專利名稱：一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件 的裝置。
背景技術(shù)：
隨著管材彎曲件的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，管材彎曲件在航空航天、汽車、船舶制造 等工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，對(duì)管材的彎曲質(zhì)量和成形工藝的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的管材彎 曲方法生產(chǎn)的制件中存在外側(cè)壁的減薄與破裂、內(nèi)側(cè)壁的增厚、起皺以及橫截面畸變等缺 陷。因此，目前迫切需要開發(fā)出一種管材彎曲件的制備裝置，可以制備出質(zhì)量可靠、壁 厚均勻且不起皺、橫截面無(wú)畸變的管材彎曲件。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝 置，其可以方便快捷地制備出質(zhì)量可靠、壁厚均勻且不起皺、橫截面無(wú)畸變的管材彎曲件， 制備工藝簡(jiǎn)單，能夠很好地滿足管材彎曲件的大規(guī)模生成需求，形成產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?，具有重 大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。為此，本發(fā)明提供了一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝置，包括有 下模板14，所述下模版14上表面設(shè)置有凹模固定板12，所述凹模固定板12內(nèi)設(shè)置有中空 的凹模16，所述凹模16的下端具有錐形出料口 160，所述下模版14上與所述凹模16下端 相對(duì)應(yīng)位置處開有出料口 140 ；所述凹模16內(nèi)設(shè)置有坯料17和擠壓塊18，所述擠壓塊18位于坯料17的正上方， 所述坯料17和擠壓塊18的中心具有中心孔170，所述中心孔170中插入有芯軸9 ；所述凹模固定板12頂部設(shè)置有芯軸固定板10，所述芯軸固定板10上與擠壓塊18 相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有兩個(gè)凸模進(jìn)入口 60，所述兩個(gè)凸模進(jìn)入口 60中插入有凸模6，所述 凸模6頂部固定設(shè)置有上模板1，所述上模板1與外部液壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出軸相連接。其中，所述下模版14的左右兩端頂部分別設(shè)置有導(dǎo)柱20，所述導(dǎo)柱20頂部套有導(dǎo) 套7，所述導(dǎo)柱20與導(dǎo)套7相滑動(dòng)配合。其中，所述導(dǎo)柱20與導(dǎo)套7為小間隙配合。其中，所述凹模16由第一凹模鑲塊161、第二凹模鑲塊162組成，所述凸模6由兩 塊橫截面為瓦形的柱體組成。其中，所述凹模16的中心線、凸模6的中心線、坯料17的中心線與芯軸9的中心
線之間無(wú)偏距。其中，所述芯軸9的上端固定在芯軸固定板10內(nèi)，所述芯軸9的下端位于所述凹 模16的錐形出料口 160處。其中，所述坯料17和擠壓塊18橫截面的形狀、大小相同且都具有橫截面為弓形的缺口。其中，所述坯料17和擠壓塊18的弓形缺口的寬度為0 d/2，d為芯軸9的直徑。其中，所述芯軸固定板10與凹模固定板12之間為過渡配合。其中，所述坯料17的溫度為小于400°C，所述上模板1所連接液壓機(jī)的壓力為 loot，所述錐形出料口 160的錐度為45° 60°。由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種采用 同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝置，其具有的模具裝配方便易于調(diào)整，能夠通過控 制坯料的缺料部分寬度來(lái)制備管材彎曲件，可以方便快捷地制備出質(zhì)量可靠、壁厚均勻且 不起皺、橫截面無(wú)畸變的管材彎曲件，制備工藝簡(jiǎn)單，能夠很好地滿足管材彎曲件的大規(guī)模 生成需求，形成產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。


