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1、(10)申请公布号 CN 104128421 A (43)申请公布日 2014.11.05 C N 1 0 4 1 2 8 4 2 1 A (21)申请号 201410374617.X (22)申请日 2014.07.31 B21D 26/02(2011.01) (71)申请人上海永太汽车零部件厂 地址 202156 上海市崇明县北新公路418号 (72)发明人朱伟成 (74)专利代理机构上海德昭知识产权代理有限 公司 31204 代理人郁旦蓉 (54) 发明名称 内高压成形设备 (57) 摘要 本发明提供一种内高压成形设备，用于在管 材中充入高压液体时使管材中间部分膨胀成预定 形状的制件，其。
2、特征在于，包括：管材模具，含有 闭合在一起形成为具有预定形状的模腔的左凹模 和右凹模；分别与管材两端的开口相匹配，并将 管材向中间推送的两个冲头，两个冲头中至少有 一个向管材中充入高压液体；驱动左凹模与右凹 模闭合形成模腔，并且向冲头施加压力以使其保 持与管材两端的开口密封的驱动装置，其中，左凹 模与右凹模都具有密封容纳管材和冲头的密封容 纳腔。本发明将上下合模改为左右合模，所以不需 要上下合模压床，因此大幅度减少了管材内高压 成形设备的投资。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 。
3、附图4页 (10)申请公布号 CN 104128421 A CN 104128421 A 1/1页 2 1.一种内高压成形设备，用于在管材中充入高压液体时使管材中间部分膨胀成预定形 状的制件，其特征在于，包括： 管材模具，含有闭合在一起形成为具有所述预定形状的模腔的左凹模和右凹模； 分别与所述管材两端的开口相匹配，并将所述管材向中间推送的两个冲头，两个所述 冲头中至少有一个向所述管材中充入所述高压液体； 驱动所述左凹模与所述右凹模闭合形成所述模腔，并且向所述冲头施加压力以使其保 持与所述管材两端的所述开口密封的驱动装置， 其中，所述左凹模与所述右凹模都具有密封容纳所述管材和所述冲头的密封容纳腔。
4、。 2.根据权利要求1所述的内高压成形设备，其特征在于： 其中，所述驱动装置具有第一油缸，用于推动左右凹模闭合。 3.根据权利要求1所述的内高压成形设备，其特征在于： 其中，所述驱动装置具有两个第二油缸，分别用于推动两个所述冲头进行所述推送。 4.根据权利要求1所述的内高压成形设备，其特征在于： 其中，所述冲头与所述管材相接的一端分为前段和后段，所述前段的直径与所述管材 的内径相匹配，能够伸入所述管材的内部，所述后段的直径与所述管材的外径相等，在所述 前段和所述后段相连接的连接处形成与所述管材的端面相匹配的台阶。 5.根据权利要求1所述的内高压成形设备，其特征在于，还具有： 与所述冲头相连通的。
5、液体高压源，用于提供高压液体。 6.根据权利要求1所述的内高压成形设备，其特征在于，还具有： 在制造完成后将制成的所述制件从管材模具中拆卸下来的卸料机构。 7.一种利用权利要求1至6中任意一项所述的内高压成形设备制备内高压形成件的方 法，其特征在于，包括以下步骤： 上样，将管材置于左右凹模之间，使左右凹模合严，冲头与管密封； 升压，采用所述冲头向管腔内注入液体，升高管腔内的压力； 成形，当管腔内的液体压力达到预定范围时，推动所述冲头向凹模方向送料，在送料的 同时保持液体压力在所述预定范围内，直至所述管材充满所述凹模，停止加压，制得所述制 件。 8.如权利要求7所述的方法，其特征在于： 其中，所。
6、述制件的膨胀范围是10mm至500mm。 9.如权利要求7所述的方法，其特征在于： 其中，所述压力的范围是10Mpa至100Mpa。 权 利 要 求 书CN 104128421 A 1/4页 3 内高压成形设备 技术领域 0001 本发明涉及一种内高压成型设备，属于机械制造领域。 背景技术 0002 目前常规的管材内高压成形用设备都是由上下方向，即、沿制件半径方向,动作 的合模压床；可以上下开模的模具；能封闭制件内液体并从模具两端往里送料的送料机 构；往制件的高压供给系统等几大部件组成。为了封住制件腔内的高压液，必须牢牢合严上 下模具，才能保证封闭住制件内液体不外溢、不降压，才能保证制件形状。。
