一種內(nèi)螺旋曲面內(nèi)高壓充模脹形的工藝方法
【專利摘要】一種內(nèi)螺旋曲面內(nèi)高壓充模脹形的工藝方法，涉及一種管材液壓成形的工藝方法，將工件在工作臺(tái)上定位、夾緊，密封裝置將工件兩端密封，電加熱裝置啟動(dòng)，工件內(nèi)部注入高壓液體，工件開始自由脹形。然后，電加熱裝置打開后移出工作臺(tái)，內(nèi)螺旋曲面模具合模，當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到工件完全貼模后，根據(jù)工件幾何尺寸和材料保壓一定時(shí)間。完成后，液壓系統(tǒng)卸荷，工作臺(tái)傾斜將液體快速回流，密封裝置打開，取下工件。本工藝方法采用的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)螺旋曲面管件的成形加工；該工藝方法可以實(shí)現(xiàn)螺旋定子殼內(nèi)螺旋曲面的高效加工，比現(xiàn)有加工技術(shù)提高加工效率數(shù)倍。該工藝方法可以應(yīng)用于其他內(nèi)螺旋曲面管件的生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】—種內(nèi)螺旋曲面內(nèi)高壓充模脹形的工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管材液壓成形的工藝方法，特別是涉及一種內(nèi)螺旋曲面內(nèi)高壓充模脹形的工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]螺桿鉆具馬達(dá)和螺桿泵是石油工業(yè)中廣泛應(yīng)用的螺旋機(jī)械，其定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成了一齒差嚙合副，它們的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量直接影響螺旋機(jī)械的各項(xiàng)性能指標(biāo)。定子由金屬外殼和橡膠襯套組成，橡膠襯套螺旋曲面和轉(zhuǎn)子螺旋曲面嚙合。傳統(tǒng)的定子是在金屬圓筒的內(nèi)壁注膠生成不等壁厚的橡膠層螺旋曲面；新型定子是在預(yù)加工有內(nèi)螺旋曲面的金屬定子內(nèi)壁注膠生成等壁厚橡膠層螺旋曲面。新型定子金屬殼的內(nèi)表面需要加工成內(nèi)螺旋曲面，由于該類零件細(xì)長(zhǎng)且為復(fù)雜的內(nèi)表面，其加工缺少高效的加工方法和制造裝備?，F(xiàn)有加工設(shè)備復(fù)雜，成本高，效率低。
[0003]基于輕量化和一體化特征開發(fā)出來(lái)的空心變截面輕體結(jié)構(gòu)件的管材內(nèi)高壓成形技術(shù)適用于加工沿構(gòu)件軸線方向變化的圓形、矩形或異形截面的空心零件。液壓成形是指利用液體作為傳力介質(zhì)使工件成形的一種塑形加工技術(shù)。為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高質(zhì)量、輕量化以及低成本零件的要求，作為一種金屬成型中重要的工藝方法，液壓成形得到了快速發(fā)展。由于該方法利用液體作為介質(zhì)或模具，因此可以通過(guò)對(duì)液體介質(zhì)的實(shí)時(shí)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的精確控制，并且液體作為傳力介質(zhì)還可以節(jié)省成型所需模具。以往的液壓脹形有兩種:1.脹形管件為薄壁，通過(guò)液壓脹形得到所需的特定形狀；2.大壁厚工件自由脹形，不需要得到特定的復(fù)雜形狀，如發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)脹形，目的是改善工件的力學(xué)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)螺旋曲面內(nèi)高壓充模脹形的工藝方法，該方法為等壁厚橡膠層定子金屬殼曲面的內(nèi)高壓充模脹形，為了實(shí)現(xiàn)螺旋定子金屬殼內(nèi)螺旋面的高效加工，提供一種內(nèi)高壓充模脹形的工藝方法，適用于大導(dǎo)程光滑內(nèi)螺旋管件的成形加工。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種內(nèi)螺旋曲面內(nèi)高壓充模脹形的工藝方法，所述方法包括準(zhǔn)備階段、自由脹形階段、充模脹形階段三個(gè)主要階段；其工藝過(guò)程:首先將工件在工作臺(tái)上定位、夾緊，密封裝置將工件兩端密封，電加熱裝置啟動(dòng)，將工件加熱至200°C左右；工件內(nèi)部注入高壓液體，工件開始自由脹形，然后，電加熱裝置打開后移出工作臺(tái)，內(nèi)螺旋曲面模具合模；最后，增大工件內(nèi)部注入液體壓力，工件進(jìn)入充模脹形階段，當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到工件完全貼模后，保壓5-10分鐘，完成后，液壓系統(tǒng)卸荷，工作臺(tái)傾斜將液體快速回流，密封裝置打開，取下工件。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
