专利名称：约束助推式内翻管模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属薄壁管内翻的冲压成形模具。
背景技术：
目前，用翻管成形制造双层管主要有轴压式翻管和拉伸翻管。轴压式翻管采用的模有锥形模、圆角模和槽形模，其过程都是将管坯置于模具上，通过轴向加压的方式，迫使管坯口部边缘产生翻卷。其不足之处在于成品率低，因管坯翻转时要承受较大的轴向压力，当轴向压力大于管坯的临界屈服压力时，易造成管壁失稳，使翻管失败。特别在成形时摩檫力最大的槽形模翻管中，最为常见；翻管质量低，精度差，因已翻卷管壁的流动是自由的，因此翻管后的内外管壁的同轴度差，不能保证生产的一致性。拉伸翻管工艺复杂，成品率低，实际运用很少。翻管可分为内翻和外翻，管坯端部向内翻卷为内翻，向外翻卷为外翻，内翻难度大于外翻。
发明内容
本发明的目的，在于针对上述现有技术的不足，提供一种约束助推式内翻管模具，该模具不但能进行金属薄壁管内翻转成形，而且能提高翻管质量和成品率，保证翻管后的内外管壁的同轴度。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是本发明包括上下模板、上压模、管坯、支撑座、翻管模和导套导柱；其特征在于所述上压模为柱体，从上压模的上表面到底面的轴线上依次有直径为22-35mm、高度为23-25mm的圆孔和直径为32-45mm、高度为8-10mm的圆孔组成的通孔，上压模垂直对称地固定在导套之间的上模板下表面横轴上。所述翻管模为柱体，从翻管模的上表面到底面的轴线上依次有直径为32-45mm、高度为6-10mm的圆孔和直径为20-33mm、高度为20-24mm的圆孔组成的通孔，翻管模的上端圆孔的孔底和孔壁通过回转半径为2.5-3.5mm的圆弧光滑过渡，翻管模内的通孔与上压模的通孔相对，翻管模固定在翻管模固定块的上表面上，管坯的上下端分别活动地位于上压模下端和翻管模上端的圆孔内。翻管模固定块为柱体，从翻管模固定块上表面到底面的轴线上有直径为34-47mm、高度为142.5-152.5mm的圆通孔，从翻管模固定块的前表面到后表面有高度为120-130mm、宽度为100+0.018-120+0.018mm且底面上开口的对称的长方形通槽，翻管模固定块固定在导柱之间的下模板上表面横轴上，上压模、翻管模和翻管模固定块位于同一轴线上。约束助推块为直径为18-31mm、高度为90-100mm的圆柱体，约束助推块的下端轴线上有与助推支撑块上端高度为15-19mm的锥台体配合且锥角为60-80°、高度为16-20mm的锥台形孔，约束助推块与翻管模下端内的圆孔活动配合，助推支撑块的中下端为圆柱体，活动地位于翻管模固定块的圆通孔内，从助推支撑块的下底面到高度为64-69mm的助推支撑块的圆柱体前后表面上分别固定有垂直对称的销子，助推支撑块的圆柱体前后表面上的销子分别与翻管模固定块前后内的长方形通槽活动配合，且分别伸出翻管模固定块前后内的长方形通槽，两销子的伸出端分别与位于翻管模固定块前后表面外的杠杆一端内的开口方形通槽活动配合，在翻管模固定块与左右导柱之间的下模板一端前上表面和另一端后上表面各固定一支撑座，每一支撑座的中上端有一通槽，每一支撑座的通槽槽腰上端有相对且与销轴两端配合的通孔。两根杠杆均为相同的杆状柱体，两根杠杆分别有与对应的支撑座的通槽上端内的销轴活动配合的圆通孔，两根压杆均为相同的杆状柱体，其下端面均为弧形面，两根压杆的竖直中心线分别到助推支撑块的圆柱体前后表面上的销子中心线的距离相等。