多阶Ω管波动内高压成形工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种多阶Ω管波动内高压成形工艺，包括以下步骤：a.前期准备：将管件放入对应成形模具中，成形模具的两端设置堵头，堵头靠近管件两端进行密封；b.快速加压：通过堵头对管内壁加压，直至管件塑性变形界限；c.波动成形：加压成形阶段，继续对管件加压，使管件开始涨形；泄压补料阶段，在加压一定时间后，使得使管件内部压力降低至塑性变形界限以下；波动加载阶段，通过多次循环的“加压成形阶段‑泄压补料阶段”，d.高压整形：对管件快速加压，使管件发生微量变形贴靠成形模具。本发明专利技术的工艺通过波动加载路径，使未变形区及时向变形区补料，提高变形区的成形质量和成形能力。

Multi stage Omega tube hydroforming process

【技术实现步骤摘要】
多阶Ω管波动内高压成形工艺
本专利技术涉及内高压成形
，特别涉及多阶Ω管波动内高压成形工艺。
技术介绍
内高压成形技术是为了成形以轻量化和一体化为特征的空心变截面管状构件发展而来的先进塑性加工技术，是结构轻量化和柔性加工技术的完美结合。相比冲焊或插焊工艺，整体成形的管件具有成形精度高、装配误差小、改善管内运输介质的流动性等优点，在水暖工程、核电工程、矿粉输送、石油化工天然气等领域的管路系统中有着广泛的应用。在成形介质方面，应用最为成熟的是流体介质（水、乳化液、液压油等），广泛用于变径管和弯曲轴线管的成形，可以配合弯管工艺并通过较高的内压获得空间轴线、截面形状复杂的大型管件。成形过程一般分为排气密封→补料成形→局部整形三个阶段。补料主要依靠推头轴向推动管件材料向内流动，此时管壁材料主要通过轴向压应力实现传力作用；同时，管壁材料在内部流体介质作用下，径向压应力较大，使管外壁与成形模具的摩擦增大，从而阻碍材料流动，故主变形区多因周边材料补料不及时而减薄严重甚至破裂失效；而且当一个管件上多个区段均需要成形多阶Ω管时，补料效果差变得尤为明显。为此，针对现有多阶Ω管内高压成形工艺因补料效果差而造成的管件壁厚减薄严重、成形极限低等问题，亟需提出一种补料效果好、有效缓解管件壁厚减薄问题、有效提高管件成形极限的多阶Ω管波动内高压成形技术。
技术实现思路
针对现有技术的不足和缺陷，提供一种多阶Ω管波动内高压成形工艺，补料成形阶段，通过波动加载路径，使未变形区及时向变形区补料，提高变形区的成形质量和成形能力。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案。多阶Ω管波动内高压成形工艺，包括以下步骤：a.前期准备：将管件放入对应成形模具中，成形模具合模，其中，所述管件上沿轴向依次具有若干个待成形区段，成形模具的左右两端分别设置有堵头和驱动元件，驱动元件推动堵头轴向移入管件内，使得两个堵头位于一个待成形区段的两端，并将该待成形区段的两端进行密封；b.快速加压：通过堵头对待成形区段的管件充液加压，直至达到管件塑性变形界限；其中对管件压力的加载路径为：，其中，P为对管件的压力，为常数，t为对管件加载时间；c.波动成形：加压成形阶段，当快速加压至管件塑性变形界限时，继续对管件加压，使管件开始涨形；泄压补料阶段，管件在被加压涨形后，对管件泄压使管件内部压力降低至塑性变形界限以下，使得管件能够进行补料；对管件压力的加载路径为：，其中，P为对管件的压力，为在快速加压时期达到的压力，t为对管件加载时间；多次循环上述加压成形阶段及泄压补料阶段以实现波动加载；d.高压整形：波动加载时期完成后，对管件快速加压，使管件发生微量变形贴靠成形模具，以使得该区段成形出多阶Ω管；对管件压力的加载路径为：，其中，P为对管件的压力，为常数，t为对管件加载时间；e.重复成形：对待成形区段的管件进行泄压，两个驱动元件带动两个堵头在管件内同向移动，直至两个堵头移入下一待成形区段的两端，并将该待成形区段的两端进行密封，依次重复步骤b、步骤c、步骤d；以使得该区段成形出多阶Ω管；重复上述步骤，对所有待成形区域进行成形，直至成形出满足需求的终成形零件。