本發(fā)明屬于變徑管成形裝置，具體涉及一種變徑管壓旋脹成形裝置以及使用該裝置的加工方法。

背景技術(shù)：

1、變徑管是指一處或幾處直徑大于兩端直徑的管件，常用于汽車、火箭或飛機(jī)管路系統(tǒng)，其作為彈性變形補(bǔ)償元件、不同管徑連接的過渡接頭和功能元件。針對大截面差變徑管零件，一般采用沖焊成形(也即沖壓和焊接相結(jié)合的方式)進(jìn)行制造生產(chǎn)，具體是先沖壓多個片體，然后再焊接成整體，但是該成形方式所需設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)周期長；材料利用效率低；管件在焊接過程中形狀精度難以保證，影響后續(xù)裝配。此外由于存在焊縫導(dǎo)致容易產(chǎn)生焊渣、腐蝕和滲漏等問題，降低了管件的使用壽命。

2、為了實(shí)現(xiàn)管件的輕量化和一體化成形，保證管件可靠性，現(xiàn)有技術(shù)還采用管件內(nèi)高壓成形技術(shù)，具體是在軸向壓縮力和內(nèi)壓力的共同作用下成形變徑管。通過該方式成形變徑管，管件無焊縫，生產(chǎn)工序少，生產(chǎn)成本低。然而，變徑管內(nèi)高壓成形過程中，由于材料難以流向成形區(qū)，導(dǎo)致必然存在壁厚減薄以及壁厚不均勻等問題，這降低管件強(qiáng)度和剛度。尤其對于大截面差和長徑比大的變徑管，其成形難度顯著增大，具體而言，一方面，成形大截面差變徑管，由于該類變徑管膨脹率大，成形難度增大，導(dǎo)致管件容易因?yàn)榫植繙p薄引起破裂；另一方面，長徑比大變徑管，由于管坯長度較長，當(dāng)左、右沖頭壓管坯的兩端后，位于送料區(qū)的管坯容易失穩(wěn)起皺，導(dǎo)致流向成形區(qū)的材料減少，補(bǔ)料量少，管件容易減薄嚴(yán)重而提前破裂，最終使管件難以實(shí)現(xiàn)一體化成形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種變徑管壓旋脹成形裝置，該裝置設(shè)置有左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒，兩個旋轉(zhuǎn)芯棒上設(shè)有螺旋分布的推料槽，推料槽橫跨成形區(qū)和對應(yīng)的一個送料區(qū)，在成型過程中能推動褶皺向成形區(qū)移動進(jìn)行補(bǔ)料，提高了成形區(qū)的補(bǔ)料量，從而提高管件成形質(zhì)量，極大緩解大截面差、長徑比大的變徑管成形過程中補(bǔ)料量不足，導(dǎo)致局部減薄引起破裂的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開一種變徑管壓旋脹成形裝置，包括下模、上模、左旋轉(zhuǎn)芯棒、右旋轉(zhuǎn)芯棒、左沖頭和右沖頭；

3、所述下模用于放置管坯，所述上模設(shè)于下模的上方，上模向下移動與下模閉合形成型腔，所述型腔包括成形區(qū)以及位于成形區(qū)兩側(cè)的送料區(qū)；

4、所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒分別設(shè)于所述型腔的左右兩端，左旋轉(zhuǎn)芯棒的右端和右旋轉(zhuǎn)芯棒的左端從對應(yīng)的端部插入所述型腔，使左旋轉(zhuǎn)芯棒的右端和右旋轉(zhuǎn)芯棒的左端位于所述成形區(qū)；

5、所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒的外側(cè)壁與所述送料區(qū)的內(nèi)側(cè)壁之間的距離不小于管坯的厚度；

6、所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒的外側(cè)壁均設(shè)有推料槽，推料槽連續(xù)設(shè)置且螺旋分布，并橫跨所述成形區(qū)和對應(yīng)的一個送料區(qū)；

7、所述左旋轉(zhuǎn)芯棒的左端和右旋轉(zhuǎn)芯棒的右端位于所述型腔外，用于在受到外部驅(qū)動下使左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒繞各自的中心軸轉(zhuǎn)動；