7、所以要用足够吨 位的压床。 0003 比如加工钢管直径62毫米的轿车发动机托架的内高压成形设备，国内外都用 3000吨左右的合模压床。如果想用目前常规内高压成形技术，加工直径245毫米左右钢管， 将中间部份涨大到直径390毫米左右， 0004 用目前常规的内高压成形技术，如果我们要将直径245毫米的钢管31，将中间部 份涨大到直径390毫米，需要图7中的下模32，上模33，冲头34，10000吨油压机35，100Mp 左右的液体高压源36，推动冲头34往中间送料的油缸37。其中投资最大的是10000吨油 压机。 0005 要用10000吨左右的合模压床。投资很大，阻碍了内高压成形这一先进技术的。
8、推 广应用。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种能够在不使用大型油压机的情况下制造内高压成形件 的设备及方法。 0007 为达到这一目的，本发明采用了如下技术方案： 0008 一种内高压成形设备，用于在管材中充入高压液体时使管材中间部分膨胀成预定 形状的制件，其特征在于，包括：管材模具，含有闭合在一起形成为具有预定形状的模腔的 左凹模和右凹模；分别与管材两端的开口相匹配，并将管材向中间推送的两个冲头，两个冲 头中至少有一个向管材中充入高压液体；驱动左凹模与右凹模闭合形成模腔，并且向冲头 施加压力以使其保持与管材两端的开口密封的驱动装置，其中，左凹模与右凹模都具有密 封容纳管材和冲头的密。
9、封容纳腔。 0009 另外，本发明的内高压成形设备，还可以具有这样的特征： 0010 其中，驱动装置具有第一油缸，用于推动左右凹模闭合。 0011 另外，本发明的内高压成形设备，还可以具有这样的特征： 0012 其中，驱动装置具有两个第二油缸，分别用于推动两个冲头进行推送。 0013 另外，本发明的内高压成形设备，还可以具有这样的特征： 0014 其中，冲头与管材相接的一端分为前段和后段，前段的直径与管 材的内径相匹 配，能够伸入管材的内部，后段的直径与管材的外径相等，在前段和后段相连接的连接处形 说 明 书CN 104128421 A 2/4页 4 成与管材的端面相匹配的台阶。 0015 另。
10、外，本发明的内高压成形设备，还可以具有这样的特征：还具有与冲头相连通的 液体高压源，用于提供高压液体。 0016 另外，本发明的内高压成形设备，还可以具有这样的特征： 0017 在制造完成后将制成的制件从管材模具中拆卸下来的卸料机构。 0018 一种利用上述任意一项的内高压成形设备制备内高压形成件的方法，其特征在 于，包括以下步骤：上样，将管材置于左右凹模之间，使左右凹模合严，冲头与管密封；升 压，采用冲头向管腔内注入液体，升高管腔内的压力；成形，当管腔内的液体压力达到预定 范围时，推动冲头向凹模方向送料，在送料的同时保持液体压力在预定范围内，直至管材充 满凹模，停止加压，制得制件。 0019。
11、 另外，本发明所提供的制造方法，还可以具有这样的特征： 0020 其中，制件的膨胀范围是10mm至500mm。 0021 另外，本发明所提供的制造方法，还可以具有这样的特征： 0022 其中，压力的范围是10Mpa至100Mpa。 0023 发明作用与效果 0024 根据本发明的内高压成形设备，由于本发明的内高压成形设备，将上下合模改为 左右合模，所以不需要上下合模压床，因此大幅度减少了管材内高压成形用设备的投资，为 内高压成形这一先进技术的推广应用开创了广阔前景。 附图说明 0025 图1是本发明的内高压成形设备的结构示意图； 0026 图2是本发明的内高压成形设备增加卸料机构后的结构示意图。