(I)工藝采用的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)螺旋曲面管件的成形加工(2)該工藝方法和裝置可以實(shí)現(xiàn)螺旋定子殼內(nèi)螺旋曲面的高效加工，比現(xiàn)有加工技術(shù)提高加工效率數(shù)倍。(3)該工藝方法和裝置可以應(yīng)用于其他內(nèi)螺旋曲面管件的生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明脹形工藝裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0009]本發(fā)明將內(nèi)高壓脹形應(yīng)用于等壁厚橡膠層定子金屬殼的成形加工，提出一種內(nèi)螺旋曲面內(nèi)高壓充模脹形工藝方法。本發(fā)明定子的內(nèi)螺旋曲面脹形不屬于薄壁零件的脹形，目的卻是為了獲得具有一定尺寸和幾何精度的復(fù)雜表面。螺旋定子內(nèi)螺旋曲面是光滑曲面，并且具有大導(dǎo)程特征，脹形過(guò)程中工件所受軸向約束力小。脹形工藝具有不受工件細(xì)長(zhǎng)幾何特征的影響，過(guò)程可控和加工效率高的特點(diǎn)。雖然定子和轉(zhuǎn)子間的配合過(guò)盈量對(duì)螺旋機(jī)械的性能有重要的影響，但是由于一般會(huì)在金屬定、轉(zhuǎn)子之間澆注一層橡膠層，螺旋曲面的幾何廓形允許存在一定誤差。因此，螺旋定子內(nèi)螺旋曲面的加工對(duì)于幾何尺寸精度的要求不是很高，充模脹型獲得的幾何精度可以滿足生產(chǎn)要求。
[0010]工藝過(guò)程分為準(zhǔn)備階段、自由脹形階段、充模脹形階段三個(gè)主要階段。首先將工件在工作臺(tái)上定位、夾緊，密封裝置將工件兩端密封，電加熱裝置啟動(dòng)，將工件加熱至200°C左右；工件內(nèi)部注入高壓液體，工件開始自由脹形。然后，電加熱裝置打開后移出工作臺(tái)，內(nèi)螺旋曲面模具合模；最后，增大工件內(nèi)部注入液體壓力，工件進(jìn)入充模脹形階段，當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到工件完全貼模后，保壓5-10分鐘。完成后，液壓系統(tǒng)卸荷，工作臺(tái)傾斜將液體快速回流，密封裝置打開，取下工件。以上為成形過(guò)程的主要工藝部分。
[0011]本發(fā)明適合應(yīng)用于細(xì)長(zhǎng)圓柱孔內(nèi)的螺旋曲面加工，具有一定的加工精度和較高的加工效率。
[0012]實(shí)施例:
圖中部件:1-移動(dòng)定位密封頭2-金屬管坯3-內(nèi)螺旋曲面模具4-固定定位密封頭5-加熱板。
[0013]如圖1所示:機(jī)器將金屬管坯(2)安裝到工作臺(tái)上，靠移動(dòng)定位密封頭(I)和固定定位密封頭(4)對(duì)管材進(jìn)行定位，通過(guò)錐面密封。定位密封頭(I)靠液壓缸驅(qū)動(dòng)，在脹形過(guò)程中對(duì)工件施加軸向力，以保證脹形過(guò)程中的密封狀態(tài)和軸向作用力。定位密封頭(I)通過(guò)中心孔注入高壓液體對(duì)管材進(jìn)行脹形。脹形液體為高壓高溫?zé)嵋后w，高溫使管材更容易變形。管件和液體的加熱靠半圓形加熱板(5)進(jìn)行加熱，加熱后進(jìn)行自由脹形，合模前加熱裝置移出工作臺(tái)。
脹形分為自由脹形和合模脹形。自由脹形階段不加模具，讓管材自由膨脹。通過(guò)軸向力和液壓力的合理配合使管材達(dá)到良好的形狀。當(dāng)位移傳感器檢測(cè)到管材自由脹形至工件小徑尺寸d時(shí)，開始進(jìn)行合模脹形。內(nèi)螺旋曲面模具(3)靠液壓缸推動(dòng)進(jìn)行合模，并且設(shè)有專門的鎖止機(jī)構(gòu)。模具分為對(duì)稱兩部分，其內(nèi)表面為工件螺旋曲面的外等距面，等距半徑為工件厚度。工件在模具壓力和管材內(nèi)的液壓力繼作用下進(jìn)行貼模。當(dāng)工件外壁與模具內(nèi)腔凹槽貼合后，觸發(fā)貼模傳感器，停止內(nèi)高壓加壓過(guò)程，進(jìn)行保壓。
[0014]根據(jù)工件幾何尺寸和材料不同，進(jìn)行保壓處理大約5-10分鐘，使材料進(jìn)一步流動(dòng)分配，可以使脹形更充分，提高螺旋面凹槽附近的成形貼模。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)螺旋曲面內(nèi)高壓充模脹形的工藝方法，其特征在于，所述方法包括準(zhǔn)備階段、自由脹形階段、充模脹形階段三個(gè)主要階段；其工藝過(guò)程:首先將工件在工作臺(tái)上定位、夾緊，密封裝置將工件兩端密封，電加熱裝置啟動(dòng)，將工件加熱至200°C左右；工件內(nèi)部注入高壓液體，工件開始自由脹形，然后，電加熱裝置打開后移出工作臺(tái)，內(nèi)螺旋曲面模具合模；最后，增大工件內(nèi)部注入液體壓力，工件進(jìn)入充模脹形階段，當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到工件完全貼模后，保壓5-10分鐘，完成后，液壓系統(tǒng)卸荷，工作臺(tái)傾斜將液體快速回流，密封裝置打開，取下工件。
【文檔編號(hào)】B21D15/10GK104174736SQ201410360819
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】王樹強(qiáng), 劉希敏 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工大學(xué)