CN102357645A - 圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头方法。采用圆棒料为毛坯，锥头凸模先穿孔后镦挤成形管接头中部法兰部分，同时向上反挤、向下正挤成形管接头的上端和下端。该方法可以使金属同时向上、向下和径向的多方向流动，变形力小，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

圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及其方法
技术领域
本发明涉及中部法兰管接头，特指圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及其方法。
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，目前未见采用圆棒料一步多向复合成形中部法兰的报道。
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圆棒料一步多向复合成形装置及方法。
圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，所述圆棒料直径为d 1，长度为l，其中d 1等于中部法兰管接头大端外径d 6，圆棒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为一通孔，通孔直径为d 4，所述装置由凸模和凹模组成，其特征在于：所述凸模由凸模镦粗环和凸模冲头组成，凸模冲头安装在凸模镦粗环的凸模镦粗环上部凹坑内，所述凹模由凹模外圈和凹模模芯组成，凹模模芯位于凹模外圈内部；所述凸模镦粗环圆形模膛外径b 2等于中部法兰管接头的正六角形法兰的外接圆直径b 1，所述凸模镦粗环上部凹坑直径d 7 等于中部法兰管接头中间通孔直径d 4，所述凸模镦粗环圆形模膛内径d 8等于中部法兰管接头的小端外径d 3，所述凸模镦粗环圆形模膛高度h 3等于中部法兰管接头的小端高度h  1，所述凸模冲头直径d 2等于中部法兰管接头中间通孔直径 d 4；凹模外圈上端六角形模膛的外接圆直径b 3等于中部法兰管接头的正六角形法兰的外接圆直径b 1，凹模模芯置于凹模外圈内部后，凹模外圈圆形模膛的上端至凹模模芯第二台阶的高度h 4等于中部法兰管接头的大端高度h 2，凹模外圈圆形模膛的下端直径d 11等于凹模模芯第二台阶的直径d 10并等于中部法兰管接头的大端外径d 6，凹模模芯第一台阶的直径d 9等于中部法兰管接头的大端台阶孔孔径d 5。
所述的圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于：凸模镦粗环与凸模冲头两部分为过渡配合，凸模镦粗环顶端设有螺杆将凸模镦粗环与凸模冲头连接起来。
所述的圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于：凹模模芯第二台阶的直径d 10与凹模外圈圆形模膛的下端直径d 11为过渡配合。
所述的圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于：所述凸模冲头的最下端为圆锥状，与凹模模芯第一台阶表面形状一致。
本发明所述的圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的方法，具体如下：
采用合适的圆棒料为毛坯，施加足够使得圆棒料整体塑性变形的压力，通过凸模冲孔、镦挤成形管接头法兰部分，同时向上反挤成形管接头小头端部、向下正挤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，降低成形载荷；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 是圆棒料主视示意图；
图 5 是本发明的组合凸模示意图。由凸模镦粗环、凸模冲头两部分组成，二者过渡配合，顶端有螺栓固定；
图6 是凸模镦粗环示意图；
图7 是凸模冲头示意图；
图 8 是本发明的组合凹模示意图，由凹模外圈、凹模模芯两部分组成，二者之间是过渡配合，采用组合模具便于模具的加工和互换；
图9 是凹模外圈示意图；
图10 是凹模模芯示意图；
图 11 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，在凸模的冲孔、镦挤下，圆棒料径向流动成形管接头的中部法兰部分，正向流动形成管接头的大头部分，反向流动形成管接头的小头部分；
1、凸模镦粗环；2、凸模冲头；3、凹模外圈；4、凹模模芯；5、凸模镦粗环上部凹坑；6、凸模镦粗环圆形模膛；7、凹模外圈上端正六角形模膛；8、凹模外圈圆形模膛；9、凹模模芯第一台阶；10、凹模模芯第二台阶。
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；中间为一通孔，通孔直径为d 4，大端处有一台阶孔，孔径为d 5。
图4是圆棒料主视示意图，圆棒料直径为d 1，高度为l。
图5为组合凸模，由凸模镦粗环1和凸模冲头2组成。
图8为组合凹模，由凹模外圈3和凹模模芯4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，锯成如图4所示的圆棒料，圆棒料直径为d 1，长度为l，其中d 1等于中部法兰管接头大端外径d 6； 
