一种大直径波纹管振动成形装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106040811A(43)申请公布日2016.10.26(21)申请号201610551838.9(22)申请日2016.07.14(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人曹秒艳赵长财董国疆左苗苗王鹏(74)专利代理机构秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙)13116代理人崔凤英(51)Int.Cl.B21D15/06(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图4页(54)发明名称一种大直径波纹管振动成形装置及方法(57)摘要本发明公开一种大直径波纹管振动成形装置及方法，其成形装置主要由芯轴、波纹芯模、连接盘、成形轮、支撑架、振动装置等组成。波纹芯模套装于芯轴上，并通过芯轴底部法兰和端部连接盘连接成一个整体模具。管坯套装于波纹芯模外面，在管坯的两个端部设有左、右端夹爪，成形轮分布于管坯外侧。夹爪夹紧管坯后，开始绕轴心旋转，成形轮上施加振动激励，然后成形轮对管坯进行径向与轴向进给。本发明综合现有各成形工艺方法，通过采用振动激励装置有效降低了金属管坯与成形模具间的摩擦力，并且当施加高频振动激励时，可以使金属管坯变形抗力降低、抑制管坯起皱及破裂的产生和发展，保证大波高波纹管尺寸的精确性，使成形工件的表面光洁度增加。CN106040811ACN106040811A权利要求书1/2页1.一种大直径波纹管振动成形装置，其特征在于，主要由芯轴、波纹芯模、连接盘、成形轮、支撑架、振动装置组成，所述波纹芯模套装于芯轴上，并通过芯轴和连接盘连接成一个整体模具，在管坯的两个端部具有夹持固定用的夹爪，所述成形轮安装在支撑架上并分布于管坯外侧，所述振动装置安装在支撑架尾部；所述波纹芯模的波纹型面由多个间距相同的波纹组成，所述波纹芯模的波纹型面与成形波纹管内表面波纹型面相吻合，所述成形轮的外轮廓曲面与成形波纹管的波纹相配合，成形时启动振动装置并通过成形轮对管坯表面施加径向振动激励，成形轮先径向进给，当成形轮与波纹芯模的波纹共同作用使管坯形成波纹后，再进行轴向移动，直至一个波纹完成，然后径向退出，轴向进给一个波纹间距后进行下一个波纹的成形，如此循环直至所有波纹成形完毕。2.根据权利要求1所述的一种大直径波纹管振动成形装置，其特征在于，所述芯轴一端部带有法兰，法兰上加工有通孔，另一端部加工有螺纹孔，且沿轴向加工有一平面，该平面由芯轴头部一直贯穿至法兰根部；所述波纹芯模可根据需要沿轴向分成三块或三块以上的分瓣结构，每块芯模瓣两端均开有螺纹孔，其中一块芯模瓣为底部平面、两平行侧面、顶部波纹型面，所述芯模瓣的底部平面与芯轴平面相接触。3.根据权利要求1或2所述的一种大直径波纹管振动成形装置，其特征在于，所述波纹芯模的波纹由三段圆弧组成，分别为顶部圆弧段和两个相同的根部圆弧段。4.根据权利要求1或2所述的一种大直径波纹管振动成形装置，其特征在于，所述成形轮沿水平或者垂直方向对称布置在管坯外侧。5.根据权利要求1或2所述的一种大直径波纹管振动成形装置，其特征在于，所述夹爪包括左端夹爪、右端夹爪，共有4个左端夹爪和4个右端夹爪分别均布于管坯的左端和右端；所述左端夹爪带有凸台，内表面为圆弧形，所述凸台用于在管坯受到左端夹爪夹紧时使管坯左端向管内弯曲扣住波纹芯模端部以增加管坯夹持的稳定性；所述右端夹爪内表面呈V形；与管坯接触的夹爪内表面均加工有增加摩擦系数的沟槽；波纹管成形时，左端夹爪夹紧管坯并带动管坯旋转，右端夹爪夹紧管坯同时施加一轴向拉力以避免波纹成形时管坯表面失稳起皱。6.根据权利要求1或2所述的一种大直径波纹管振动成形装置，其特征在于，所述振动装置可采用下列形式之一：机械振动、超声振动、液压振动、气压振动，其振动频率为10Hz～20kHz，振幅为2～50μm。7.一种大直径波纹管振动成形方法，包括以下具体步骤：(1)将芯轴、波纹芯模通过螺钉及连接盘装配成一个整体模具；(2)将管坯套进波纹芯模外侧，管坯内表面与波纹芯模外表面接触，管坯左端部超出波纹芯模端部10～40mm；(3)将装配好管坯的模具放入张开的左、右端夹爪中，左端夹爪的凸台内侧面超出波纹芯模端部1.2～2倍管坯壁厚的距离，以使左端夹爪夹紧时管坯向内侧弯曲扣住波纹芯模端部，左、右端夹爪夹紧管坯，同时左端夹爪带动管坯开始旋转，右端夹爪施加轴向拉力；(4)对称布置的成形轮由左端部的波纹处开始径向压缩管坯开始滚压成形，同时启动振动装置施加径向振动激励，当径向位移达到指定波纹深度时，成形轮开始实现轴向进给，直至一个波纹完成，然后径向退出并轴向进给一个波纹间距后进行下一个波纹的成形，如此循环直至所有波纹成形完毕；2CN106040811A权利要求书2/2页(5)松开左、右端夹爪，将加工完毕