[发明专利]一种大直径薄壁金属管件的液压成形装置

说明书

本发明公开了一种大直径薄壁金属管件的液压成形装置，包括芯轴、对称布置在芯轴两端的冲头；芯轴包括位于整个芯轴中间的圆轴、位于整个芯轴两端的滑动轴、设置在圆轴与滑动轴之间的两个圆柱体；圆柱体的直径与金属管件的内径匹配；圆轴的外直径小于金属管件的内径；芯轴的中心设有第一通道；圆轴的径向设有第二通道，第二通道与第一通道相连通，且第二通道与储油空腔相连通；两个圆柱体后端均设有密封件，对储油空腔进行密封；冲头套在滑动轴上，可沿滑动轴轴向滑动；冲头前端的圆锥面与金属管件接触，在金属管件涨形的过程中，冲头从金属管件两端挤压金属管件，对金属管件中间进行补料。本发明的成形装置减小了大直径薄壁金属管件液压成形中轴向进给力。

技术领域

本发明属于金属管件液压成形技术领域，特别是一种大直径薄壁金属管件的液压成形装置。

背景技术

大直径薄壁金属管件(管件直径与壁厚之比大于30)作为一种关键的轻量化构件，已经在航空、航天、汽车以及其他高技术工业得到了广泛的应用。因此航空、航天、汽车等高技术工业的迅速发展迫切需求研究和发展制造大直径薄壁管件。内高压成形作为金属管件成形中重要的工艺，适应现代工业对高质量、轻量化以及低成本零件的要求获得快速的发展。该成形方法利用液体作为传力介质或模具，因此可以通过对液体介质的实时控制，来实现对工艺参数的精准控制，并且液体作为传力介质亦可以节省成形所需模具。

然而，采用内高压成形往往需要大吨位的设备，限制了该成形方法的应用。传统的合模压力机的合模力虽然可达到5000吨或者更大，但是轴向进给液压缸吨位的一般不超过100吨，因此，很难制造出直径大于150mm的工件。以直径为300mm的大直径薄壁管为例，计算成形所需的轴向进给力F_a。轴向进给力主要由三部分构成：冲头上的高压液体反力F_p、摩擦力F_u、以及保持管材塑性变形所需的力F_t。在构成轴向进给力的三部分力中，液体反力占多大部分，其次是管材与模具之间的摩擦力，最小的是保持管件塑性变形所需得力，在实际应用中可以采用：F_a＝(1.2～1.5)F_p进行估算，取管件内部压力为100MPa，计算出成形所需轴向力大约在850-1000吨，远远超过常规轴向进给液压缸的吨位。

因此，将常规管件的内高压成形技术应用到大直径薄壁金属管件的成形制造中，必须充分考虑轴向进给液压缸的吨位限制。通过开发大吨位的轴向进给液压缸来提供更大的轴向进给力往往周期较长，同时也增加了制造成本，限制了零件的广泛运用。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种大直径薄壁金属管件的液压成形装置，以解决减小大直径薄壁金属管件液压成形中轴向进给力。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种大直径薄壁金属管件的液压成形装置，包括芯轴、对称布置在芯轴两端的冲头；所述芯包括位于整个芯轴中间的圆轴、位于整个芯轴两端的滑动轴、设置在圆轴与滑动轴之间的两个圆柱体；所述圆柱体的直径与金属管件的内径匹配；所述圆轴的外直径小于金属管件的内径；圆轴与金属管件之间形成储油空腔；沿芯轴的长度方向，芯轴的中心设有第一通道；所述圆轴的径向设有第二通道，所述第二通道与第一通道相连通，且第二通道与储油空腔相连通；所述两个圆柱体后端均设有密封件，对储油空腔进行密封；所述冲头套在滑动轴上，可沿滑动轴轴向滑动；所述冲头与金属管件端面接触的部分为圆锥体，圆锥体圆锥面与金属管件接触，在金属管件涨形的过程中，所述冲头从金属管件两端挤压金属管件，对金属管件中间进行补料。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明的一种大直径薄壁金属管件的液压成形装置，通过设置芯轴，液压油从芯轴中心向金属管件供油，减小了成形中放入轴向进给力。

(2)通用性好：适合大、中、小批量大直径薄壁管件的生产加工，生产效率高。