本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)高壓成型工藝的內(nèi)高壓成型推壓裝置。

背景技術(shù)：

內(nèi)高壓成形也叫液壓成形或液力成形，是一種利用液體作為成形介質(zhì)，通過控制內(nèi)壓力和材料流動來達到成形中空零件目的的材料成形工藝。

內(nèi)高壓成型主要用于管件（圓管、方管、異型管等）的成型，相應(yīng)的內(nèi)高壓成型設(shè)備包括模具、推壓裝置和液力裝置，通常模具包括上模具和下模具，在分型面處接合后形成模具型腔。加工時，管坯放入下模具的型腔部分，然后下放上模具，而將管坯約束在型腔內(nèi)。然后位于管坯兩端的各一個推頭頂住管坯相應(yīng)端，提供管坯軸向力，該軸向力用于補料。

其中的一個或者兩個推頭具有液壓輸入管，用于向管坯內(nèi)加注用于使管坯產(chǎn)生脹形的液體，為了獲得均勻的壁厚，才會有上段所說的補料。

于此可知，液力足以使管坯產(chǎn)生變形，也就是說具有非常高的壓強，因而，推頭不僅用于提供管坯軸向力，提供具有一定壓強的液體外，還應(yīng)當保證與管坯管口的密封，該密封的級別應(yīng)大于等于液體壓強所容許的密封級別。如果密封級別不夠，會造成成型介質(zhì)失壓，導(dǎo)致管坯成型不充分、起皺等缺陷，或者說成品質(zhì)量不合格。

傳統(tǒng)的內(nèi)高壓成型所使用的推頭主要依靠推頭與管坯的型面配合實現(xiàn)密封，典型地，如中國專利文獻CN202387815U，參見其說明書附圖1標號1所指代的進給軸，該進給軸與管坯對接的部分具有一段探入到管坯管口的部分，以及一個擋住管口周緣以提供軸向力的軸肩。其中探入到管坯管口的部分與管口內(nèi)壁配合，以較小的間隙實現(xiàn)密封，盡管該種密封方式的密封界面具有非常大的剛度，但為了實現(xiàn)頂持和退料，所留出的間隙在非常高的液體壓強條件下會產(chǎn)生一定量的成型介質(zhì)流出，而造成失壓。

在一些實現(xiàn)中，通過延長探入到管坯管口的部分的長度，提高密封能力，然而該種方式不可避免的會增加進給軸的空行程。

而在一些實現(xiàn)中，在延長探入到管坯管口的部分上加工出螺紋，即形成螺旋密封的方式提高密封能力，但會影響進給軸的強度。同時螺旋密封屬于迷宮密封的變形，密封能力相對較低。

而如中國專利文獻CN100409966C所使用的推頭可見于其附圖4，其具有一個沖頭前端（相當于推頭的端部），該推頭前端為錐頭，從而可以與管件端部形成的錐面配合，形成具有一定接合壓力的密封結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)由于具有一定的接合壓力，因而密封能力相對較好，但由于該種結(jié)構(gòu)需要預(yù)先在管坯端管口加工出錐面，一方面該錐面不一定是管件所需要，因此，在加工后需要割掉，造成管材的浪費和工藝上的浪費，另一方面，由于管口錐面會因錐面的徑向分力而產(chǎn)生一定的變形，影響脫模。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種推頭與管坯管口密封能力比較好，且不影響脫模的內(nèi)高壓成型推壓裝置。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種內(nèi)高壓成型推壓裝置，包括推頭總成和驅(qū)動推頭總成沿其軸向移動的驅(qū)動裝置，所述推頭總成包括：

推頭，為具有外螺紋的套件；

堵頭，部分地套入所述推頭，并在露出部分形成有軸環(huán)，該軸環(huán)的后側(cè)與推頭前端面配合，軸環(huán)的前側(cè)構(gòu)成對管坯推壓的工作面，且軸環(huán)前側(cè)的堵頭部分形成探入密封部，該探入密封部的軸徑小于管坯內(nèi)徑，從而在探入密封部上套設(shè)具有囊腔的密封圈；

其中，堵頭開有用做成型介質(zhì)通道的液壓管，以及用于連通所述囊腔以提供壓縮氣體的氣管。

上述內(nèi)高壓成型推壓裝置，可選地，所述囊腔的向心側(cè)為開式結(jié)構(gòu)，所述氣管包括位于堵頭軸向的軸向部分和連通囊腔與軸向部分的徑向部分；

