径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法技术

本发明专利技术提供了一种径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法。本发明专利技术的方法在管坯沿轴向进给的过程中，径向进给单元中各滚轮模具实时进行径向进给，使原始圆截面管坯的截面发生实时变化，从而加工出异形变截面管材，在加工目标零件的过程中灵活可控，只需要各滚轮模具连续进行径向进给动作，不需要复杂工序，不需要大尺寸模具，加工成本低，操作简单，加工效率高。同时，加工管材的状态不同，可以用不同材料的滚轮模具对应加工，且方便拆卸更换。对于制备室温强度较高、塑性较差的管件时，通过将其加热，在材料具备较好的变形能力的情况下完成管材的制备，避免了材料加工种类受限等问题，该发明专利技术扩宽了材料的应用范围，具有较好的生产前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法


[0001]本专利技术涉及一种异形截面管的制备方法，具体涉及采用径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法。

技术介绍

[0002]随着汽车、航空航天工业的迅速发展，对材料的使用性能及可靠性提出了更高的要求。管材相对于板材具有更高的刚度和承弯能力，金属薄壁管的需求不断加大。由于需要满足不同的使用条件，金属薄壁管的形状、材料种类和力学性能等都存在一定差异，其制备方法也各不相同。金属薄壁管常被加工成具有异形截面的管材/管件。根据材料不同，主要分为铝、镁合金管及钢管等。
[0003]对于铝、镁合金异形截面管，通常采用拉拔、挤压等方法制备。拉拔制备的管件，其截面形状与模具形状一致，每道次变形量小、成形道次多，生产效率低，且每次只能成形特定形状尺寸的管件。挤压方法可以制备规则截面和各种非规则截面的管件，但是所制备的管件沿长度方向都是相同的截面形状，无法获得沿长度方向连续变化的截面形状。对于钢管，主要采用拉拔、轧制、卷焊工艺制造。拉拔、轧制主要用于有特殊性能和尺寸要求的管材制备。更多的是采用卷焊的工艺进行大批量制管。UOE成形是一种卷焊制备管材的工艺，先将板材弯曲成C形，随后使用U形模具将坯料弯曲成近U形状，再将U形坯料放入O形模具中制成封闭O形，最后完成管材的焊接和机械扩径动作。该工艺适用于圆截面、定尺寸管件的大批量生产，生产效率高。对于异形截面管件的制备，可以用辊压成形方法，通过若干
[0004]不同形状的辊轮进行一定宽度带材的逐步弯卷，最后形成封闭截面管坯并进行焊接。该工艺可以连续生产具有各种异形截面的管材。但是，该工艺制备的管坯，沿长度方向的截面形状是相同的，无法获得沿长度方向截面形状不断变化的管材。
[0005]综合而言，现有的制备金属管材的工艺，包括拉拔、挤压、卷管焊接(UOE制管、辊压制管)，都只能制备出沿长度方向相同截面形状的管材，无法获得沿长度方向截面形状不断变化的管材。虽然可以通过内高压成形或刚性模具压形等工艺将圆截面的管材进一步加工成截面形状不断变化的管材，但是这些方法属于零件/构件成形方法，生产效率低、制造成本高，不适用于金属管材的大批量连续生产。简要来说，本专利技术制造的管材，是内高压成形或刚性模具成形制造构件时所用的原材料。
[0006]为解决现有的制管工艺无法直接获得沿长度方向截面连续变化的管材、现有管材成形工艺在成形此类零件/构件时存在生产效率低、制造成本高的问题，需要开发一种新的制备轴向变截面管材的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法，以解决现有制管工艺无法直接获得沿长度方向截面连续变化的管材、现有管材成形工艺在成形此类零件/构件时存在生产效率低、制造成本高的问题，从而优化制管工艺，提高制管的生产效率，
降低生产成本，生产出满足不同使用条件的管件。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法包括径向进给单元、夹持单元、轴向送料单元；
[0010]所述径向进给单元包括夹具6、滚轮模具7、推力机构8；滚轮模具7固定在夹具6上，推力机构8推动夹具6和滚轮模具7作径向进给运动；
[0011]所述夹持单元即夹具6；
[0012]所述轴向送料单元包括夹管机构3、卡轮4、导轨5；卡轮4通过连杆固定连接在夹管机构3上，卡轮4与管坯接触，辅助管坯轴向进给，夹管机构3进给时夹紧管坯退回时松开管坯，在导轨4上进行往复运动实现连续送料。
[0013]本专利技术提供了一种径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法，具体包括以下步骤：