管坯内翻前，两根压杆的竖直中心线到各自支撑座通槽上端内的销轴中心线的距离与各自销轴中心线到各自销子中心线的距离各为80-90mm、120-110mm，两根压杆的下端端面到各自杠杆的上表面之间的距离均为6-8mm，管坯内翻开始后，上模板在向下压力的作用下，两根压杆和上压模随上模板同步向下运动，两根压杆同时分别作用在两根杠杆的另一端且向下运动，两根杠杆的一端通过销子带动助推支撑块和约束助推块以大于内翻管壁向上移动的速度向上压模内的圆孔运动，直到完成管坯的内翻。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果1、提高了翻管质量，保证了翻管后的内外管壁的同轴度在管坯翻转的过程中，通过约束助推块对已翻转管壁的径向变形进行约束来保证内外管壁的同轴度，提高翻管质量。
2、提高了成品率翻管时，上模板受到向下的轴向压力的作用，上模板、上压模、两根压杆同步向下运动，使位于上压模和翻管模之间的管坯翻转，两根压杆使对应的两根杠杆受力，约束助推块以大于已翻转的内层管壁上移的速度向上移动，通过约束助推块对已翻转管壁约束来推动管坯翻转，减少翻管所需的成形力，避免管壁失稳，提高翻管成品率。
说明书
图1是本发明翻管前的主剖视图，图2是本发明翻管成形中的主剖视图，图3是本发明去掉上模板、上压模和导套后的俯视图，图4是约束助推块的主视图，图5是图4的仰视图，图6是图7的A-A旋转剖视图，图7是上压模的俯视图，
图8是图9的B-B旋转剖视图， 图9是翻管模的俯视图，图10是支撑座的俯视图， 图11是图10中的C-C剖视图，图12是助推支撑块的主视图， 图13是图12的俯视图，图14是翻管模固定块的主视图，图15是图14的俯视图，图16是杠杆的主视图，图17是图18的右视图，图18是压杆的主视图，图19是图20中的D-D阶梯剖视图，图20是上模板的俯视图， 图21是图22中的E-E阶梯剖视图，图22是下模板的俯视图。
在图1至图22中1、螺钉 2、圆柱销 3、上压模 4、上模板 5、管坯6、导套 7、约束助推块 8、翻管模 9、销子 10、助推支撑块11、翻管模固定块 12、导柱 13、下模板 14、支撑座 15、杠杆16、销轴 17、压杆 18螺钉 19、锁扣
具体实施例方式对外径为43mm、壁厚1mm、高为100mm的20号钢管管坯的约束助推式内翻管模具做以下详细说明本发明包括上压模、管坯、约束助推块、翻管模、导柱、导套、翻管模固定块、下模板、支撑座、杠杆、压杆、销轴、上模板、销子。
上压模为外径为直径85mm的圆柱体，从上压模的上表面到底面的轴线上依次有直径为33mm、高度为25mm的圆孔和直径为43mm、高度为8mm的圆孔组成的通孔，上压模底面上的圆孔倒角半径为2mm，在上压模上表面直径为60mm的圆周与上压模上表面横轴和纵轴相交处的上压模内均有直径为8mm的螺纹通孔，在上压模上表面直径为60mm的圆周顺时针方向45°和225°处的上压模内均有直径为40+0.012mm的定位通孔。
翻管模为正四棱柱体，该四棱柱体的边长为110mm，从翻管模的上表面到底面的轴线上依次有直径为43mm、高度为8mm的圆孔和直径为33mm、高度为22mm的圆孔组成的通孔，翻管模上表面上的圆孔倒角半径为2mm，翻管模的上端圆孔的孔底与孔壁通过回转半径为3mm的圆弧光滑过渡，在翻管模上表面直径为100mm的圆周顺时针方向45°、135°、225°、315°处的翻管模内均有与翻管模固定块的螺纹通孔相对的台阶孔，沉孔直径为13.5mm、高度为8.5mm，通孔直径为8.5mm、高度为21.5mm，在翻管模上表面直径为100mm的圆周顺时针方向70°和250°处的翻管模内各有直径为50+0.012mm的定位通孔。
