置，然后关闭充液阀； (2)聚料:根据体积不变原则，计算左轴向冲头与右轴向冲头的进给位移和聚料槽体积的关系，然后左轴向冲头和右轴向冲头分别相向地向中心移动，将管坯镦挤到聚料槽进行聚料;当两端的轴向冲头到达一定位置使得聚料槽填充满材料时，聚料完成； (3)左支管的成形:打开充液阀使管内压力达到设定数值P，同时启动电机驱动传动齿轮，实现内置芯棒往返旋转对材料进行辗压，改变材料局部受力状态，推动聚料槽的材料流向左支管;在轴向推力、内高压、背压力和内置芯棒旋转辗压力的共同作用下，完成左支管的成形； (4)右支管的成形:将内置芯棒的出液口的中心移至与右支管的背压冲头的中心相对应;右轴向冲头向左移动，将管坯镦挤到聚料槽进行聚料，左轴向冲头保持不动，当右轴向冲头到达一定位置使得聚料槽填充满材料时，聚料完成;然后打开充液阀使管内压力达到设定数值P，同时启动电机驱动传动齿轮，实现内置芯棒往返旋转对材料进行辗压，改变材料局部受力状态，推动聚料槽的材料流向右支管;在轴向推力、内高压、背压力和内置芯棒旋转辗压力的共同作用下，完成右支管的成形。4.根据权利要求3所述的并排双支管镦辗胀复合成形方法，其特征在于:所述轴向推力是轴向冲头产生的推力;所述内高压是打开充液阀、充入胀形液体后产生的压力;所述背压力是由于背压冲头保持不动，当支管高度增高向上顶着背压冲头时产生的背压力。5.根据权利要求3所述的并排双支管镦辗胀复合成形方法，其特征在于:数值P跟材料、管坯形状大小等参数有关，设定的数值P能使支管成形即可。
【文档编号】B21D26/037GK105921586SQ201610393090
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】陈名涛, 肖小亭, 章争荣, 程永奇, 崔晓辉
【申请人】广东工业大学