圖1為本發(fā)明提供的一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝置的裝配 結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a、圖2b分別為本發(fā)明提供一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝 置中上模部分的的正面示意圖、仰視圖；圖3a、圖3b分別為本發(fā)明提供的一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的 裝置中下模部分的正面示意圖、俯視圖；圖4a、圖4b、圖4c、圖4d、圖4e、圖4f、圖4g為本發(fā)明提供的一種采用同心偏料擠 壓成型制備管材彎曲件的裝置中第一凹模鑲塊、第二凹模鑲塊、兩塊凹模鑲塊組合形成的 凹模、坯料、擠壓塊、凸模、芯軸的立體示意圖；圖中，1為上模板，2為第一螺釘，3為凸模固定板，4為第一圓柱銷，5為第二螺釘， 6為凸模，60為凸模進(jìn)入口，7為導(dǎo)套，8為第三螺釘，9為芯軸，10為芯軸固定板，11為第四 螺釘，12為凹模固定板，13為第五螺釘，14為下模板，140為出料口，15為第二圓銷釘，16為 凹模，160為錐形出口，161為第一凹模鑲塊，162為第二凹模鑲塊，17為坯料，18為擠壓塊， 19為頂出螺釘，20為導(dǎo)柱。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1至圖3，本發(fā)明提供了一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝 置，包括有上模部分和下模部分，所述下模部分位于所述上模部分的正下方；在本發(fā)明中，參見圖2a、圖2b，所述上模部分包括有上模板1、凸模固定板3、凸模 6和導(dǎo)套7，所述上模板1與外部液壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出軸相連接；所述上模板1橫向中間位置的底面固定設(shè)置有凸模固定板3，所述凸模固定板3橫 向中間位置底面上固定設(shè)置有凸模6，所述凸模固定板3左右兩端的底面分別固定設(shè)置有 導(dǎo)套7;具體實(shí)現(xiàn)上，所述上模板1底面和凸模固定板3之間通過第二螺釘5和第一圓柱 銷4來(lái)實(shí)現(xiàn)緊固和定位，所述凸模6通過第一螺釘2固定在凸模固定板3的底面上；
參見圖4f，所述凸模6由兩塊橫截面為瓦形的柱體組成；在本發(fā)明中，參見圖3a、圖3b，所述下模部分包括有下模版14、凹模固定板12、第 一凹模鑲塊161、第二凹模鑲塊162、芯軸固定板10、芯軸9、擠壓塊18、坯料17、導(dǎo)柱20 ；在下模部分中，所述下模版14與上模板1互相平行，所述下模版14的左右兩端頂 部分別設(shè)置有導(dǎo)柱20，所述下模版14中部上表面設(shè)置有凹模固定板12，所述凹模固定板12 內(nèi)橫向中間位置上設(shè)置有第一凹模鑲塊161、第二凹模鑲塊162，參見圖4a、圖4b、圖4c，由 第一凹模鑲塊161、第二凹模鑲塊162組成中空的凹模16，所述凹模16的下端具有錐形出 料口 160，所述下模版14上與所述凹模16下端相對(duì)應(yīng)位置處(即所述下模版14的中間位 置)開有出料口 140 ；所述凹模16內(nèi)設(shè)置有坯料17和擠壓塊18，所述擠壓塊18位于坯料17的正上方， 參見圖4d、圖4e，所述坯料17和擠壓塊18橫截面的形狀、大小相同且都具有橫截面為弓形 的缺口，所述坯料17和擠壓塊18的中心具有中心孔170，所述中心孔170中插入有芯軸9， 即所述中心孔170的形狀、大小與芯軸9對(duì)應(yīng)匹配；在本發(fā)明中，所述坯料17和擠壓塊18的弓形缺口的寬度為0 d/2，d為芯軸9 的直徑；所述凹模固定板12頂部設(shè)置有芯軸固定板10，所述芯軸固定板10的左端設(shè)置有 頂出螺釘19，所述芯軸9的上端固定在芯軸固定板10內(nèi)，所述芯軸9的下端位于所述凹模 16的錐形出料口 160處，所述芯軸9貫穿所述坯料17和擠壓塊18 ；具體實(shí)現(xiàn)上，所述下模板14與凹模固定板12之間通過第五螺釘13和第二圓銷釘 15來(lái)實(shí)現(xiàn)緊固和定位，所述芯軸固定板10與凹模固定板12之間通過第四螺釘11緊固和定 位；需要說明的是，在本發(fā)明中，所述芯軸固定板10與凹模固定板12之間為過渡配 合，可以方便對(duì)芯軸固定板10進(jìn)行拆卸。對(duì)于本發(fā)明，為了將上模部分安裝到下模部分上方，所述導(dǎo)套7套在所述導(dǎo)柱20 頂部，所述上模部分中的導(dǎo)套7與所述下模部分中的導(dǎo)柱20相滑動(dòng)配合，參見圖1、圖3a、 圖3b，所述芯軸固定板10上與所述凸模6相對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有兩個(gè)凸模進(jìn)入口 60，所述 兩個(gè)凸模進(jìn)入口 60的形狀、大小與所述凸模6相對(duì)應(yīng)匹配，所述兩個(gè)凸模進(jìn)入口 60位于所 述擠壓塊18的正上方(即位于與擠壓塊18相對(duì)應(yīng)的位置處)，因此，所述凸模6可以從上 往下插入到芯軸固定板10中，然后向下進(jìn)入到凹模16中；具體實(shí)現(xiàn)上，所述上模部分中的導(dǎo)套7與所述下模部分中的導(dǎo)柱20直接為小間隙 配合，從而可以保證凸模6準(zhǔn)確滑入到芯軸固定板10中的凸模進(jìn)入口 60，實(shí)現(xiàn)模具在運(yùn)行 時(shí)準(zhǔn)確定位；需要說明的是，對(duì)于本發(fā)明提供的采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝 置，從功能來(lái)劃分，包括模具成型部分、模具固定部分和導(dǎo)向部分，其中，模具成型部分包括 凹模16、凸模6、芯軸9和擠壓塊18，模具固定部分包括下模板14、凹模固定板12、凸模固定 板3、上模板1、芯軸固定板10等，導(dǎo)向部分包括芯軸9、導(dǎo)套7和導(dǎo)柱20，本發(fā)明的上模部 分可通過導(dǎo)套7沿導(dǎo)柱20上下移動(dòng)；在本發(fā)明中，所述凹模16的中心線、凸模6的中心線、坯料17的中心線與芯軸9 的中心線之間無(wú)偏距；