翻管模固定块为四棱柱体，该四棱柱体的边长为110mm，高度为152.5mm，从翻管模固定块的上表面到底面的轴线上有直径为45mm的圆通孔，从翻管模固定块的前表面到后表面有高度为130mm、宽度为120+0.018mm且底面上开口的对称的长方形通槽，在直径为100mm的翻管模固定块圆周顺时针方向有45°、135°、225°、315°处的翻管模固定块内均有直径为8mm的螺纹通孔，在该圆周顺时针方向70°和250°处翻管模固定块各有直径为50+0.012mm的定位通孔。
约束助推块为直径为31mm、高度为90mm的圆柱体，约束助推块上端面边缘倒角半径为2mm，约束助推块的下端轴线上有锥角为80°、高度为20mm的圆台形孔，该圆台形孔的下端圆孔直径为20mm。
助推支撑块的上端为锥角为80°、高度为19mm的圆台，该圆台下端面直径为20mm，助推支撑块的中下端为直径为44.9mm，高度为90mm的圆柱体，从助推支撑块的下底面到高度为69mm的助推支撑块的圆柱体前后表面上有相对且直径为12mm的螺纹通孔，两根直径为12-0.0110mm、长度为76mm的销子的一端分别与助推支撑块的圆柱体前后表面上的螺纹通孔固定连接。
两根杠杆均为长、宽、高分别为254mm、20mm、35mm的柱体，两根杠杆一端前到该端后均有长、宽、高分别为30mm、20mm、12mm的开口通槽，每一开口通槽的槽底通过半径为6mm的圆弧光滑连接，从两根杠杆的一端端面到两根杠杆的另一端端面距离为117mm的前端到后端内均有直径为120+0.018的圆通孔，两根杠杆内圆通孔分别与两根杠杆一端内对应的开口通槽的中心线位于同一直线上，两根杠杆另一端端部的中下部分别通过半径为20mm的圆弧光滑连接；两根压杆的中上端均为长、宽、高分别为40mm、30mm、199mm的柱体，两根压杆的上端中部内有直径为8mm、高度为55mm的螺纹孔，两根压杆的下端均为长、宽、高分别为20mm、30mm、40mm的柱体，两根压杆的中上端的下端端面与两根压杆的下端左右侧面分别通过半径为10mm的圆弧光滑连接，两根压杆的下端端面分别通过半径为10mm的圆弧光滑连接，构成圆弧形面，两根压杆分别垂直地固定在两根压杆的另一端所对的上模板上，两根压杆的竖直中心线分别到助推支撑块的圆柱体前后表面上的销子中心线的距离为200mm，管坯内翻前，两根压杆的竖直中心线到各自支撑座通槽上端内的销轴中心线的距离与各自销轴中心线到各自销子中心线的距离分别为90mm和110mm，两根压杆的下端端面到各自杠杆的上表面之间的距离为6mm。
管坯内翻开始后，上模板在向下压力的作用下，两根压杆和上压模随上模板同步向下运动，两根压杆同时分别作用在两根杠杆的另一端且向下运动，两根杠杆的一端通过销子带动助推支撑块和约束助推块以大于内翻管壁向上移动的速度向上压模内的圆孔运动，直到完成管坯的内翻。
权利要求
1.一种约束助推式内翻管模具，包括上下模板、上压模、管坯、支撑座、翻管模和导套导柱；其特征在于所述上压模为柱体，从上压模的上表面到底面的轴线上依次有直径为22-35mm、高度为23-25mm的圆孔和直径为32-45mm、高度为8-10mm的圆孔组成的通孔，上压模垂直对称地固定在导套之间的上模板下表面横轴上；所述翻管模为柱体，从翻管模的上表面到底面的轴线上依次有直径为32-45mm、高度为6-10mm的圆孔和直径为20-33mm、高度为20-24mm的圆孔组成的通孔，翻管模的上端圆孔的孔底和孔壁通过回转半径为2.5-3.5mm的圆弧光滑过渡，翻管模内的通孔与上压模的通孔相对，翻管模固定在翻管模固定块的上表面上，管坯的上下端分别活动地位于上压模下端和翻管模