一种外压内加强型波纹管成形装置的制作方法

本发明属于管路补偿技术领域，具体说的是一种外压内加强型波纹管成形装置。

背景技术：

由于在外压工况下，波纹管受力状态为拉伸，没有压杆稳定性的问题，所以波纹管不存在柱失稳的风险。波纹管设计时波数没有限制，可以设计较多的波数来实现较大位移补偿量,因此外压型膨胀节的应用非常普遍。

设计上，常用的外压型膨胀节结构有外压轴向型和外压直管压力平衡型等，如图1~2所示。另外，专利（专利号：zl.201620451546.3）《一种内加强的外压轴向型膨胀节》，通过在波峰内嵌入内加强环，提出了一种外压内加强的波纹管设计结构，并将这种波纹管结构应用于轴向型膨胀节，设计结构如图3所示。

成形技术上，液压成形和机械成形是波纹管行业最常用的工艺。其中，液压成形波纹管的表面质量、尺寸精度和技术水平较高，适合成形具有良好塑性的不锈钢、铜合金及高温合金等材料的u型、s型、ω形波纹管。目前的液压成形波纹管，成形压力都是内压，依靠压力向外胀出设计的波形。成形方法如图4所示，

波纹管成形是由套在模具中的管坯在内压的作用下，材料产生塑性变形，形成初波（见图4a），然后保持内压，将初波垫块换成成形垫块，对管坯施加轴向位移，在模具的约束下，形成所需要的波形（见图4b）。外压波纹管用于外压工况，但成形也是按照内压向外液压胀形的方法制造，并且仅限于成形外压无加强型波纹管。

对于专利（专利号：zl.201620451546.3）所述的外压内加强型波纹管，目前通用的内压外胀的成形方式无法成形出该结构的波纹管。波纹管成形相关的文献和专利等资料，对于外压内加强型波纹管的成形装置、成形方法等也鲜有公开报道。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种外压内加强型波纹管成形装置，制作出符合外压膨胀节所需的波纹管。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种外压内加强型波纹管成形装置，包括液压动力组件、模具组件和垫块更换组件；

所述的液压动力组件包括用于放置模具组件的液压工作台以及对模具组件进行下压动作的液压设备；

所述的模具组件设置在液压工作台和液压设备之间，模具组件包括上模盖、中模片、下模盖、初波垫块、合模垫块、外筒、水泵和环形橡胶囊，在上模盖和下模盖之间设置多片呈中空设置的中模片，在中模片和上模盖之间、中模片与中模片之间以及中模片与下模盖之间放置有初波垫块和合模垫块，初波垫块的高度高于合模垫块的高度，在上模盖的下部、中模片和下模盖的上部上套设有波纹管管坯，在上模盖、中模片和下模盖的外围套设有外筒，外筒的内壁与上模盖、下模盖的外壁相贴合，外筒、上模盖、波纹管管坯和下模盖围成一个环形空腔，在环形空腔内设有环形橡胶囊，环形橡胶囊由水泵供水，在环形橡胶囊的内侧和中模片外侧之间套设有波纹管管坯；

所述的垫块更换组件设置在多片中模片中间的中空位置处，垫块更换组件与所有初波垫块连接，通过垫块更换组件的拉动或拨动去除初波垫块。

中模片的上表面上设有用于卡设初波垫块的滑槽。

中模片的上表面上设有用于卡设合模垫块的定位孔槽。

滑槽的槽口具有向下倾斜的锥度。

多片中模片上表面初波垫块、合模垫块处的状态，由设置在上、下模盖上的无线视频监控装置监测。

垫块更换组件包括导杆和更换杆，导杆竖直设置，在导杆外表面从上至下安装多根水平设置的更换杆，多根更换杆的自由端与多个初波垫块一一对应连接，当更换杆作拨动动作时，导杆的端部连接有人工控制转动的手轮或转动机构，当更换杆作伸缩动作时，导杆、更换杆内部设有驱动更换杆伸缩的伸缩机构。

更换杆通过弹簧与初波垫块连接。

本发明有益效果是：为了满足成形需求，该成形装置设计采用了依靠波纹管管坯外部成形压力和液压机下移组合作用，来实现内加强波纹管的成形。具体结构上，将环形橡胶囊内置于外管、上下模盖和波纹管管坯组成的空间内，橡胶囊构成压力边界，成形压力由该压力边界提供。依靠垫块更换组件拨落初波垫块，只留下合模垫块，来实现更换垫块的功能。成形完成后，合模垫块在波纹管回弹后，从图8所示中模片上的定位孔槽取出。经波纹管成形试验，设计正确、合理的成形工艺参数，可利用该专利所述的内加强型波纹管成形装置成形出符合标准要求的内加强型波纹管。