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在本發(fā)明中，所述金屬坯料17擠壓成型的工藝參數(shù)為所述坯料17的溫度為小于 400°C，例如可以為300°C ；所述上模板1所連接的液壓機(jī)的壓力為IOOt ；所述凹模16下端 具有的錐形出料口 160的錐度為45° 60° ；下面說明本發(fā)明的工作原理對(duì)于本發(fā)明，模具加壓部分為凸模6和擠壓塊18，外部的液壓機(jī)攜帶上模部分的 上模板1下行時(shí)，凸模6跟著一起下行，首先凸模6進(jìn)入芯軸固定板10頂部的兩個(gè)凸模進(jìn) 入口 60中，導(dǎo)柱20和導(dǎo)套7之間為小間隙配合，保證凸模6的準(zhǔn)確滑入，隨著凸模6的壓 入，進(jìn)入到凹模16中，在凸模6與凹模16內(nèi)的擠壓塊18接觸后，凸模6推動(dòng)擠壓塊18，使 得擠壓塊18擠壓坯料17，使之產(chǎn)生塑性變形。本發(fā)明通過同心偏料擠壓成型裝置將金屬坯料擠壓成型，當(dāng)外部的液壓機(jī)施壓作 用于凸模6上，坯料17在凸模6的作用下產(chǎn)生塑性變形，由于坯料17為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具有 弓形的缺口，坯料17在向下移動(dòng)的過程中，坯料17的流場(chǎng)不均勻，導(dǎo)致凹模16的錐形出料 口 160處金屬的流動(dòng)不平衡。同一水平截面，靠近坯料缺口端(簡(jiǎn)稱為缺料端)的點(diǎn)的流 速小于遠(yuǎn)離缺料端的點(diǎn)，流速大的點(diǎn)在凹模16端口擠出的料多，反之則少，這必然會(huì)導(dǎo)致 生成的管件向點(diǎn)流速小的一端彎曲，進(jìn)而得到本發(fā)明所需要的彎曲管件。對(duì)于本發(fā)明，通過 控制坯料17的弓形缺口(即缺料)的寬度，可以控制坯料17的流場(chǎng)，從而讓不同彎曲角度 和曲率半徑的管材彎曲件最終成型。對(duì)于本發(fā)明，在管材彎曲件的擠壓成型裝置中，模具成型部分的凹模16與凸模6、 芯軸9中心線在一條直線上，因此模具裝配方便易于調(diào)整，并且可以通過控制坯料的缺料 部分寬度來(lái)制備管材彎曲件，該裝置結(jié)構(gòu)合理、工藝簡(jiǎn)單，管材彎曲件壁厚均勻且不起皺、 橫截面無(wú)畸變，質(zhì)量可靠，具有廣泛的應(yīng)用前景。下面通過具體實(shí)施例來(lái)說明本發(fā)明的具體運(yùn)用在實(shí)施例中，為了制備內(nèi)徑為20mm、壁厚為3mm、彎曲半徑為60mm的管材彎管件， 所采用的坯料為型號(hào)5052的鋁合金，凹模的錐形出料口的錐度為50°，坯料具有的弓形缺 口的寬度為5mm，液壓機(jī)的壓力為100t，坯料中心有中心孔，溫度為25°C。本實(shí)施例的工作過程為本發(fā)明包括的模具裝備完成，并將上模板1固定于液壓 機(jī)上后，將坯料17放入凹模鑲塊16中，芯軸9的上端固定在芯軸固定板10上，芯軸9的下 端穿過擠壓塊18和坯料17后位于凹模鑲塊16的錐形出料口 160端；上模板1承接液壓機(jī) 的加載，通過凸模6作用于擠壓塊18上，由于坯料17具有弓形缺口而導(dǎo)致料偏的緣故，如 前所述，在同樣的擠壓力作用下坯料17體積多的一側(cè)金屬流動(dòng)要快于體積少的一側(cè)，所以 形成錐形出料口處160處金屬流動(dòng)的不平衡性，這種金屬流動(dòng)的不平衡性使得管材發(fā)生彎 曲，最后從出料口 140處擠壓出管材的彎曲件，即最終獲得本發(fā)明所需要的管材彎曲件。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供了一種采用同心偏料擠壓成型制備管 材彎曲件的裝置，其具有的模具裝配方便易于調(diào)整，能夠通過控制坯料的缺料部分寬度來(lái) 制備管材彎曲件，可以方便快捷地制備出質(zhì)量可靠、壁厚均勻且不起皺、橫截面無(wú)畸變的管 材彎曲件，制備工藝簡(jiǎn)單，能夠很好地滿足管材彎曲件的大規(guī)模生成需求，形成產(chǎn)業(yè)的規(guī)模 化，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)