上端的圆孔内；翻管模固定块为柱体，从翻管模固定块上表面到底面的轴线上有直径为34-47mm、高度为142.5-152.5mm的圆通孔，从翻管模固定块的前表面到后表面有高度为120-130mm、宽度为100+0.018-120+0.018mm且底面上开口的对称的长方形通槽，翻管模固定块固定在导柱之间的下模板上表面横轴上，上压模、翻管模和翻管模固定块位于同一轴线上；约束助推块为直径为18-31mm、高度为90-100mm的圆柱体，约束助推块的下端轴线上有与助推支撑块上端高度为15-19mm的锥台体配合且锥角为60-80°、高度为16-20mm的锥台形孔，约束助推块与翻管模下端内的圆孔活动配合；助推支撑块的中下端为圆柱体，活动地位于翻管模固定块的圆通孔内，从助推支撑块的下底面到高度为64-69mm的助推支撑块的圆柱体前后表面上分别固定有垂直对称的销子，助推支撑块的圆柱体前后表面上的销子分别与翻管模固定块前后内的长方形通槽活动配合，且分别伸出翻管模固定块前后内的长方形通槽，两销子的伸出端分别与位于翻管模固定块前后表面外的杠杆一端内的开口方形通槽活动配合；在翻管模固定块与左右导柱之间的下模板一端前上表面和另一端后上表面各固定一支撑座，每一支撑座的中上端有一通槽，每一支撑座的通槽槽腰上端有相对且与销轴两端配合的通孔；两根杠杆均为相同的杆状柱体，两根杠杆分别有与对应的支撑座的通槽上端内的销轴活动配合的圆通孔；两根压杆均为相同的杆状柱体，其下端面均为弧形面，两根压杆的竖直中心线分别到助推支撑块的圆柱体前后表面上的销子中心线的距离相等；管坯内翻前，两根压杆的竖直中心线到各自支撑座通槽上端内的销轴中心线的距离与各自销轴中心线到各自销子中心线的距离各为80-90mm、120-110mm，两根压杆的下端端面到各自杠杆的上表面之间的距离均为6-8mm，管坯内翻开始后，上模板在向下压力的作用下，两根压杆和上压模随上模板同步向下运动，两根压杆同时分别作用在两根杠杆的另一端且向下运动，两根杠杆的一端通过销子带动助推支撑块和约束助推块以大于内翻管壁向上移动的速度向上压模内的圆孔运动，直到完成管坯的内翻。
2.根据权利要求1所述的约束助推式内翻管模具，其特征在于上压模为外径为直径85mm的圆柱体，从上压模的上表面到底面的轴线上依次有直径为33mm、高度为25mm的圆孔和直径为43mm、高度为8mm的圆孔组成的通孔，上压模底面上的圆孔倒角半径为2mm，在上压模上表面直径为60mm的圆周与上压模上表面横轴和纵轴相交处的上压模内均有直径为8mm的螺纹通孔，在上压模上表面直径为60mm的圆周顺时针方向45°和225°处的上压模内均有直径为40+0.012mm的定位通孔。
3.根据权利要求1所述的约束助推式内翻管模具，其特征在于翻管模为正四棱柱体，该四棱柱体的边长为110mm，从翻管模的上表面到底面的轴线上依次有直径为43mm、高度为8mm的圆孔和直径为33mm、高度为22mm的圆孔组成的通孔，翻管模上表面上的圆孔倒角半径为2mm，翻管模的上端圆孔的孔底与孔壁通过回转半径为3mm的圆弧光滑过渡，在翻管模上表面直径为100mm的圆周顺时针方向45°、135°、225°、315°处的翻管模内均有与翻管模固定块的螺纹通孔相对的台阶孔，沉孔直径为13.5mm、高度为8.5mm，通孔直径为8.5mm、高度为21.5mm，在翻管模上表面直径为100mm的圆周顺时针方向70°和250°处的翻管模内各有直径为50+0.012mm的定位通孔。