本专利技术的有益效果为：本专利技术的成形工艺，补料成形阶段，通过波动成形，使得在当快速加压至管件塑性变形界限时，继续对管件加压，使管件开始涨形，在加压一定时间后，使得使管件内部压力降低至塑性变形界限以下；多次循环上述加压成形阶段及泄压补料阶段以实现波动加载；使管件既能通过加压进行涨形，又能在低压时有效补料，波动加载阶段完成后，对管件快速加压，使管件发生微量变形贴靠成形模具，成形出满足需求的终成形零件，通过波动加载路径，使未变形区及时向变形区补料，提高变形区的成形质量和成形能力，而且通过设置堵头和驱动元件，使得当一个区段的多阶Ω管成形后，驱动元件带动堵头移动至下一待成形区段的两端成形多阶Ω管，相对于多个区段同时成形而言，本申请通过分段成形的方法，每次成形仅针对一个成形区段，使得补料效果好，控制更加方便，成形效果好。作为本专利技术的一种改进，在泄压补料阶段，左右堵头从管件产生塑性变形开始，对管件两端施加轴向力以补充管件涨形所需要的坯料。作为本专利技术的一种改进，所述堵头包括密封圈、膨胀圈、圆板、第一推杆、第二推杆，所述驱动元件包括第一液压缸、第二液压缸；所述第二推杆一端与所述第二液压缸传动连接，所述第二推杆的另一端凸出形成有第二抵接部，所述第二推杆上还形成有容纳部，所述第一液压缸设置于所述容纳部内，所述第一推杆一端与所述第一液压缸传动连接，所述第一推杆另一端穿过所述第二抵接部并凸出形成有第一抵接部，所述第一抵接部与所述第二抵接部同轴设置，所述密封圈、膨胀圈、圆板依次套设于所述第一推杆上并位于第一抵接部与第二抵接部之间；在步骤a时，两个所述第一液压缸分别推动第一推杆伸出，将密封圈、膨胀圈推入成形模具内的管件中，第二液压缸将推动第二推杆，推动圆板与密封圈相抵，第一液压缸带动第一推杆回缩，通过挡块与膨胀圈相抵，以使得所述膨胀圈涨开，使所述膨胀圈涨开时带动所述密封圈涨开，所述密封圈与管件内壁相贴合，从而将管件进行密封；在步骤e中，成形模具两端的两个第一驱动元件分别带动所述第一推杆在管件内同向移动，两个第二驱动元件分别带动所述第二推杆在管件内同向移动，使得两个堵头移动至下一待成形区段的两端。作为本专利技术的一种改进，所述密封圈外周设有若干凸环，若干所述凸环沿轴向间隔设置，相邻两凸环之间形成有环槽，当所述密封圈涨开后，所述凸环与管件内壁相抵并发生变形。作为本专利技术的一种改进，所述凸环上具有上层腔体和下层腔体，相邻两所述凸环之间倾斜设置有连接边，相邻两所述凸环、连接边与所述密封圈之间配合形成有侧腔体，所述上层腔体、下层腔体和侧腔体呈蜂窝状分布。作为本专利技术的一种改进，所述凸环朝第二抵接部方向呈倾斜设置。作为本专利技术的一种改进，所述密封圈上设有开口朝向第一抵接部的锥形腔，所述锥形腔的横截面积朝第二抵接部方向逐渐减小，所述膨胀圈呈与锥形腔相适配的圆台状，所述膨胀圈设置于所述锥形腔内，所述第一抵接部与所述膨胀圈相抵时，带动所述膨胀圈涨开，所述膨胀圈涨开的过程中与锥形腔内壁相抵从而使得所述密封圈涨开。作为本专利技术的一种改进，所述第一推杆上设有与管件内连通的连接通道，增压回路、泄压回路通过连接通道与成形模具内的管件连通。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图。图2是本专利技术的堵头与驱动元件结构示意图。图3是本专利技术的图2的剖视图。图4是本专利技术的图3的A处局部放大示意图。图5是本专利技术的密封圈结构示意图。图6是本专利技术的图5的B处局部放大示意图。图7是本专利技术的快速加压、波动成形和高压整形阶段对管件压力加载路径图。图8是本专利技术在泄压补料阶段驱动元件推动堵头移动的位移示意图。图9是本专利技术的管件示意图。图10是本专利技术的波动成形中期管件示意图。图11是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多阶Ω管波动内高压成形工艺，其特征在于：包括以下步骤：/na.前期准备：将管件放入对应成形模具中，成形模具合模，其中，所述管件上沿轴向依次具有若干个待成形区段，成形模具的两端分别设置有堵头和驱动元件，驱动元件推动堵头轴向移入管件内，使得两个堵头位于一个待成形区段的两端，并将该待成形区段的两端进行密封；/nb.快速加压：通过堵头对待成形区段的管件充液加压，直至达到管件塑性变形界限，其中对管件压力的加载路径为：

