技术领域
[0001] 本
发明涉及金属管件加工领域，更具体地说，涉及一种三通
挤压成形方法。
背景技术
[0002] 三通是一种管道连接件。又叫管件三通、三通管件或者三通接头，三通用在主管道要分支处，用途广、行业面宽、应用范围宽。在制冷领域内常见
铜质制得的三通，传统的铜三通的制作方法主要是灌铅法，将铜管切割一定长度，将
熔化了的铅灌入铜管内腔，待铅在铜管内腔
凝固后，清除粘附在铜管表面的铅及铜管管口的铅，在铜管挤出的端口钻一小孔，然后通过液压机向模具内的三通待加
工件内的铅施压使其将铜管
挤压成型为铜管三通。三通成型后需加热将三通内的铅熔出，如果三通的形状是Y型或其它异型三通，还需将熔化了的铅再次灌入铜管内腔，待铅在铜管内腔凝固后，再用冲床将挤压成型的半成品打弯成所需要的形状，将产品余量切割去掉，加热使产品内的铅熔出，将产品浸泡在酸液里去除粘附在铜管内腔的铅，除铅后过清
水清洗。为防止产品回弹，还需用冲床或其它设备整型。用台钻车平三通管的三个管口然后
酸洗、烘干、检验、
包装。以灌铅的方式加工三通的生产过程中容易造成人体与铅的
接触，而铅对人体可造成严重的危害，它主要经
呼吸道和消化道摄入体内，铅一旦进入人体，即使通过药物
治疗也难排出。铅化合物可通过
肺部、消化器官、
皮肤等途径进入人体，在人体内逐渐积蓄起来，它能妨碍红血球的生长和发育，摧残人的中枢神经，造成智
力下降。另一方面，铅是一种不可再生资源，价格日益高涨，使三通的制造成本增加。再者，在2005年，殴盟与日本等国颁布了对工业用铅的限制，规定在加工过程中不得加铅，使三通的加工行业都转移到中国等发展中国家来，造成更多的铅污染事件。
[0003] 为解决此问题，
申请人于2010年12月21日提出申请号为201010597070.1一种三通成形模具及三通成型方法的发明
专利申请，在成形模具内设置支管腔和
支撑杆，通过高压水挤压三通工件的管壁，使三通支管在所述三通支管腔内成形。但是，使用水作为挤压工质时，光靠提高水的压强，在挤压时常出现工件管壁厚薄不一致的情况，而且水压需较高，否则会出现无法涨形而导致出废品的情形，加工合格率不高。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是，针对上述已有技术存在的不足，提供一种加工一致性好、合格率高、品质优良、管壁均匀的三通挤压成形方法，使成品外形美观，内径均匀一致、成品的一致性好。
[0005] 本发明采用的技术方案是，一种三通成形方法，三通成型设备包括上模及驱动上模的主缸、下模、侧缸与顶针、支撑缸与支撑杆、还包括通过顶针的通液管腔向三通工件内注水的注水系统，在上模、下模上合模设置有三通工件的主管腔，顶针在侧缸推动下插入所述主管腔的开口，所述顶针上设有顶针台阶，所述主管腔连通支管腔，所述支管腔内设有可往复位移的、由支撑缸提供支持力的支撑杆，其中三通成型包括以下步骤：
[0006] 1)将三通工件夹紧在由上下模所合成的主管腔内，支撑缸将三通支管腔内的支撑杆推向三通工件的支管开口端的管壁；
[0007] 2)侧缸推进，将顶针插入主管口，注水系统通过通液管腔向三通工件内注常压水；
[0008] 3)顶针继续插入三通工件的主管内腔，注水系统向三通工件内注入高压水，铜质三通主管在水压作用下轻微涨形，并使主管口紧迫顶针外壁形成密封势态；
[0009] 4)侧缸继续推进，推动顶针台阶向三通方向挤压，与三通工件内的高压水共同迫使三通主管的铜料向支管腔推延，此时，顶针的推力F2大于支撑杆的支持力F1，支撑杆在支撑腔内回退至支管成型；
[0010] 5)注水系统停止注水，顶针回退，上模回退。
[0011] 所述注水系统包括
增压缸与储液缸，所述增压缸与储液缸的
活塞杆互相联接。
[0012] 所述支管腔设置在下模或上模内。
[0013] 所述支管腔由分别在上模和下模对称设置的半圆直槽合模构成。
[0014] 在三通支管挤压成形的步骤中，高压水的压强是30～200MPa。
[0015] 在三通支管挤压成形的步骤中，高压水的压强优选值为60～160MPa。
[0016] 所述顶针的推力是30t～100t.
