一种金属波纹管成形装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属波纹管成形装置与方法，其解决了现有结构设计不合理，存在装置结构复杂、成本高，加工工艺复杂且能耗高成本高、成品管壁厚减薄较大且质量不易控制、生产效率低的技术问题，本发明专利技术提供一种金属波纹管成形装置，包括配套的上压板、下垫板、上压头和下压头；上压板、下垫板之间设有分瓣凹模、凹模固定板和下压板，分瓣凹模通过凹模固定板固定于下垫板上，下压板的上端向内弯折倒扣在凹模固定板的边缘上；上压板和下垫板中间分别设有相连通的第一中心孔和第二中心孔，第一中心孔的中轴线、第二中心孔的中轴线和分瓣凹模的型腔中轴线重合；同时还提供其方法，可广泛应用于波纹管精密制造领域。

A Metal Bellows Forming Device and Method

The invention discloses a metal bellows forming device and method, which solves the technical problems of unreasonable structure design, complex structure, high cost, complex processing technology, high energy consumption, large wall thickness thinning of finished pipe, difficult quality control and low production efficiency. The invention provides a metal bellows forming device, including matching upper pressure plate, and a metal bellows forming device. The upper pressing plate, the upper pressing head and the lower pressing head are arranged between the upper pressing plate and the lower pressing plate, and the dividing die is fixed on the lower pressing plate through the fixed plate of the concave die, and the upper end of the lower pressing plate is bent inward and buckled on the edge of the fixed plate of the concave die; the upper pressing plate and the lower pressing plate are respectively provided with the first central hole and the second central hole connected with each other, and the middle of the first central hole. The axis, the central axis of the second central hole and the central axis of the cavity of the split die coincide, and the method is also provided, which can be widely used in the field of precision manufacturing of bellows.

【技术实现步骤摘要】
一种金属波纹管成形装置与方法
本专利技术属于波纹管精密制造领域，具体涉及一种金属波纹管成形装置与方法。
技术介绍
金属波纹管是一种具有挠性、薄壁和横向波纹的管壳零件，既具有弹性特性又具有密封性能，同时在轴向力、横向力、弯矩作用下允许产生较大的变形，兼具较大的强度和柔性特点以及在循环应力作用下较高的抗疲劳性能。金属波纹管广泛应用于机械、仪表、化工、石油、电力、供热、船舶、核工业、航空航天等各工业部门。金属波纹管的制造方法主要包括液压成形、机械冷成形(包括滚压、胀压和旋压成形)、焊接成形、超塑性成形等。液压成形需要高压源且需要很好密封，制造成本高；机械冷成形技术存在模具与设备结构复杂、废品率高、成本高、壁厚减薄较大且质量不易控制等不足；焊接成形技术存在工序长，成形的波纹管强度较低、疲劳性能较差且不能承受内压，不能作为膨胀节柔性段；超塑性成形技术由于工序复杂、加工周期长、能耗高、生产效率低，一般仅用于难变形金属波纹管制造。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的缺点和不足，根据金属材料力学原理，提出了一种装置结构简单、具有设备吨位要求低、成本低、金属波纹管成形制作低成本、省时省力、管件壁厚均匀、显著降低金属波纹管的制作加工成本，且生产加工效率显著提高的金属波纹管成形装置与方法。