8、所述左沖頭套設(shè)于所述左旋轉(zhuǎn)芯棒的左端，右沖頭套設(shè)于所述右旋轉(zhuǎn)芯棒的右端，左沖頭和右沖頭受驅(qū)動可向靠近或遠(yuǎn)離型腔一側(cè)平移。

9、優(yōu)選的，所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒上與所述型腔的內(nèi)側(cè)壁相對的位置的一部分設(shè)有所述推料槽，另一部分為平滑曲面。

10、優(yōu)選的，所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和/或右旋轉(zhuǎn)芯棒內(nèi)設(shè)有貫穿其兩端的充液流道。

11、優(yōu)選的，所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒關(guān)于型腔的中心位置對稱設(shè)置。

12、優(yōu)選的，所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒的外側(cè)壁與所述送料區(qū)的內(nèi)側(cè)壁之間的距離比管坯的厚度大0mm～0.05mm。

13、所述左旋轉(zhuǎn)芯棒的右端和右旋轉(zhuǎn)芯棒的左端間隔設(shè)置。

14、本發(fā)明還提供使用上述變徑管壓旋脹成形裝置的加工方法，具體方案如下：

15、一種變徑管壓旋脹成形裝置的加工方法，所述變徑管壓旋脹成形裝置為上述任一項(xiàng)的變徑管壓旋脹成形裝置，所述加工方法包括以下步驟：

16、步驟一：將管坯放置于下模，將左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒分別從管坯的左右兩端插入管坯內(nèi)，并使左旋轉(zhuǎn)芯棒的右端和右旋轉(zhuǎn)芯棒的左端位于所述型腔的成形區(qū)；

17、將左沖頭套設(shè)于左旋轉(zhuǎn)芯棒的左端，并壓在管坯左端面；將右沖頭套設(shè)于右旋轉(zhuǎn)芯棒的右端，并壓在管坯右端面；上模下壓貼合于下模；

18、步驟二：向管坯內(nèi)注入乳化液，并提供液體壓力，與此同時，左沖頭和右沖頭相向移動壓縮管坯的左端面和右端面，使管坯的兩端沿對應(yīng)的推料槽形成褶皺，所述褶皺貼合于對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)芯棒；

19、步驟三：繼續(xù)提高乳化液液體壓力和左沖頭、右沖頭的壓縮量，與此同時，左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒旋轉(zhuǎn)，位于推料槽內(nèi)的材料被推動直所述成形區(qū)，直至完成變徑管成形。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

21、本發(fā)明的變徑管壓旋脹成形裝置在現(xiàn)有內(nèi)高壓成形裝置的結(jié)構(gòu)(下模、上模、左沖頭和右沖頭)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)置左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒，左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒分別設(shè)于型腔的左右兩端，左旋轉(zhuǎn)芯棒的右端和右旋轉(zhuǎn)芯棒的左端從對應(yīng)的端部插入型腔，使左旋轉(zhuǎn)芯棒的右端和右旋轉(zhuǎn)芯棒的左端位于成形區(qū)。其中，左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒的外側(cè)壁與送料區(qū)的內(nèi)側(cè)壁之間的距離不小于管坯的厚度，如此，當(dāng)管坯裝在型腔內(nèi)后，左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒可以分別插入管坯的左右兩端。左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒的外側(cè)壁均設(shè)有螺旋分布的推料槽，推料槽橫跨成形區(qū)和對應(yīng)的一個送料區(qū)，在成形過程中，當(dāng)左沖頭和右沖頭向靠近型腔一側(cè)平移，管坯上與推料槽相對的位置內(nèi)凹甚至貼至推料槽的形成褶皺，在這個過程中，左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒轉(zhuǎn)動，連續(xù)設(shè)置且螺旋分布的推料槽能夠推動褶皺向成形區(qū)移動進(jìn)行補(bǔ)料，提高了成形區(qū)的補(bǔ)料量，從而提高管件成形質(zhì)量，極大緩解大截面差、長徑比大的變徑管成形過程中補(bǔ)料量不足，導(dǎo)致局部減薄引起破裂的問題。