12、； 0027 图3是图2中A区域的局部放大图； 0028 图4是本发明的内高压成形设备制造的制件在制造完成前后的对照图； 0029 图5是上下分模和本发明的内高压成形设备制造的制件的投影面积图； 0030 图6是上下分模和左右分模的模具与管材之间的接触方式示意图； 0031 图7是现有技术的内高压成形设备的结构示意图。 具体实施方式 0032 本实施例中所说的上下分模是指模具的两半是沿制件半径方向闭合。 0033 本实施例中所说的左右分模是指模具的两半沿制件回转中心线 方向闭合。 0034 以下结合附图来说明本发明的具体实施方式 0035 图1是本发明的内高压成形设备的结构示意图，图2是本发明。
13、的内高压成形设备 增加卸料机构后的结构示意图，如图1和图2所示，内高压成形设备10具有左凹模42；右 凹模48；冲头43；第一油缸44；第二油缸45；第三油缸46；液体高压源47。 0036 左凹模42和右凹模48闭合后内部会形成一个完整的空腔，空腔的形状如图6b中 所示，是一个膨胀的圆柱体的形状。管材41置于左凹模42和右凹模48中间。 0037 两个第一油缸44分别位于左凹模42和右凹模48的两侧，推动左凹模42和右凹 模48向中间闭合。 说 明 书CN 104128421 A 3/4页 5 0038 两个冲头43分别穿过左凹模42和右凹模48内部的圆形孔道与管材41的两端相 连接，如图3。
14、所示，冲头43的前端具有台阶形的结构，前段较细，刚好与管材41的内径相吻 合；后段较粗，直径与左凹模42和右凹模48内部的圆形孔道的内径相吻合，在油缸的压力 的作用下，达到封闭的效果。冲头43的内部具有让高压液体通过的通道，从而向管材中充 入高压液体。 0039 两个液体高压源47分别与两个冲头43相接通，向冲头内提供高压液体。液体高 压源可以选用多种现有的商品化的液体高压源。只要其能够提供制造所需的压力即可。本 实施例中采用的是能提供100Mpa压力的液体高压源。 0040 两个第二油缸45分别位于两个冲头43的两侧，推动冲头43向前运动，从而推紧 管材41的两端，使管材41的两端封闭。此外。
15、，在管材膨 胀的过程中，推动冲头43还具有 能够向中间送料的作用，使管材两端的材料向模具中间运动，以配合管材中部膨胀的需要。 0041 当管材41内充入高压液体后，管材中部膨胀，在空腔的限制下形成规则的中间膨 大的形状。 0042 如图4所示，图4中h1h2245毫米用本实施例的内高压成形技术，如果我们 同样要将图4a中直径h1245毫米的钢管，将中间部份涨大到直径h3390毫米，需要图 1中的左凹模42和右凹模48，能将左右凹模往中间送进，并能将左右凹模合严的油缸44，能 往中间送料并能封住高压液体的冲头43，100Mp左右的液体高压源47，推动冲头43往中间 送料的油缸45。还要夹住产品，。
16、让产品从左、右凹模脱开的油缸46。整个设备不需要投资 很大的10000吨油压机。 0043 内高压成形设备10的左右分模内高压成形时所需的合模力只有目前常规的上下 分模内高压成形时所需合模力的7分之1左右。合模力应该等于制件在合模方向上的投影 面积乘以制件施加于模具表面的压强，我们假设无论上下分模还是左右分模，制件施加于 模具表面的压强相等。则有： 0044 F1S1xP 0045 F2S2xP 0046 F2/F1S2/S172316/5170901/7.15 0047 式中： 0048 F1上下分模内高压成形时所需合模力； 0049 F2左右分模内高压成形时所需合模力； 0050 S1上下。
17、分模时，制件49在合模方向上的投影面积，如图5a所示, 用传统设备 制造的管材41制造制件49时在合模方向上的投影面积S1是517090mm 2 ； 0051 S2左右分模内高压成形时，制件49在合模方向上的投影面积，如图5b所示，用 本发明的设备制造制件49时，在合模方向上的投影面积S2是72316mm 2 ； 0052 P制件43施加于模具表面的压强。 0053 如图6a所示，目前现有的上下分模内高压成形时，如果合模力量不足，制件和凹 模之间会产生间隙，冲头43和制件之间也会出现缝隙，冲头43就不能封住100Mp左右的高 压液体，内高压成形就无法进行。而本实施例中左右分模内高压成形时，即使。