为此，本专利技术提供一种金属波纹管成形装置，包括配套的上压板、下垫板，上压板、下垫板之间还设有分瓣凹模、凹模固定板和下压板，下垫板的上表面中心向内凹陷形成凹槽，分瓣凹模通过凹模固定板固定并置于下垫板上的凹槽内，下压板的上端向内弯折倒扣在凹模固定板的边缘上；上压板和下垫板中间分别设有相连通的第一中心孔和第二中心孔，第一中心孔的中轴线、第二中心孔的中轴线和分瓣凹模的型腔中轴线重合；其还设有上压头和下压头，上压头的下端穿过上压板的第一中心孔与上压板可拆卸连接，并可在上压板第一中心孔内上下移动；下压头的上端穿过下垫板的第二中心孔与下垫板可拆卸连接，并可在下垫板的第二中心孔内可上下移动；上压板下端部沿着第一中心孔向下凸出，且位于第一中心孔下端处的上压板位于分瓣凹模的型腔内，上压板与凹模固定板通过螺栓和可调节装置进行可调节固定连接。优选的，可调节装置包括垫片A、弹簧和垫片B，螺栓的螺杆从凹模固定板的底部向上依次贯穿凹模固定板和上压板后通与其匹配的螺母进行固定连接，螺母的下表面与上压板的上表面之间的螺杆上还依次紧密贯穿连接垫片A、弹簧和垫片B，弹簧通过螺母、垫片A和垫片B将其压缩变形产生的压力施加在上压板上，并将其产生的轴向压力传递到分瓣凹模的型腔内的管件上。优选的，上压头的下端还连接设有镶嵌冲头，镶嵌冲头通过过盈配合与上压头的下端连接组成一个整体结构。优选的，下压板的下端与压力机工作台固定连接，并将下垫板也固定在压力机工作台上。优选的，上压板与凹模固定板通过四个沿着上压板的四周均匀分布的螺栓和可调节装置进行可调节固定连接。优选的，分瓣凹模的型腔内设有多个型腔；分瓣凹模的型腔从下到上依次设有一号型腔、二号型腔、三号型腔。优选的，分瓣凹模、下压头和镶嵌冲头的材质均为钢Cr12MoV，并均进行淬火处理制成。一种金属波纹管成形方法，使用上述任何一项的一种金属波纹管成形装置，包括以下步骤：步骤一：将上压头和镶嵌冲头一整体结构在压力机的驱动下一起上行至镶嵌冲头的底部高于分瓣凹模上表面时停止，并驱动上压板上行至其底部低于分瓣凹模上表面高度位置时停止；步骤二：将待加工的管件放置于分瓣凹模中后，其外壁与分瓣凹模通过小间隙配合，管件的底端高于下垫板的上表面；将软模放置于待加工的管件的型腔内：软模上端面高于分瓣凹模的一号型腔顶部且高于分瓣凹模的二号型腔底部处，软模下端面低于分瓣凹模的一号型腔底部；随后将下冲头穿过下垫板的第二中心孔放置于待加工的管件内部，且高于待加工的管件底端处，同时上压板的下端将压力施加在待加工的管件的顶端后；步骤三：再通过压力机以一定的速度向下驱动运行上压头和镶嵌冲头一整体结构向下快速运动，待镶嵌冲头的底部距离软模上端面附近位置时，降低压力机向下驱动上压头和镶嵌冲头一整体结构向下运动速度，迫使软模在压力作用下发生弹性变形，待加工的管件在下压板提供的轴向压力和软模提供的径向压力同时双向作用下向分瓣凹模的一号型腔内流动，继续施加压力使得管件下部外表面与所述分瓣凹模的一号型腔贴合，并保压后，在管件的下部获得第一个波形；步骤四：压力机上行带动上压头和镶嵌冲头一整体结构一起上行到分瓣凹模的三号型腔内且高于三号型腔底部位置处停止，此时软模由于外载荷去除、自动恢复成原始形状；步骤五：下压头在液压缸的驱动下开始上行，推动软模上行至软模的上端面距离镶嵌冲头的下端面1-2mm处时停止；步骤六：重复步骤三，成形出第二个波形。优选的，步骤一中，驱动上压板上行至其底部低于分瓣凹模上表面的高度5-10mm的位置时停止；步骤二中，将软模放置于待加工的管件的型腔内：软模上端面高于分瓣凹模的一号型腔顶部且高于分瓣凹模的二号型腔底部1-2mm处，随后将下冲头穿过下垫板的第二中心孔放置于待加工的管件内部，且高于待加工的管件底端1-2mm处；步骤三中，再通过压力机以200mm/min的速度向下驱动运行上压头和镶嵌冲头一整体结构向下快速运动，待镶嵌冲头的底部距离软模上端面1-2mm位置时，降低压力机向下驱动上压头和镶嵌冲头一整体结构向下运动速度至10-50mm/min，迫使软模在压力作用下发生弹性变形。优选的，还包括步骤七：反复重复步骤四、步骤五，获得其余波形。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的金属波纹管成形方法，提出采用软模成形方法制造金属波纹管，具体采用局部分段成形、分段补料技术相结合：即在轴向补料的同时首先成形一个波形结构，然后在轴向补料的同时再成形第二个波形结构，以此类推成形所有波形结构。该技术方法由于采用局部变形方式，同时采用了轴向加载补料装置设计，进一步降低了成形过程中管件壁厚的减薄，所有成形管件具有波形尺寸精度高、壁厚分布均匀、壁厚减薄量小等特点。(2)本专利技术采用局部分段成形、分段补料技术，已成形波结构形对即将成形波形结构影响较小，因此采用该技术可以在一个管件上成形具有不同的波形结构，可满足不同金属波纹管的波纹形状的加工需求，可应用范围广，这是现有技术中一次成形技术所无法实现的。(3)本专利技术提供一种用于金属波纹管成形装置与方法，具有设备吨位要求低、管件壁厚均匀、模具结构简单、成本低等优点；使波纹管便于加工，操作使用方便，显著节省金属波纹管的制作加工成本，显著提高生产加工效率。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2为图1中进行金属波纹管一号型腔成形时装置的结构示意图；图3是图1中进行金属波纹管二号型腔成形时装置的结构示意图。图中标记：1.上压头，2.镶嵌冲头，3.下压头，4.上压板，5.