22、成形過程中產(chǎn)生的褶皺除了能與左右旋轉(zhuǎn)芯棒配合提高補(bǔ)料量、成形質(zhì)量，另外，當(dāng)產(chǎn)生褶皺后，褶皺不與型腔的內(nèi)側(cè)壁接觸，其在推料槽的作用下更容易流向成形區(qū)，這進(jìn)一步提高材料流動性，提高變徑管成形質(zhì)量。

23、在傳統(tǒng)變徑管脹形工藝中，越長的送料區(qū)，所受到的摩擦力越大，導(dǎo)致管端到成形區(qū)之間的壁厚差越大。采用本發(fā)明的裝置加工變徑管，將傳統(tǒng)變徑管脹形工藝的靜摩擦改變?yōu)閯幽Σ?，大大減小摩擦力，提高送料效率，從而提高管件成形性能。

24、左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒不僅能推動褶皺移動進(jìn)行補(bǔ)料，提高補(bǔ)料量，還能為管坯提供結(jié)構(gòu)支撐，防止管坯在成形過程中失穩(wěn)變形，尤其是在長徑比較大的管坯中，這種支撐作用尤為重要，能夠有效減少管坯的失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。

技術(shù)特征：

1.一種變徑管壓旋脹成形裝置，其特征在于：包括下模、上模、左旋轉(zhuǎn)芯棒、右旋轉(zhuǎn)芯棒、左沖頭和右沖頭；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑管壓旋脹成形裝置，其特征在于：所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒上與所述型腔的內(nèi)側(cè)壁相對的位置的一部分設(shè)有所述推料槽，另一部分為平滑曲面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑管壓旋脹成形裝置，其特征在于：所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和/或右旋轉(zhuǎn)芯棒內(nèi)設(shè)有貫穿其兩端的充液流道。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑管壓旋脹成形裝置，其特征在于：所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒關(guān)于型腔的中心位置對稱設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑管壓旋脹成形裝置，其特征在于：所述左旋轉(zhuǎn)芯棒和右旋轉(zhuǎn)芯棒的外側(cè)壁與所述送料區(qū)的內(nèi)側(cè)壁之間的距離比管坯的厚度大0mm～0.05mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑管壓旋脹成形裝置，其特征在于：所述左旋轉(zhuǎn)芯棒的右端和右旋轉(zhuǎn)芯棒的左端間隔設(shè)置。

7.一種變徑管壓旋脹成形裝置的加工方法，其特征在于，所述變徑管壓旋脹成形裝置為權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的變徑管壓旋脹成形裝置，所述加工方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
一種變徑管壓旋脹成形裝置，包括下模、上模、左旋轉(zhuǎn)芯棒、右旋轉(zhuǎn)芯棒、左沖頭和右沖頭；上模與下模閉合形成型腔，型腔包括成形區(qū)和送料區(qū)；左、右旋轉(zhuǎn)芯棒分別設(shè)于型腔的左右兩端并從對應(yīng)的端部插入型腔使左、右旋轉(zhuǎn)芯棒的一端位于成形區(qū)；左、右旋轉(zhuǎn)芯棒的外側(cè)壁與送料區(qū)的內(nèi)側(cè)壁之間的距離不小于管坯的厚度；左、右旋轉(zhuǎn)芯棒的外側(cè)壁均設(shè)有連續(xù)設(shè)置、螺旋分布且橫跨成形區(qū)和對應(yīng)的一個送料區(qū)的推料槽；左、右旋轉(zhuǎn)芯棒的另一端位于型腔外，左、右沖頭分別套設(shè)于左、右旋轉(zhuǎn)芯棒的所述另一端，其受驅(qū)動可向靠近或遠(yuǎn)離型腔一側(cè)平移。本發(fā)明還提供使用上述裝置的加工方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的成型裝置和方法能提高成型補(bǔ)料量，提高成型質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：陳名濤,吳洪超,龍慧,肖耘亞,吳偉輝,周峰,毛桂生,李錦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：韶關(guān)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8