[0017] 所述支撑杆提供的支持压强是5～100MPa。
[0018] 所述支撑杆的支持力F1的力值是恒定不变的。
[0019] 与
现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0020] 一、本发明的三通挤压成形设备使三通成品具有更高的外观
质量，成品一致性良好，三通的U型弯位过渡圆滑，三通各处外径均能达到等径的要求，减少了生产工序，降低生产工艺的难度，提高了产品的质量和产能。
[0021] 二、本发明的三通挤压成形设备能同时完成多个工件，自动化程度高，模具设计合理，能有效降低产品报废率，提高生产效率。
[0022] 三、本发明的三通挤压成形方法采用水作为高压挤压的填充介质，完全满足殴盟与日本等国颁布的生产过程不能加铅的指令要求，免除了铅的污染。有效减小铅对作业人员身体的损害，使工作环境更洁净，而且水的使用成本比铅低，且能循环利用，达到环保的功能。
[0023] 四、本发明的由增压缸连接储液缸，采用先加常压水、再注高压水的方式，常压水先将三通工件内腔的空气排空，高压水可充分填充并润滑内腔，更关键的是，在支管挤压成型过程中，由于压力的原因，使得三通工件的管壁趋于均匀一致，且在主管口与顶针形成密封，当顶针挤压三通工件时，辅助顶针将支管成型。本发明所使用的加工设备采用常温下液体挤压成型，设备结构简单，可以高效快速地生产铜质三通，更是一种非常理想的成型设备。
附图说明
[0024] 图1是本发明使用的三通挤压成形设备结构模
块简图；
[0025] 图2是图1所要示的三通挤压成形设备的下模结构示意图；
[0026] 图3是图1所要示的三通挤压成形设备的顶针结构示意图；
[0027] 图4是Y形三通的上模结构示意图；
[0028] 图5是T形三通的下模结构示意图；
[0029] 图6是T形三通的支撑杆结构剖示图；
[0030] 图7是顶针工作状态分步列举示意图。
具体实施方式
[0031] 以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
[0032] 本发明的三通挤压成形设备由上模11和下模12构成。见图1-4，三通成形设备还包括液压机10、侧缸13、顶针131、支撑缸14和控制系统。上模11安装在液压机10的上缸并由控制系统控制在垂直方向上下行走，下模12放置在液压机平台上，支撑缸14是一油缸，提供支撑杆一恒定的推力F1，顶针131的作用是将被上下模夹紧固定的工件两个主管口完全封堵，并进行灌液工序，挤压三通工件，使工件成型为三通。顶针是细长形金属棒，中空形成通液管腔131，端部设有用于挤压三通的主管的顶针凸台。上、下模分别对称设置U型槽，当上下模合拢时，由上、下模围成用以容纳三通管件的型腔，该型腔与三通管件外形相适配，经试验可知，两者间隙为0.01～0.03mm时较适合，方便放置U形的三通管件和提取成品三通。
[0033] 如图2所示，本发明的三通挤压成形设备下模结构示意图。三通成形设备的下模12上设有U型槽120、U型槽120是半圆槽，与上模的U型槽合拢后形成一截面圆形的U形腔。下模内设有与U型槽120相通的三通支管腔140，支撑杆141在三通支管腔140内上下移动，支撑杆的移动由动力装置驱动。动力装置通常采用液压机械(图中未示出)。当加工三通时，上、下模合模，顶针131插入在上下模U形腔内的三通管件的主管管口内，注水系统工作，液态水从顶针内的注水腔进入三通管件，顶针的结构见图3。
[0034] 参见图5-6，是一T通的下模结构示意图及支撑杆的安装结构示意图，下模21内设有主管腔22、支管腔23，从图6可清晰地看出，支撑杆24在支管腔23内。支撑杆对于支管的成型十分重要，它在三通被挤压推延时可防止三通内的高压水将支管口击穿，支撑杆恒定的力F1可保证支管成型质量。图7从顶针的四个