附图说明

图1为外压轴向型膨胀节结构图；

图2为外压直管压力平衡型膨胀节结构图；

图3为内加强的外压轴向型膨胀节结构图；

图4为现有技术的波纹管成形示意图；

图5为本发明的初波成形示意图；

图6为本发明的合模成形示意图；

图7为本发明的初波垫块、合模垫块和中模片的装配结构图；

图8为本发明的中模片的俯视结构示意图；

图9为本发明的中模片的剖视结构示意图；

图10为图9的ⅰ部放大示意图；

图11为本发明的垫块更换组件与上模盖、下模盖装配结构图；

图12为本发明的垫块更换组件的结构示意图；

图13为图12的仰视结构示意图；

图14为本发明的传力筒和垫块更换组件的装配结构图；

图15为本发明的传力筒的结构示意图；

图16为图15a-a向的剖视图；

图中：1、液压机框架，2、液压机滑块，3、传力筒，4、垫块更换组件，5、导向轴承，6、上模盖，7、无线视频监控装置，8、外筒，9、中模片，10、波纹管管坯，11、下模盖，12、初波垫块，13、水泵，14、液压机工作台，15、环形橡胶囊，16、合模垫块，3-1、轴向孔槽，3-2、环向孔槽，4-1、手轮，4-2、轮盘，4-3、导杆，4-4、更换杆，4-5、弹簧，9-1、滑槽，9-2、定位孔槽，9-1-1、初波垫块定位孔槽，9-1-2、初波垫块滑动脱落滑槽。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本专利加以说明，但是，本专利并不局限于这些实施例。

一种外压内加强型波纹管成形装置，包括液压动力组件、模具组件和垫块更换组件。

液压动力组件包括用于放置模具组件的液压工作台14以及对模具组件进行下压动作的液压设备；如图5、图6所示，液压设备包括液压机框架1、液压机、液压机滑块2和传力筒3，通过液压机滑块2在液压机框架1上导向运动，带动传力筒3上下移动进行下压动作。

模具组件设置在液压工作台14和液压设备之间，模具组件包括上模盖6、中模片9、下模盖11、初波垫块12、合模垫块16、外筒8、水泵13和环形橡胶囊15，上模盖6直接承受液压动力组件的下压压力，如图5、图6所示，传力筒与上模盖6同轴设置，将液压压力均匀的施加在上模盖6上，在上模盖6和下模盖11之间设置多片呈中空设置的中模片9，中模片9的形状与图3所示的均衡环形状相同，不仅可以起到模具的作用，又能直接作为膨胀节的关键部件，与波纹管一次成型为整体部件，不需要二次加工安装，在中模片9和上模盖6之间、中模片9与中模片9之间以及中模片9与下模盖11之间放置有初波垫块12和合模垫块16，处同一层的初波垫块12和合模垫块16均匀分布，初波垫块12的高度高于合模垫块16的高度，在上模盖6的下部、中模片9和下模盖11的上部上套设有波纹管管坯10，波纹管管坯10的内径大小与上模盖6的下部、中模片9和下模盖11的上部相配合，在上模盖6、中模片9和下模盖11的外围套设有外筒8，外筒8的内壁与上模盖6、下模盖11的外壁相贴合，外筒8、上模盖6、波纹管管坯10和下模盖11围成一个环形空腔，在环形空腔内设有环形橡胶囊15，环形橡胶囊15由水泵13供水，在环形橡胶囊15的内侧和中模片9外侧之间套设有波纹管管坯10；根据所要成形的波纹管的尺寸，选用合适的模具组件，并按图示要求进行装配，在合理的成形工艺参数下，可成形出内加强型波纹管。

垫块更换组件4设置在多片中模片9中间的中空位置处，垫块更换组件4与所有初波垫块12连接，通过垫块更换组件4的拉动或拨动去除初波垫块12，垫块更换组件4的结构并不做详细限制，只要满足能将所有初波垫块12从各位置抽出即可，调整中模片9和上模盖6之间、中模片9与中模片9之间以及中模片9与下模盖11之间的间隙为合模垫块16的高度，用于初波成形后的合模成形。

中模片9的上表面上设有用于卡设初波垫块12的滑槽9-1，滑槽9-1可以对初波垫块12进行限位，防止下压时初波垫块左右移动。

中模片9的上表面上设有用于卡设合模垫块16的定位孔槽9-2，定位孔槽9-2可以对合模垫块16进行限位，防止下压时初波垫块左右移动。

滑槽9-1的槽口具有向下倾斜的锥度，方便将初模垫块12从滑槽9-1拉出，如图10所示，滑槽9-1分为初波垫块定位孔槽9-1-1和初波垫块滑动脱落滑槽9-1-2，初波垫块滑动脱落滑槽9-1-2具有向下倾斜的锥度，初波垫块定位孔槽9-1-1与初波垫块相配合。

多片中模片9上表面初波垫块12、合模垫块16处的状态，由无线视频监控装置7监测。无线视频监控装置7安装在上、下模盖6、11上，为保证看清成形时垫块状态，视频装置可按照直径大小在上、下模盖上均布2-6件，如图5、图6所示。