其中，密封圈的后側(cè)面抵靠在軸環(huán)的前側(cè)面，密封圈的前側(cè)面為一擋圈或者端蓋所約束。

可選地，所述囊腔為位于密封圈內(nèi)的以密封圈軸為軸的環(huán)形的內(nèi)腔，且向心側(cè)設(shè)有用于連通氣管的進氣孔；

所述氣管包括位于堵頭軸向的軸向部分和連通囊腔與軸向部分的徑向部分；

其中，密封圈的后側(cè)面抵靠在軸環(huán)的前側(cè)面，密封圈的前側(cè)面為一擋圈或者端蓋所約束。

可選地，所述端蓋的外徑小于管坯的內(nèi)徑，后端面則用于約束密封圈的軸向自由度。

可選地，所述密封圈的側(cè)面設(shè)有多個以密封圈軸線為軸的環(huán)形脊。

可選地，所述環(huán)形脊的條數(shù)為4~6條，且環(huán)形脊的分布密度在密封圈的軸向從后向前逐漸稀疏。

可選地，所述驅(qū)動裝置包括：

支架，與所述推頭通過外螺紋形成螺紋副，并在推頭的軸向固定；

原動組件，驅(qū)動螺紋副中的一個構(gòu)件旋轉(zhuǎn)；以及

第一導(dǎo)引部件，用于對推頭在其軸向?qū)б?/p>

可選地，若旋轉(zhuǎn)部件是推頭，則原動組件包括：

原動件，該原動件的輸出軸通過連接件與推頭連接；

第二導(dǎo)引部件，用于對原動件的機體在推頭的軸向?qū)б?/p>

可選地，所述第二導(dǎo)引部件為對原動件機體導(dǎo)引的導(dǎo)軌。

可選地，若旋轉(zhuǎn)部件為支架，則該支架為齒輪，通過齒輪傳動機構(gòu)連接原動組件。

依據(jù)本發(fā)明，通過增加密封件實現(xiàn)推頭總成與待成型管件（即管坯）管口的密封，一方面為密封結(jié)構(gòu)配置密封件是有效提高密封級別的一種手段，但本發(fā)明中不是簡單地增加密封件，進一步通過將密封件配置為具有囊腔的結(jié)構(gòu)，不是采用簡單的密封件的擠壓變形獲得接合面的密封能力，應(yīng)知，在此條件下，難以將堵頭探入到管口，由于頻繁的探入拉出，容易損傷密封件，于此，采用可以膨脹的結(jié)構(gòu)，從而在探入時處于較小的體量，不會產(chǎn)生摩擦，然后充氣使其膨脹，實現(xiàn)密封所需要接合面擠壓力。

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明的一種內(nèi)高壓成型推壓裝置使用狀態(tài)示意圖（主剖）。

圖2為一種內(nèi)高壓成型推壓裝置主剖結(jié)構(gòu)示意圖（省略驅(qū)動部分）。

圖3為在一實施例中密封圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為在另一實施例中密封圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.支架，2.推頭，3.氣管，4.密封圈，5.堵頭，6.端蓋，7.螺釘，8.液壓缸，9.電機，10.連接架，11.凸緣，12.囊腔，13.管坯，14.進氣孔，15.囊體，16.密封環(huán)，17.開放槽。

具體實施方式

參照說明書附圖1-4，以簡圖的形式示意本發(fā)明的相關(guān)結(jié)構(gòu)。在圖1中，對于推頭2，按照常規(guī)的理解，其具有頭端和尾端的這一常規(guī)參考系，并在頭尾方向上的頭端所在側(cè)通常稱為前側(cè)，而尾端所在側(cè)則為后側(cè)。

同時，對于推頭總成，由于內(nèi)高壓成型裝置的管坯13都是管件，盡管不一定是圓管，但都有名義上的軸線。

管坯13的端面為承壓面，通過推頭2推進實現(xiàn)補料，待成型部分則基于內(nèi)部比較高的成型介質(zhì)通過液力成型。

有鑒于此，一種內(nèi)高壓成型推壓裝置，是指管坯13兩端的作動部分，即通過內(nèi)高壓成型推壓裝置頂推管坯13管端，用于補料，同時，其中一個或者兩個內(nèi)高壓成型推壓裝置設(shè)有如圖1和2所示的液壓管8（實質(zhì)是液壓流道，為簡述而稱為液壓管），向管坯13的管腔導(dǎo)入給定壓強的成型介質(zhì)。