b.对圆棒料进行退火软化和磷化皂化处理;
c. 圆棒料放入组合凹模内，定位好以后，凸模先冲孔、镦挤成形管接头的中部法兰，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11中箭头所示；
所述凸模镦粗环圆形模膛外径b 2等于中部法兰管接头的正六角形法兰的外接圆直径b 1，所述凸模镦粗环上部凹坑5的直径d 7 等于中部法兰管接头中间通孔直径d 4，所述凸模镦粗环圆形模膛6的内径d 8 等于中部法兰管接头的小端外径d 3，所述凸模镦粗环圆形模膛6的高度h 3等于中部法兰管接头的小端高度h  1，凸模冲头2的直径d 2等于中部法兰管接头中间通孔直径 d 4，所述凸模冲头2安装在凸模镦粗环上部凹坑5内，为过渡配合。
所述组合凹模由凹模外圈3和凹模模芯4组成，凹模模芯4位于凹模外圈3内部，其中凹模外圈上端正六角形模膛7的外接圆直径b 3等于中部法兰管接头的正六角形法兰的外接圆直径b 1，凹模模芯4置于凹模外圈3内部后凹模外圈圆形模膛）8的上端至凹模模芯第二台阶10的高度h 4等于中部法兰管接头的大端高度h 2，凹模外圈圆形模膛8的直径d 11等于凹模模芯第二台阶10的直径d 10并等于中部法兰管接头的大端外径d 6，凹模模芯第一台阶9的直径d 9等于中部法兰管接头的大端台阶孔孔径d 5，其中凹模模芯第二台阶10的直径d 10与凹模外圈圆形模膛8的直径d 11过渡配合。
d.冲孔工序去除形成的尖头形状连皮；
e.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#；采用圆棒料直径d 1=24mm，l=26.5mm；将圆棒料置于凹模模芯4上，将凸模冲头2安装在凸模镦粗环上部凹坑5内，置于圆棒料上，在1600KN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。
本发明的圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头方法，可以使金属同时产生向上、向下和径向的多方向流动，变形力小，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 (5)

1.圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，所述圆棒料直径为d 1，长度为l，其中d 1等于中部法兰管接头大端外径d 6，圆棒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为一通孔，通孔直径为d 4，所述装置由凸模和凹模组成，其特征在于：所述凸模由凸模镦粗环（1）和凸模冲头（2）组成，凸模冲头（2）安装在凸模镦粗环上部凹坑（5）内，所述凹模由凹模外圈（3）和凹模模芯（4）组成，凹模模芯（4）位于凹模外圈（3）内部；所述凸模镦粗环圆形模膛（6）外径b 2等于中部法兰管接头的正六角形法兰的外接圆直径b 1，所述凸模镦粗环上部凹坑（5）直径d 7 等于中部法兰管接头中间通孔直径d 4，所述凸模镦粗环圆形模膛（6）内径d 8等于中部法兰管接头的小端外径d 3，所述凸模镦粗环圆形模膛（6）高度h 3等于中部法兰管接头的小端高度h  1，所述凸模冲头（2）直径d 2等于中部法兰管接头中间通孔直径 d 4；凹模外圈上端六角形模膛（7）的外接圆直径b 3等于中部法兰管接头的正六角形法兰的外接圆直径b 1，凹模模芯（4）置于凹模外圈（3）内部后，凹模外圈圆形模膛（8）的上端至凹模模芯第二台阶（10）的高度h 4等于中部法兰管接头的大端高度h 2，凹模外圈圆形模膛（8）的下端直径d 11等于凹模模芯第二台阶（10）的直径d 10并等于中部法兰管接头的大端外径d 6，凹模模芯第一台阶（9）的直径d 9等于中部法兰管接头的大端台阶孔孔径d 5。
2.如权利要求1所述的圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于：凸模镦粗环（1）与凸模冲头（2）两部分为过渡配合，凸模镦粗环（1）顶端设有螺杆将凸模镦粗环（1）与凸模冲头（2）连接起来。
3.如权利要求1所述的的圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于：凹模模芯第二台阶（10）的直径d 10与凹模外圈圆形模膛（8）的下端直径d 11为过渡配合。
4.如权利要求1所述的圆棒料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于：所述凸模冲头（2）的最下端为圆锥状，与凹模模芯第一台阶（9）表面形状一致。
5.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：将圆棒料放入组合凹模内，定位好以后，凸模先冲孔、镦挤成形管接头的中部法兰，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，从而实现一步多向复合成形中部法兰管接头。
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