如图11所示，垫块更换组件4包括导杆4-3和更换杆4-4，导杆4-3竖直设置，在导杆4-3外表面从上至下安装多根水平设置的更换杆4-4，多根更换杆4-4的自由端与多个初波垫块12一一对应连接，当更换杆4-4作拨动动作时，导杆4-3的端部连接有人工控制转动的手轮4-1或转动机构，通过导杆4-3的转动，更换杆4-4拨动动作将初波垫块拨出，当更换杆4-4作伸缩动作时，导杆4-3、更换杆4-4内部设有驱动更换杆伸缩的伸缩机构，通过更换杆4-4的拉动将初波垫块抽出。

更换杆4-4通过弹簧4-5与初波垫块12连接，当导杆4-3为转动模式时，滑槽为弧形滑槽，便于将初波垫块12拉出，弹簧起到柔性连接的作用，在转动时能随弹簧变形增加可以增大拉力，更好的完成拉动动作。

一种外压内加强型波纹管成形装置，应用该成形装置，在水泵液压力和液压机滑块下压位移两者的组合作用下，按照图5将波纹管管坯10、上、下模盖、中模片9和其它各部件组装。水泵加压至初波压力，通过设置在上、下模盖上的无线视频监控初波状态，待初波状态稳定后，此时通过垫块更换组件，沿着初波垫块滑槽拨落初波垫块12，通过图示安装在上、下模盖上的无线视频监控装置，确认垫块状态后，然后按图6所示，水泵继续加压至合模压力，在合模压力和液压机滑块的下压位移组合作用下，液压机滑块2下压至合模垫块状态。此时，水泵泄压，液压机滑块上移，波纹管回弹，依次拆掉成型装置各部件，沿中模片上的滑槽取掉合模垫块16，成形出符合标准要求的内加强型波纹管。

实施例1

一种外压内加强型波纹管成形装置，波纹管成形时，按照图5所示，将下模盖11放置在液压机工作台14上，波纹管管坯10放置在下模盖11内，装入中模片9，此时，如图8、图9、图10所示，将初波垫块12和合模垫块16同时放置在下模盖11和中模片9上设置好的初波垫块定位孔槽9-1-1和合模垫块定位孔槽9-2内。依靠初波垫块12的支撑，依次装入各中模片9，在上、下模盖外部套入外筒8，在外筒8和波纹管管坯10之间可放置环形橡胶囊15作为成形时的压力边界，装配上模盖6。检查上、下模盖之间的位置度公差，合格后，在上模盖导向轴承6中穿过垫块更换组件（详见图11、图12、图13）至下模盖11的定位孔内。最后，沿着传力筒3的轴向孔槽3-1（详见图15），将传力筒3套入垫块更换组件（详见图13）手轮中，成形装置装配完成。

成形过程如下：如图5所示，初波成形时，水泵加压至初波压力，波纹管初波鼓出，通过无线视频监控装置监控初波状态，待初波状态稳定后，中模片9此时完全被鼓出的初波支撑，初波垫块不再受力。这时，应将初波垫块更换为合模垫块。图12、13所示垫块更换组件的拨动杆通过杆端的弹簧4-5与初波垫块联接。通过转动图12、13所示的手轮4-1，在上模盖中导向轴承支撑下，手轮4-1在图16所示传力筒的环向孔槽3-2中转动，通过拨动杆带动初波垫块沿着图8中模片的滑槽9-1滑动，微小滑动即可移出图9、图10中初波垫块定位孔槽9-1-1，待滑动至初波垫块滑动脱落滑槽9-1-2，在拨动杆牵引力、弹簧拉力和滑槽锥度组合作用下，初波垫块极易沿着带锥度的初波垫块滑槽9-1脱落，至此，初波垫块脱落，中模片中间、中模片与上、下模之间仅剩合模垫块16。

通过无线视频装置监控确认合模垫块状态后，按图6所示，水泵继续加压至合模压力，并且启动液压机滑块向下移动，在合模压力和液压机滑块的下压位移组合作用下，压机滑块压至合模垫块高度状态。波纹管管坯得以在液压机滑动下压和成形压力组合作用下，依靠压力挤压出设计的波形，内加强型波纹管成形完成。成形后，中模片9即不再取出，中模片此时功能上转化为嵌入波峰的内加强环，成为内加强型波纹管组件的加强件，显著提高波纹管在外压工况下的承压能力。

波纹管成形后，水泵泄压，液压机滑块上移，波纹管向上回弹，依次拆掉成型装置各部件，沿图8所示中模片上的定位孔槽9-2取掉合模垫块16，成形出符合标准要求的内加强型波纹管。

实施例2

本实施例2的大体结构与实施例1相同，不同之处在于，垫块更换组件的更换杆采用伸缩动作，在导杆4-3、更换杆4-4内设有对所有更换杆进行伸缩的动力设备，例如液压设备，更换杆4-4通过伸缩动作将初波垫块从滑槽内拉出，实现初波垫块的拆卸。