CN102303090B - 管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及方法。采用合适的管坯为毛坯，施加足够使得管坯整体塑性变形的压力，通过镦粗成形管接头中部法兰，同时反挤压成形管接头小头端部、正挤压成形管接头大头端部，使金属同时向上、向下和径向多方向流动，成形力小，工位少。与切削管接头相比材料利用率高，生产效率高，金属流向组织好，特别适合于高压管接头生产。
Description
技术领域
本发明涉及中部法兰管接头，特指管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及方法。
背景技术
管接头是石油、化工、冶金、机械等行业中管道连接的关键零件，可采用铸造、焊接、塑性加工、切削加工等多种工艺方法生产；由于塑性加工生产效率高，节约材料，且加工的管接头强度高、抗腐蚀性能好，因此，大部分管接头的批量生产均采用塑性加工的工艺方法，相比之下，采用切削加工方法来生产中部法兰管接头，工序较多，生产效率低，材料利用率低。
管接头的形状结构不同，其塑性加工工艺也不相同，一般可以采用冲压、锻造、挤压等工艺，中部法兰与端部法兰相比，采用塑性加工方法生产的难点在于中部的聚料，成形难度大，需要多次成形，目前未见采用管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的报道。
发明内容
本发明的目的是：提供一种适用于连接高压管道的中部法兰管接头的一步多向复合成形装置及方法。
管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，所述管坯料外径为d 2 ，内径为d 1 ，其中d 6 <d 2 <b 1 ，d 1 =d 4+1~2mm，管坯料的体积等于中部法兰管接头的体积；所述中部法兰管接头中部是以外接圆直径为b 1的正六角形法兰；上部为小端，小端的外径为d 3，高度为h 1；下部为大端，大端外径为d 6，高度为h 2，大端处有一台阶孔，孔径为d 5；所述中部法兰管接头中间有一通孔，通孔直径为d 4，所述装置由凸模和凹模组成，其特征在于：所述凸模圆形模膛外径b 2等于正六角形法兰外接圆直径b 1，所述凸模圆形模膛内径d 9等于中部法兰管接头小端外径d 3，所述凸模圆形模膛高度h 3等于中部法兰管接头小端的高度h 1 ，所述凸模上端圆柱孔的直径d 7与凹模芯棒上端圆柱体直径d 8间隙配合；所述凹模由凹模芯棒和凹模外圈组成，凹模芯棒位于凹模外圈内部，凹模芯棒第二台阶直径d 11 与凹模外圈圆形模膛直径d 12过渡配合，其中凹模芯棒上端圆柱体直径d 8等于中部法兰管接头中间通孔直径d 4等于管坯料内径d 1-1~2mm，凹模芯棒第二台阶直径d 11等于中部法兰管接头大端外径d 6，凹模芯棒第一台阶直径d 10等于中部法兰管接头大端台阶孔孔径d 5，所述凹模外圈上端正六角形模膛外接圆直径b 3等于正六角形法兰外接圆直径b 1，凹模芯棒置于凹模外圈内部后凹模外圈圆形模膛的上端到凹模芯棒第二台阶的高度h 4等于中部法兰管接头大端高度h 2。
所述的管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于：所述凸模上端圆柱孔的直径d 7与凹模芯棒上端圆柱体直径d 8配合面之间设置溢料槽。
本发明所述的一步多向复合成形中部法兰管接头制造方法，具体如下：
采用合适的管坯料为毛坯，施加足够使得管坯整体塑性变形的压力，通过镦粗成形管接头中部法兰，同时反挤压成形管接头小头端部，正挤压成形管接头大头端部。该方法可以使金属同时向上、向下和径向的多方向流动，充分发挥金属多向分流以减小成形载荷。与切削管接头相比材料利用率高，生产效率高，金属流向组织好，特别适合于高压管接头生产。
本发明的有益效果为：充分发挥了金属的多向流动特点，通过金属分流，降低了成形载荷；金属流动性好，材料利用率高，节省材料；工序少，提高了工作效率，节省加工时间；组织性能好，满足恶劣工况要求。
附图说明
图 1 是本发明的中部法兰管接头的俯视示意图；
图 2 是图1的A-A半剖视图；
图 3 是本发明中部法兰管接头的仰视示意图；
图 4 是管坯料俯视示意图；
图 5 是图4的B-B剖视图；
图 6 是本发明的凸模示意图；
图 7 是本发明的组合凹模示意图，由凹模芯棒和凹模外圈两部分组成，其间是过渡配合，采用组合凹模便于模具的加工和互换；
图8 是凹模芯棒示意图；
图9 是凹模外圈示意图；
图 10 是本发明的坯料流动示意图，箭头所指方向为坯料流动趋势，在凸模的镦挤下，管坯径向流动成形管接头的中部法兰部分，管坯正向流动成形管接头的大端部分，管坯反向流动成形管接头的小端部分；
1、凸模圆形模膛，2、凸模上端圆柱孔，3、凸模，4、凹模外圈，5、凹模芯棒，6、凹模外圈上端正六角形模膛，7、凹模外圈圆形模膛，8、凹模芯棒第一台阶，9、凹模芯棒第二台阶，10、凹模芯棒上端圆柱体。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1、图2、图3为本发明中部法兰管接头的示意图，中部是以外接圆直径为b 1的正六角形法兰；小端的外径为d 3，高度为h 1；大端外径为d 6，高度为h 2；中间有一通孔，通孔直径为d 4，大端处有一台阶孔，孔径为d 5。