【技术特征摘要】
1.多阶Ω管波动内高压成形工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a.前期准备：将管件放入对应成形模具中，成形模具合模，其中，所述管件上沿轴向依次具有若干个待成形区段，成形模具的两端分别设置有堵头和驱动元件，驱动元件推动堵头轴向移入管件内，使得两个堵头位于一个待成形区段的两端，并将该待成形区段的两端进行密封；
b.快速加压：通过堵头对待成形区段的管件充液加压，直至达到管件塑性变形界限，其中对管件压力的加载路径为：，其中，P为对管件的压力，为常数，t为对管件加载时间；
c.波动成形：
加压成形阶段，当快速加压至管件塑性变形界限时，继续对管件加压，使管件开始涨形；
泄压补料阶段，管件在被加压涨形后，对管件泄压使管件内部压力降低至塑性变形界限以下，使得管件能够进行补料；
多次循环上述加压成形阶段及泄压补料阶段以实现波动加载，对管件压力的加载路径为：，其中，P为对管件的压力，为在快速加压时期达到的压力，t为对管件加载时间；
d.高压整形：波动加载时期完成后，对管件快速加压，使管件发生微量变形贴靠成形模具，以使得该区段成形出多阶Ω管，对管件压力的加载路径为：，其中，P为对管件的压力，为常数，t为对管件加载时间；
e.重复成形：对待成形区段的管件进行泄压，两个驱动元件带动两个堵头在管件内同向移动，直至两个堵头移入下一待成形区段的两端，并将该待成形区段的两端进行密封，依次重复步骤b、步骤c、步骤d；以使得该区段成形出多阶Ω管；重复上述步骤，对所有待成形区域进行成形，直至成形出满足需求的终成形零件。


2.根据权利要求1所述的多阶Ω管波动内高压成形工艺，其特征在于：在泄压补料阶段，管件产生塑性变形开始时，驱动元件通过两个堵头对管件两端施加轴向力以补充管件涨形所需要的坯料。


3.根据权利要求1所述的多阶Ω管波动内高压成形工艺，其特征在于：所述堵头包括密封圈、膨胀圈、圆板、第一推杆、第二推杆，所述驱动元件包括第一液压缸、第二液压缸；
所述第二推杆一端与所述第二液压缸传动连接，所述第二推杆的另一端凸出形成有第二抵接部，所述第二推杆上还形成有容纳部，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文，梅碧舟，应祺辉，王春鸽，张池，于艳东，林立，陈怡江，王沛超，郑浩民，
申请(专利权)人：浙大宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33