傳統(tǒng)的內(nèi)高壓成型推壓緊裝置通常是簡單的一體件，密封往往單純的有賴于推頭與管坯管口的型面配合，容易導(dǎo)致成型介質(zhì)失壓。在本發(fā)明中采用包括推頭總成和驅(qū)動推頭總成沿其軸向移動的驅(qū)動裝置，整體而言，單元化推頭總成，從而可以通過調(diào)整其中的某些結(jié)構(gòu)，提升其性能。

具體地，關(guān)于所述推頭總成，參見說明書附圖1和2，包括：

推頭2，為具有外螺紋的套件，整體而言，推頭2相當于一個螺紋套管結(jié)構(gòu)，其中的螺紋是外螺紋。如圖1所示，推頭2上的螺紋段約占整個推頭2軸向長度的一半，實質(zhì)在于管件成型所需要的管坯軸向的行程（空行程+工作行程）。

進而，關(guān)于工進行程，并不屬于本發(fā)明的改進之處，只是需要注意，螺紋段的長度需要滿足同類推頭2所需要的最大行程。

此外，關(guān)于外螺紋應(yīng)該是重載的梯形螺紋或者矩形螺紋。

推頭總成還包括一個堵頭5，堵頭5大致上可以理解為一個階梯軸，如果把圖中所示的凸緣11看成一個軸段的話，其需要包含三個軸段，從尾到頭依序為探入推頭2的部分（下稱第一部分）、圖中所示的凸緣11和用以探入到管坯13的部分（下稱第二部分）。

第一部分套入所述推頭2，兩者形成管套配合，優(yōu)選為兩者能夠形成摩擦的轉(zhuǎn)動配合，可以在推頭2的內(nèi)表面形成油道，以利于轉(zhuǎn)動配合的摩擦面的潤滑。推頭2與第一部分配合，使推頭2的軸線與第一部分，或者說堵頭5的軸線大致同軸，并盡可能的獲得比較高的同軸度。

進而，上述的凸緣11應(yīng)具有一定的寬度，用于產(chǎn)生所需要的承載剛度。關(guān)于承載，一方面，需要承載圖中凸緣11后側(cè)的頂推力，另一方面，還需要承載凸緣11前側(cè)的反力。

相對而言，直接將圖中凸緣11加工成軸環(huán)，結(jié)構(gòu)相對簡單。

圖中記述為凸緣11，在于圖中第一部分和第二部分的軸徑不相同，然而，概念上的不同，并不影響對此結(jié)構(gòu)的理解。

由于軸環(huán)具有明晰的前后側(cè)面的概念，于此，使用軸環(huán)表示圖中的凸緣11。那么該軸環(huán)的后側(cè)與推頭2前端面配合，以使推頭2的推力作用在軸環(huán)的后側(cè)，同時，軸環(huán)的前側(cè)構(gòu)成對管坯13推壓的工作面。

圖2中可見，第二部分也是一個總成結(jié)構(gòu)，其基體即前述的階梯軸的軸體的第二部分，比管坯13的內(nèi)徑要小。應(yīng)知，受模具自身結(jié)構(gòu)的約束，管坯13的軸線與推頭2的軸線是基本一致的，因此，在本發(fā)明中不考慮第二部分是否與管坯13的內(nèi)壁接觸，并且最好采用不接觸的結(jié)構(gòu)，有利于裝卸料。

進而，在第二部分上套設(shè)具有囊腔12的密封圈4；如前所述，常規(guī)條件下，密封圈4與密封面之間通過機械擠壓產(chǎn)生變形，從而形成相對良好的密封，如圖2所示，在囊腔12未充氣狀態(tài)下，密封圈4的離心側(cè)與管坯13仍然保留一定的距離，從而有利于推頭2的工進和退出，并且密封圈4不會因此產(chǎn)生磨損。

進而，此處的密封圈4不同于常規(guī)的密封圈4自體結(jié)構(gòu)填充密封腔部的條件下仍然有余量，而是需要充入給定壓強的氣體，使其膨脹。

具體地，如圖2所示，在堵頭5的軸向除設(shè)置用做成型介質(zhì)通道的液壓管8外，還設(shè)置有用于連通所述囊腔12以提供壓縮氣體的氣管3。

在充入成型介質(zhì)前，先開啟氣管3，使囊腔12膨脹，形成堵頭5與管坯13管口的密封。

在一些實施例中，如圖3所示，所述囊腔12的向心側(cè)為開式結(jié)構(gòu)，所述氣管3包括位于堵頭軸向的軸向部分和連通囊腔12與軸向部分的徑向部分。

關(guān)于開式結(jié)構(gòu)，有利于密封圈4的裝配，即不需要在堵頭5的周向?qū)蕷夤?的管口。

關(guān)于開式結(jié)構(gòu)，其密封能力并沒有下降，基于擠壓變形，開式結(jié)構(gòu)的密封圈4的側(cè)壁，與密封的界面間能夠形成有效的接觸。