位置状态表示三通支管成型的过程，其中，位置状态31表示顶针插入主管口(图中只显示了一支顶针，另一支顶针省略)。位置状态32表示开始注入高压水。位置状态33表示顶针台阶抵靠在三通主管口上。位置状态34表示顶针向支管方向挤压促使支管成型的状态。
[0035] 三通成形的工艺流程如下：
[0036] 1)合模。上模往下移动与下模合拢，将三通工件夹紧在上下模U型槽所形成的容腔内。主缸还向上模提供
锁模力，使上模与下模合模保压。当工件置于由上模与下模合模形成的模腔内时，支撑杆的状态在设
定位置上并且是支撑杆的端部抵靠在三通工件管壁。支撑缸14输出支持力F1推动支撑杆上行至下模的U型槽底。
[0037] 2)侧缸推进，将顶针插入主管口，注水系统通过通液管腔向三通工件内注常压水。完成挤压介质的填充并排空三通工件内的空气。
[0038] 3)顶针继续插入三通工件的主管内腔，当在设定位置时，注水系统的增压缸工作，注水系统的储液缸连通顶针的通液管腔，水经过增压缸增压后从顶针的通液管腔进入三通内腔，使铜质三通内的水压同时增大，铜质三通主管在水压作用下轻微涨形，并使主管口紧迫顶针外壁形成密封。顶针插入在三通主管内起到支撑增压缸增压后的高压水的压强在30～200MPa范围内。优选60～160MPa。
[0039] 4)侧缸继续推进，推动顶针台阶抵靠在三通主管口，并且继续向三通支管端的方向挤压，与三通工件内的高压水共同迫使三通主管的铜料向支管腔推延，此时，支撑缸向支撑杆传递一力值保持恒定的支持力F1，顶针的推力F2大于支撑杆的支持力F1，支撑杆在支撑腔内回退至支管成型。在该步骤中，顶针的推力是30t～100t(t表示重量单位吨)。支撑杆提供的支持压强是5～100MPa。在该过程中，顶针起到密封与支撑的作用。
[0040] 5)增压缸停止工作，注水系统向三通内注常压水，侧缸卸压使顶针回退，上模上行，取出工件。
[0041] 对于不同形状的三通，在合模阶段的工艺程序会略有不同，例如T通，在合模步骤中，将直管式的三通工件放入模腔的半圆形槽，支撑缸工作将支撑杆顶在工件的管壁上，上模下行与下模合模保压，再由侧缸推进注入常压水。对于Y通，则是先将U形的三通工件放入U形的半圆槽内，主缸下行锁模保压，后支撑缸将支撑杆推出至支撑杆抵靠在三通支管开口位置的管壁上。侧缸推进，顶针分别插入两主管口。
[0042] 当三通支管(T通)成型后，增压缸复位，工件内注入的不再是高压水，而是常压水，侧缸回退使顶针从主管内退回，主缸驱动上模上行，此时，由支撑缸工作，向支撑杆输出脱模顶力，使成型后的三通从支管腔内退出。其中，脱模顶力比恒值的支持力F1要大。
[0043] 而对于Y通，在该步骤中，由于支管腔是由上模和下模上的两半圆槽合模形成的，因此，当增压缸回退后，上模上行，侧缸回退就可取出工件了。此时，支撑缸无须工作将三通工件顶出。
[0044] 在三通支管挤出成型的过程中，支撑杆的扶持力由支撑缸提供且力值恒定。倘若支撑杆的支持力由
弹簧或者是优力胶提供，则随着弹簧的压缩或优力胶的形变，其支持力一般会逐渐增大，不利于支管的成型，本发明采用支撑缸提供恒定的支持力，可提高三通支管的成型质量，支管内壁厚度均匀一致。
[0045] 本发明的三通挤压成形采用水作为挤压成形的介质，具有巨大的社会经济效益，比起采用灌铅成形或油压成形的方式，本发明具有明显的技术优势，三通支管的成形通过系统调整支撑杆两侧的工作液压，可改变支管的挤压涨形长度，使模具的适应范围更为宽广。在液压机下模下方可设置有接水槽，当工件加工完成后，工件中的水流入接水槽，返回液压系统中循环利用，环保且保持工作环境清洁。