下垫板，6.分瓣凹模，7.软模，8.管件，9.凹模固定板，10.螺母，11.垫片A，12.螺栓，13.弹簧，14.垫片B，15.下压板，16.一号型腔，17.二号型腔，18.三号型腔。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以助于理解本专利技术的内容。本专利技术中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的方法；所使用的原料和装置，如无特殊规定，均为常规的市售产品。如图1-图3所示，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属波纹管成形装置，其特征在于，包括配套的上压板(4)、下垫板(5)，所述上压板(4)、下垫板(5)之间还设有分瓣凹模(6)、凹模固定板(9)和下压板(15)，所述下垫板(5)的上表面中心向内凹陷形成凹槽，所述分瓣凹模(6)通过所述凹模固定板(9)固定并置于所述下垫板(5)上的凹槽内，所述下压板(15)的上端向内弯折倒扣在所述凹模固定板(9)的边缘上；所述上压板(4)和下垫板(5)中间分别设有相连通的第一中心孔和第二中心孔，所述第一中心孔的中轴线、所述第二中心孔的中轴线和所述分瓣凹模(6)的型腔中轴线重合；其还设有上压头(1)和下压头(3)，所述上压头(1)的下端穿过所述上压板(4)的第一中心孔与所述上压板(4)可拆卸连接，并可在所述上压板(4)第一中心孔内上下移动；所述下压头(3)的上端穿过所述下垫板(5)的第二中心孔与所述下垫板(5)可拆卸连接，并可在所述下垫板(5)的第二中心孔内可上下移动；所述上压板(4)下端部沿着所述第一中心孔向下凸出，且位于所述第一中心孔下端处的所述上压板(4)位于所述分瓣凹模(6)的型腔内，所述上压板(4)与所述凹模固定板(9)通过螺栓(12)和可调节装置进行可调节固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种金属波纹管成形装置，其特征在于，包括配套的上压板(4)、下垫板(5)，所述上压板(4)、下垫板(5)之间还设有分瓣凹模(6)、凹模固定板(9)和下压板(15)，所述下垫板(5)的上表面中心向内凹陷形成凹槽，所述分瓣凹模(6)通过所述凹模固定板(9)固定并置于所述下垫板(5)上的凹槽内，所述下压板(15)的上端向内弯折倒扣在所述凹模固定板(9)的边缘上；所述上压板(4)和下垫板(5)中间分别设有相连通的第一中心孔和第二中心孔，所述第一中心孔的中轴线、所述第二中心孔的中轴线和所述分瓣凹模(6)的型腔中轴线重合；其还设有上压头(1)和下压头(3)，所述上压头(1)的下端穿过所述上压板(4)的第一中心孔与所述上压板(4)可拆卸连接，并可在所述上压板(4)第一中心孔内上下移动；所述下压头(3)的上端穿过所述下垫板(5)的第二中心孔与所述下垫板(5)可拆卸连接，并可在所述下垫板(5)的第二中心孔内可上下移动；所述上压板(4)下端部沿着所述第一中心孔向下凸出，且位于所述第一中心孔下端处的所述上压板(4)位于所述分瓣凹模(6)的型腔内，所述上压板(4)与所述凹模固定板(9)通过螺栓(12)和可调节装置进行可调节固定连接。2.根据权利要求1所述的一种金属波纹管成形装置，其特征在于，所述可调节装置包括垫片A(11)、弹簧(13)和垫片B(14)，所述螺栓(12)的螺杆从所述凹模固定板(9)的底部向上依次贯穿所述凹模固定板(9)和所述上压板(4)后通与其匹配的螺母(10)进行固定连接，所述螺母(10)的下表面与所述上压板(4)的上表面之间的螺杆上还依次紧密贯穿连接所述垫片A(11)、所述弹簧(13)和所述垫片B(14)，所述弹簧(13)通过所述螺母(10)、所述垫片A(11)和所述垫片B(14)将其压缩变形产生的压力施加在所述上压板(4)上，并将其产生的轴向压力传递到所述分瓣凹模(6)的型腔内的管件(8)上。3.根据权利要求1所述的一种金属波纹管成形装置，其特征在于，所述上压头(1)的下端还连接设有镶嵌冲头(2)，所述镶嵌冲头(2)通过过盈配合与所述上压头(1)的下端连接组成一个整体结构。4.根据权利要求1所述的一种金属波纹管成形装置，其特征在于，所述下压板(15)的下端与压力机工作台固定连接，并将所述下垫板(5)也固定在所述压力机工作台上。5.根据权利要求1所述的一种金属波纹管成形装置，其特征在于，所述上压板(4)与所述凹模固定板(9)通过四个沿着所述上压板(4)的四周均匀分布的螺栓(12)和可调节装置进行可调节固定连接。6.根据权利要求1所述的一种金属波纹管成形装置，其特征在于，所述分瓣凹模(6)的型腔内设有多个型腔；所述分瓣凹模(6)的型腔从下到上依次设有一号型腔(16)、二号型腔(17)、三号型腔(18)。7.根据权利要求1所述的一种金属波纹管成形装置，其特征在于，所述分瓣凹模(6)、下压头(3)和镶嵌冲头(2)的材质均为钢Cr12MoV，并均进行淬火处理制成。8.一种金属波纹管成形方法，其特征在于，使用权利要求1-6任何一项所述的一种金属波纹管成形装置，包括以下步骤：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传杰，张鹏，陈刚，栾冬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37