關(guān)于密封圈4的定位，密封圈4的后側(cè)面抵靠在軸環(huán)的前側(cè)面，密封圈4的前側(cè)面為一擋圈或者端蓋6所約束。

而在另一些實施例中，所述囊腔12為位于密封圈4的以密封圈軸為軸的環(huán)形的內(nèi)腔，且向心側(cè)設(shè)有用于連通氣管3的進氣孔14；該種結(jié)構(gòu)相對而言比上一種實施例中的結(jié)構(gòu)的密封能力稍高。

所述氣管3包括位于堵頭軸向的軸向部分和連通囊腔12與軸向部分的徑向部分。

同理，密封圈4的后側(cè)面抵靠在軸環(huán)的前側(cè)面，密封圈4的前側(cè)面為一擋圈或者端蓋6所約束。

為了獲得更好的密封和對密封圈4形成有效的定位，在設(shè)置密封圈4的第二部分所處的位置，設(shè)置以堵頭5的軸線為軸線的環(huán)槽，密封圈4的圈的直徑與環(huán)槽的內(nèi)徑大致相同。

關(guān)于所述端蓋6，主要用于密封圈4的軸線定位，端蓋6的外徑可以參考現(xiàn)有的推頭探入到管坯13的外徑，略小于管坯的內(nèi)徑。圖2中為了清晰的表示出端蓋6，使管坯13的內(nèi)壁與端蓋保持較大的間隙，知識概括的示意，該間隙可以非常小，在一些實施例中可以達到公差配合的級別。

此外，關(guān)于所述密封圈4，氣密封能力可以使用以下手段提高密封能力，具體是參見說明書附圖3（部分的示出密封環(huán)16），的側(cè)面設(shè)有多個以密封圈4軸線為軸的環(huán)形脊，即圖中所示的密封環(huán)16，密封環(huán)的高度可以參考成型介質(zhì)的表面張力對密封圈4材質(zhì)的浸潤，使?jié)B透過來的成型介質(zhì)，不跨越相鄰的密封環(huán)16。

實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，并非均勻陣列的環(huán)形脊才能夠起到更好的密封效果，通過合理的布局環(huán)形脊或許可以起到更好的效果，具體地，采用一種不均勻分布的環(huán)形脊，可以更加有效的提高密封效果。

此外，關(guān)于環(huán)形脊的數(shù)量，以不少于3條為宜，但也不宜過多，不宜超過8條，優(yōu)選為5條，可選4條或者6條，在于過少時，實際的液體浸潤路徑太小，密封效果并沒有明顯的提升，過多則無法避開浸潤跨距。

關(guān)于所述驅(qū)動裝置，傳統(tǒng)地，往往采用液壓缸實現(xiàn)功率密度比較大的工進，如果在提供軸向推進量和軸向推力的時候不夠精確，推頭與管件接觸的時候會出現(xiàn)很大的碰撞力，對管件端部有很大的破壞，對于模具也有很大的沖擊。

采用螺紋副可以獲得比較精準的行程控制，如圖1所示，包括：

支架1，與所述推頭2通過外螺紋形成螺紋副，并在推頭2的軸向固定；

原動組件，驅(qū)動螺紋副中的一個構(gòu)件旋轉(zhuǎn)；以及

第一導(dǎo)引部件，用于對推頭2在其軸向?qū)б?/p>

基于螺紋副，通過轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)角的控制，可以獲得精確的推頭2的行程控制。

若旋轉(zhuǎn)部件是推頭2，則原動組件包括：

原動件，該原動件的輸出軸通過連接件與推頭2連接；

第二導(dǎo)引部件，用于對原動件的機體在推頭2的軸向?qū)б?/p>

所述第二導(dǎo)引部件為對原動件機體導(dǎo)引的導(dǎo)軌。

若旋轉(zhuǎn)部件為支架1，則該支架為齒輪，通過齒輪傳動機構(gòu)連接原動組件。

關(guān)于原動件，如圖1中所示，采用電機9，最好采用伺服或者步進電機。