6視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝置，其特征在于，包括有下模板(14)，所述下模版(14)上表面設(shè)置有凹模固定板(12)，所述凹模固定板(12)內(nèi)設(shè)置有中空的凹模(16)，所述凹模(16)的下端具有錐形出料口(160)，所述下模版(14)上與所述凹模(16)下端相對(duì)應(yīng)位置處開有出料口(140)；所述凹模(16)內(nèi)設(shè)置有坯料(17)和擠壓塊(18)，所述擠壓塊(18)位于坯料(17)的正上方，所述坯料(17)和擠壓塊(18)的中心具有中心孔(170)，所述中心孔170中插入有芯軸(9)；所述凹模固定板(12)頂部設(shè)置有芯軸固定板(10)，所述芯軸固定板(10)上與擠壓塊(18)相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有兩個(gè)凸模進(jìn)入口(60)，所述兩個(gè)凸模進(jìn)入口(60)中插入有凸模(6)，所述凸模(6)頂部固定設(shè)置有上模板(1)，所述上模板(1)與外部液壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出軸相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述下模版(14)的左右 兩端頂部分別設(shè)置有導(dǎo)柱(20)，所述導(dǎo)柱(20)頂部套有導(dǎo)套(7)，所述導(dǎo)柱(20)與導(dǎo)套 (7)相滑動(dòng)配合。
3.如權(quán)利要求2所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述導(dǎo)柱(20)與導(dǎo)套 (7)為小間隙配合。
4.如權(quán)利要求1所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述凹模(16)由第一凹 模鑲塊(161)、第二凹模鑲塊(162)組成，所述凸模(6)由兩塊橫截面為瓦形的柱體組成。
5.如權(quán)利要求1所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述凹模(16)的中心線、 凸模(6)的中心線、坯料(17)的中心線與芯軸(9)的中心線之間無(wú)偏距。
6.如權(quán)利要求1所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述芯軸(9)的上端固定 在芯軸固定板(10)內(nèi)，所述芯軸(9)的下端位于所述凹模(16)的錐形出料口(160)處。
7.如權(quán)利要求1所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述坯料(17)和擠壓塊 (18)橫截面的形狀、大小相同且都具有橫截面為弓形的缺口。
8.如權(quán)利要求7所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述坯料(17)和擠壓塊 (18)的弓形缺口的寬度為0 d/2，d為芯軸(9)的直徑。
9.如權(quán)利要求1所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述芯軸固定板(10)與 凹模固定板(12)之間為過渡配合。
10.如權(quán)利要求1所述的同心偏料擠壓成型裝置，其特征在于，所述坯料(17)的溫度為 小于400°C，所述上模板(1)所連接液壓機(jī)的壓力為100t，所述錐形出料口(160)的錐度為 45° 60° 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用同心偏料擠壓成型制備管材彎曲件的裝置，包括下模板，下模版上表面設(shè)置有凹模固定板，凹模固定板內(nèi)設(shè)置有中空的凹模，凹模的下端具有錐形出料口，下模版與凹模下端相對(duì)應(yīng)位置處開有出料口；凹模內(nèi)設(shè)置有坯料和擠壓塊，擠壓塊位于坯料的正上方，坯料和擠壓塊的中心具有中心孔，中心孔中插入有芯軸；凹模固定板頂部設(shè)置有芯軸固定板，所述芯軸固定板上與擠壓塊相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有兩個(gè)凸模進(jìn)入口，兩個(gè)凸模進(jìn)入口中插入有凸模，凸模頂部固定設(shè)置有上模板，上模板與外部液壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出軸連接。本發(fā)明能夠通過控制坯料的缺料部分寬度來(lái)制備管材彎曲件，可快捷地制備出質(zhì)量可靠、壁厚均勻且不起皺、橫截面無(wú)畸變的管材彎曲件。
文檔編號(hào)B21C25/02GK101934298SQ20101015616
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者宋繼順, 封志龍, 尹康, 馬敘, 馬靜云 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)