18、出现左右封模 力量不足，因为凹模内部容纳管材41两端的圆形孔道的管腔是与管材直径相同的整圆，制 件在管腔中的部分不能往外变形，冲头也能牢牢封住100Mp左右的高压液体。所以左右分 说 明 书CN 104128421 A 4/4页 6 模内高压成形时，还可以进一步降低合模力。 0054 使用目前常规的上下分模内高压成形设备时，因为模具被装在压床上，安装管材 41和取出制成后的制件49比较困难，尤其是取出制件49时，由于制件49是圆柱形，有一半 会贴合在下凹模之中，露在外面的部分是圆柱形纵向的半个弧面，并且制件49四周会与下 凹模贴紧，没有缝隙，因此没有合适的施力点，取出十分困难。而本实施例左右分。
19、模内高压 成形时，因为模具上下没有压床，按装管材41和取出制成后的制件49都比较方便，尤其是 取出时，由于圆柱纵向有一半露在外面，方便施力夹取。 0055 以下介绍使用内高压成形设备10制造制件49的过程 0056 如图2所示，首先将第一油缸44，第二油缸45，第三油缸46退到后面位置。将制 件41放到左、右凹模中间位置，开动第一油缸44，使左右凹模合严，开动第二油缸45，到冲 头43台阶碰上制件41为止。打开高压油源46向制件内腔注入高压油，当制件41内液体 压力达到60Mpa时，第二油缸45开始送料。一边送料，一边补充制件41内液体压力，让液 体压力始终保持在60Mpa，一直到制件材料充满。
20、凹模型腔为止。判断制件材料充满凹模型腔 的条件是送料长度，当两侧的送料长度达到75毫米时，制件材料充满凹模型腔。撤去压力， 开动第一油缸44，使左、右凹模42分离开一定距离，开动卸料机构，即第三油缸46和推杆， 第三油缸46推动前端的推杆使之夹紧制件41，然后继续开动第一油缸44，使左、右凹模42 退到后面位置，成最大开启状态。取出制件41。完成一个制件的加工程序。 0057 实施例作用与效果 0058 根据本发明的实施例所提供的左右分模管材内高压成形技术，具有设备投资少， 估计只有目前常规上下分模内高压成形技术设备投资的十分之一左右。因为用整圆凹模和 冲头来封闭高压油，所以使用过程中对制件内。
21、腔高压液体密封可靠。因为模具上方没有装 置，所以按装制件和取出制件方便。经济和绿色环保效果十分明显。 0059 在本实施例中的膨胀直径h3390毫米的条件下，制件41内液体压力达到 60Mpa，实际上在5070Mpa的范围内均可实施。此外，在其它实施方式下，可以根据管材 的材料、壁厚，延展性，所需的不同 的膨胀直径等具体参数进行选择，使用其它种类的管材 时，可通过具体的实验来确定液体压力的参数。 0060 送料长度可以在70-80mm范围内进行选择，当使用其它材料或者想得到不同的膨 胀直径时，送料长度也同样通过具体实施时的试制来确定。 0061 本发明所提供的内高压成形设备，更换不同大小的模具。
22、后，能够广泛适用于膨胀 范围在10mm至500mm的管材，均能够达到节省成本的目的。尤其是对大尺寸的管材，因为 越大型的管材，所需的油压机的压力越大，成本也越高。 0062 为适应各种膨胀范围的管材，管材内部的压力的范围可以在10Mpa至100Mpa的范 围内进行调整。如果管材的直径特别大，或者材料性质更坚韧，也可以采用更高的压力进行 制备。 0063 上述实施方式作为本发明的优选实例，并不用来限制本发明的保护范围。 说 明 书CN 104128421 A 1/4页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104128421 A 2/4页 8 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104128421 A 3/4页 9 图5 图6 说 明 书 附 图CN 104128421 A 4/4页 10 图7 说 明 书 附 图CN 104128421 A 10 。