图4、图5是管坯料示意图，管坯料外径为d 2，内径为d 1。
图6为凸模；图7为组合凹模，由图8凹模芯棒和图9凹模外圈组成。
中部法兰管接头的制造工艺方法，具体如下：
a.采用锯床按等体积原则下料，将管坯锯成如图4、图5所示的坯料，管坯料外径为d 2，内径为d 1，其中d 6<d 2<b 1，d 1=d 4+1~2mm；
b. 对坯料进行退火软化和磷化皂化处理；
c. 将管坯料放入凹模芯棒上定位好以后，凸模镦粗成形管接头中部法兰，同时反挤压成形管接头小头端部、正挤压成形管接头大头端部。金属的流动如图10中箭头所示。
所述凸模圆形模膛1外径b 2等于正六角形法兰外接圆直径b 1，所述凸模圆形模膛1内径d 9等于中部法兰管接头小端外径d 3，所述凸模圆形模膛1高度h 3等于中部法兰管接头小端的高度h 1，所述凸模上端圆柱孔2的直径d 7与凹模芯棒上端圆柱体10直径d 8间隙配合，配合面之间可设置溢料槽。
所述凹模由凹模芯棒5和凹模外圈4组成，凹模芯棒5位于凹模外圈4内部，凹模芯棒5第二台阶9直径d 11与凹模外圈圆形模膛7直径d 12过渡配合，其中凹模芯棒上端圆柱体5直径d 8等于中部法兰管接头中间通孔直径d 4等于管坯料内径d 1-1~2mm，以方便管坯料放置和定位，凹模芯棒第二台阶9直径d 11等于中部法兰管接头大端外径d 6，凹模芯棒第一台阶8直径d 10等于中部法兰管接头大端台阶孔孔径d 5，所述凹模外圈上端正六角形模膛6的外接圆直径b 3等于正六角形法兰外接圆直径b1，凹模芯棒5置于凹模外圈4内部后，凹模外圈圆形模膛7的上端到凹模芯棒第二台阶9的高度h 4 等于中部法兰管接头大端高度h 2 。
d. 机加工工序去除成形过程中形成的毛刺，加工出管接头两端的螺纹。
实例：一个典型的中部法兰管接头，小端外径d 3=20mm，高度h 1=14mm，大端外径d 6=24mm，高度h 2=14mm，通孔直径d 4=12mm，大端台阶孔直径d 5=17.8mm，中部六角法兰简化成直径为30mm的圆柱形法兰，中部法兰管接头总高h=38mm；材料为15#；采用管坯料外径d 2=28mm，内径d 1=13mm，管坯料长度L=27.5；凹模芯棒5置于凹模外圈4内，将管坯料套在凹模芯棒5上，将凸模3安装在凹模外圈上端正六角形模膛6内，位于管坯料上，在2000KN油压机上从上至下进行挤压，金属充填状况良好，金属流动情况与设计吻合。
本发明的管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头方法，可以使金属同时形成向上、向下和径向的多方向流动，充分应用了分流减压的思想，成形力小，工位少；生产效率高，减少了大量的加工时间；材料利用率高，节省了大量的材料；组织性能好；特别适合于高压管接头生产。
Claims (3)
1.管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，所述管坯料外径为d 2 ，内径为d 1 ，其中d 6 <d 2 <b 1 ，d 1 =d 4+1~2mm，管坯料的体积等于中部法兰管接头的体积；所述中部法兰管接头中部是以外接圆直径为b 1的正六角形法兰；上部为小端，小端的外径为d 3，高度为h 1；下部为大端，大端外径为d 6，高度为h 2，大端处有一台阶孔，孔径为d 5；所述中部法兰管接头中间有一通孔，通孔直径为d 4，所述装置由凸模和凹模组成，其特征在于：凸模圆形模膛（1）外径b 2等于正六角形法兰外接圆直径b 1，凸模圆形模膛（1）内径d 9等于中部法兰管接头小端外径d 3，凸模圆形模膛（1）高度h 3等于中部法兰管接头小端的高度h 1 ，凸模上端圆柱孔（2）的直径d 7与凹模芯棒上端圆柱体（10）直径d 8间隙配合；所述凹模由凹模芯棒（5）和凹模外圈（4）组成，凹模芯棒（5）位于凹模外圈（4）内部，凹模芯棒第二台阶（9）直径d 11 与凹模外圈圆形模膛（7）直径d 12过渡配合，其中凹模芯棒上端圆柱体（10）直径d 8等于中部法兰管接头中间通孔直径d 4也等于管坯料内径d 1-1~2mm，凹模芯棒第二台阶（9）直径d 11等于中部法兰管接头大端外径d 6，凹模芯棒第一台阶（8）直径d 10等于中部法兰管接头大端台阶孔孔径d 5，凹模外圈上端正六角形模膛（6）外接圆直径b 3等于正六角形法兰外接圆直径b 1，凹模芯棒（5）置于凹模外圈（4）内部后凹模外圈圆形模膛（7）的上端到凹模芯棒第二台阶（9）的高度h 4等于中部法兰管接头大端高度h 2。
2.如权利要求1所述的管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于：所述凸模上端圆柱孔（2）与凹模芯棒上端圆柱体（10）配合面之间设置溢料槽。
3.使用如权利要求1所述的装置一步多向复合成形中部法兰管接头的方法，包括如下工序：剪床精确下料、对管坯料退火软化处理和磷化皂化处理、成形中部法兰管接头、机加工去除毛刺和加工出两端的螺纹，其特征在于：所述成形中部法兰管接头的方法为：将管坯料放入凹模芯棒上定位好以后，施加足够使得管坯整体塑性变形的压力，凸模镦粗成形管接头中部法兰，同时反挤压成形管接头小头端部、正挤压成形管接头大头，从而实现一步多向复合成形中部法兰管接头。
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