[0014]步骤一、异形截面管材特征分析。通过对所需异形截面管材的不同截面形状和尺寸进行分析，根据各截面的等效周长最大值选取原始圆形截面管坯，根据异形截面管材截面的连续变化确定径向进给单元的工作位置及其工作时的动作、工作参数，包括进给距离、进给速度、进给时刻。径向进给单元的进给距离为异形截面管的始末两端等效半径的差值；径向进给单元的进给速度等于上述进给距离除以预计的加工时间；若异形截面管为连续变截面管(如本方法中的图2图3所示)，则径向进给单元的进给时刻即为加工开始时刻；若异形截面管一部分为等截面管，另一部分为连续变截面管，则径向进给单元的进给时刻为等截面部分长度除以管材的送料速度。
[0015]步骤二、模具工装设计加工。根据步骤一中对各截面的分析结果，设计径向进给单元中各零件的形状及尺寸并加工。进给单元的组成部件个数可根据异形截面管的棱面个数进行调整，如本方法中的图2图3所示为加工四个棱面的异形截面管，则进给单元有四个组成部件。
[0016]步骤三、原始管坯的装配与定位。将步骤二中设计加工的径向进给单元的各零件固定到夹持单元上。将步骤一中所选取的管坯置于轴向送料单元与径向进给单元中夹紧定位，使管坯两端处于同一直线上。
[0017]步骤四、异形截面管材连续挤压成形。轴向送料单元将管坯向前推送，径向进给单元由初始位置开始按照步骤一中确定的参数带动各滚轮进行径向进给，使圆截面管坯的截面发生连续变形，得到所需的异形截面管材。
[0018]步骤五、取出异形截面管材。径向挤压单元退回到初始位置，轴向送料单元退回，取出成形后的异形截面管材。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020](1)本专利技术通过采用径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法，在管坯沿轴向进给的过程中，径向进给单元中各滚轮模具实时进行径向进给，使原始圆截面管坯的截面发生实时变化，从而加工出异形变截面管材，在加工目标零件的过程中灵活可控，只需要各滚轮模具连续进行径向进给动作，不需要复杂工序，不需要大尺寸模具，加工成本低，操作简单，加工效率高。
[0021](2)本专利技术通过采用径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法，可方便拆卸模具，
在加工不同截面形状管材时，只需更换相应滚轮模具，不需要拆卸整套模具，通过径向运动的不同组合方式，在不更换模具的情况下可以加工出不同截面形状的异形截面管材，方便快捷，简单高效，加工范围广。
[0022](3)本专利技术通过采用径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法，根据加工管材的状态不同，可以用不同材料的滚轮模具对应加工，且方便拆卸更换，对于目标零件表面要求较高时，通过更换滚轮模具的材料种类，如替换成柔性模具，提高成形后的零件表面质量，从而避免后续的表面处理工作，缩短挤压成形工艺链的同时降低生产成本。
[0023](4)本专利技术通过采用径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法，制备室温强度较高、塑性较差的管件时，可以通过将其加热，在材料具备较好的变形能力的情况下完成管材的制备，避免了材料加工种类受限等问题，该专利技术扩宽了材料的应用范围，具有较好的生产前景。
附图说明
[0024]图1为本专利技术径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法的结构示意图；
[0025]图2为图1中A
‑
A的结构示意图；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种径向连续挤压制备轴向变截面管材的方法，该方法所用的系统包括径向进给单元、夹持单元和轴向送料单元；所述径向进给单元包括夹具(6)、滚轮模具(7)和推力机构(8)；滚轮模具(7)固定在夹具(6)上，推力机构(8)推动夹具(6)和滚轮模具(7)作径向进给运动；所述夹持单元即夹具(6)；所述轴向送料单元包括夹管机构(3)、卡轮(4)和导轨(5)；卡轮(4)通过连杆固定连接在夹管机构(3)上，卡轮(4)与管坯接触，辅助管坯轴向进给，夹管机构(3)进给时夹紧管坯，退回时松开管坯；夹管机构(3)在导轨(5)上进行往复运动实现连续送料；步骤如下：步骤一、确定异形截面管材特征；通过对所需异形截面管材的不同截面形状和尺寸进行分析，根据各截面的等效周长最大值选取原始圆形截面管坯，根据异形截面管材截面的连续变化确定径向进给单元的工作位置及其工作时的动作、工作参数，包括进给距离、进给速度、进给时刻；径向进给单元的进给距离为异形截面管材的始末两端等效半径的差值；径向进给单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩，阮祥钢，何祝斌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：