4.根据权利要求1所述的约束助推式内翻管模具，其特征在于翻管模固定块为四棱柱体，该四棱柱体的边长为110mm，高度为152.5mm，从翻管模固定块的上表面到底面的轴线上有直径为45mm的圆通孔，从翻管模固定块的前表面到后表面有高度为130mm、宽度为120+0.018mm且底面上开口的对称的长方形通槽，在直径为100mm的翻管模固定块圆周顺时针方向有45°、135°、225°、315°处的翻管模固定块内均有直径为8mm的螺纹通孔，在该圆周顺时针方向70°和250°处翻管模固定块各有直径为50+0.012mm的定位通孔。
5.根据权利要求1所述的约束助推式内翻管模具，其特征在于约束助推块为直径为31mm、高度为90mm的圆柱体，约束助推块上端面边缘倒角半径为2mm，约束助推块的下端轴线上有锥角为80°、高度为20mm的圆台形孔，该圆台形孔的下端圆孔直径为20mm。
6.根据权利要求1所述的约束助推式内翻管模具，其特征在于助推支撑块的上端为锥角为80°、高度为19mm的圆台，该圆台下端面直径为20mm，助推支撑块的中下端为直径为44.9mm，高度为90mm的圆柱体，从助推支撑块的下底面到高度为69mm的助推支撑块的圆柱体前后表面上有相对且直径为12mm的螺纹通孔，两根直径为12-0.0110mm、长度为76mm的销子的一端分别与助推支撑块的圆柱体前后表面上的螺纹通孔固定连接。
7.根据权利要求1所述的约束助推式内翻管模具，其特征在于两根杠杆均为长、宽、高分别为254mm、20mm、35mm的柱体，两根杠杆一端前到该端后均有长、宽、高分别为30mm、20mm、12mm的开口通槽，每一开口通槽的槽底通过半径为6mm的圆弧光滑连接，从两根杠杆的一端端面到两根杠杆的另一端端面距离为117mm的前端到后端内均有直径为120+0.018的圆通孔，两根杠杆内圆通孔分别与两根杠杆一端内对应的开口通槽的中心线位于同一直线上，两根杠杆另一端端部的中下部分别通过半径为20mm的圆弧光滑连接；两根压杆的中上端均为长、宽、高分别为40mm、30mm、199mm的柱体，两根压杆的上端中部内有直径为8mm、高度为55mm的螺纹孔，两根压杆的下端均为长、宽、高分别为20mm、30mm、40mm的柱体，两根压杆的中上端的下端端面与两根压杆的下端左右侧面分别通过半径为10mm的圆弧光滑连接，两根压杆的下端端面分别通过半径为10mm的圆弧光滑连接，构成圆弧形面，两根压杆分别垂直地固定在两根压杆的另一端所对的上模板上，两根压杆的竖直中心线分别到助推支撑块的圆柱体前后表面上的销子中心线的距离为200mm，管坯内翻前，两根压杆的竖直中心线到各自支撑座通槽上端内的销轴中心线的距离与各自销轴中心线到各自销子中心线的距离分别为90mm和110mm，两根压杆的下端端面到各自杠杆的上表面之间的距离为6mm。
全文摘要
一种约束助推式内翻管模具，涉及金属薄壁管内翻转的冲压模具。该模具包括上下模板、上压模、管坯、支撑座、导柱导套、翻管模、约束助推块、助推支撑块、压杆、杠杆、销子和销轴。约束助推块与翻管模内的圆孔活动配合，助推支撑块活动地位于翻管模固定块内的圆孔内，翻管模与翻管模固定块连接，上压模、翻管模、约束助推块、助推支撑块位于同一轴线上，销子一端固定在助推支撑块上，另一端活动地位于杠杆一端的通槽内。翻管时，上压模、压杆和上模板同步向下运动，通过杠杆和销子带动约束助推块向上运动，直到完成管坯内翻。该模具提高了内翻管质量和成品率，减少了内翻管所需成形力，保证了内外管壁的同轴度。
文档编号B21D19/00GK101091975SQ20071009247
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月23日 优先权日2007年7月23日
发明者温彤, 宋克飞, 陈霞 申请人:重庆大学