CN102441598A - 大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法，步骤为：第一步，首先确定所要锻造大型带法兰的碗型件的具体尺寸，封头下口直径D0、封头弧面半径R0、封头下肩台阶t1、封头上肩台阶t3、封头厚度t2和封头肩的厚度H0；第二步，设计制造板坯料，其外形尺寸如下：D1=D0+Δ1，T1=t1+Δ2，T2=t2+Δ3，H=H0+Δ4，Θ=5～15°，Δ1、Δ2、Δ3、Δ4为余量，第三步，设计制造冲头和下模，下模各部分按碗型件封头的内型制造，冲头各部分按碗型件封头的法兰制造，尺寸如下：D2=D0+Δ5，T3=t3+Δ6，R=R0-Δ7，D3=D0-2t1-Δ8，α=3～8°，Δ5、Δ6、Δ7、Δ8为余量；第四步，使用水压机将冲头向下冲压板坯料沿下模拉伸成型，出模冷却。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法，属于锻造技术领域。
背景技术
目前，针对核电站运行安全性、经济性要求的不断提高，在新一代核反应堆容器的设计中要求尽量减少焊缝的存在，这样就产生了各种整合有法兰、支承块等附加物的封头。这些封头可归结为带有宽厚法兰的碗型件，突出的技术难度在于锻件各部位壁厚差别大，使它无法用传统等壁厚封头的成形工艺进行制造。传统的等壁厚成形工艺方法冲压加工此类碗形件，为包络法兰部分，板坯厚度要加大到封头壁厚的两倍左右。这样产生的后果：一是冲形力增加，现有压力机无法满足；二是加工余量加大，材料利用率降低，生产周期加长。
发明内容
为了克服上述锻造技术上的不足，本发明提供了一种大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法，该大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法不仅能根据其壁厚要求锻造出大型带法兰的碗型件，而且锻后其形状与零件形状相接近。
本发明解决其技术难题所采用的技术方案是：本发明大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法分为以下步骤进行：
第一步，首先确定所要锻造大型带法兰的碗型件的具体尺寸，封头下口直径D0、封头弧面半径R0、封头下肩台阶t1、封头上肩台阶t3、封头厚度t2和封头肩的厚度H0；
第二步，设计制造板坯料，其外形尺寸如下：
D1=D0+Δ1 ， T1=t1+Δ2 ， T2=t2+Δ3 ，H=H0+Δ4 ，Θ=5～15°
Δ1、Δ2、Δ3、Δ4为余量，其中：Δ1= D0×(0.5～1)%，Δ2= t1×(5～10)%
Δ3= t2×(15～25)%，Δ4= H0×(1～3)%；
第三步，设计制造冲头和下模，下模各部分按碗型件封头的内型制造，冲头各部分按碗型件封头的法兰制造，尺寸如下：
D2=D0+Δ5，T3=t3+Δ6，R=R0-Δ7，D3=D0-2t1-Δ8，α=3～8°
Δ5、Δ6、Δ7、Δ8为余量；其中：Δ5=20～50mm，Δ6=10～30mm，Δ7=0～20mm，
Δ8=0～20mm；
第四步，冲压时冲头由连接螺栓固定连接在水压机上，下模固定在工作台上方；板坯料置于下模之上、冲头下，使用水压机将冲头向下冲压，冲头冲压板坯料，板坯料沿下模拉伸成型，出模冷却。
本发明的有益效果是：使用经过优化设计的非等厚度板坯和工装附助模具进行冲压成形，这种锻造方法避免了因包络法兰而增厚的部分在冲形时对金属流动造成阻碍引发的局部集中减薄问题，并且因其特殊的板坯外形结构，使得成型后的封头锻件的外形接近于其零件外形轮廓。这种近终成形技术在减少加工余量的同时更好的保留了金属流线，有效的提升了产品性能。不但解决了带法兰的碗型件的成形问题，并且具有材料利用率高、生产效率高、成形质量好的优点。
附图说明
图1是本发明大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法中的碗型件结构示意图。
图2是本发明大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法冲头结构示意图。
图3是本发明大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法板坯料结构示意图。
图4是本发明大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法下模结构示意图。
图中 1、连接螺栓，2、冲头，3、板坯料，4、下模，5、工作台。
具体实施方式
本发明大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法分为如下步骤进行：
首先确定所要锻造大型带法兰的碗型件的具体尺寸，如图1所示，封头下口直径D0、封头弧面半径R0、封头下肩台阶t1、封头上肩台阶t3、封头厚度t2和封头肩的厚度H0；
第二步，如图3所示，设计制造板坯料3，其外形尺寸如下：
D1=D0+Δ1 ， T1=t1+Δ2 ， T2=t2+Δ3 ，H=H0+Δ4 ，Θ=5～15°
Δ1、Δ2、Δ3、Δ4为余量，其中：Δ1= D0×(0.5～1)%，Δ2= t1×(5～10)%
Δ3= t2×(15～25)%，Δ4= H0×(1～3)%；
第三步，设计制造冲头2和下模4，下模4各部分按碗型件封头的内型制造，冲头2各部分按碗型件封头的法兰制造，其形状、结构、连接为如图2-图4所示，尺寸如下：
D2=D0+Δ5，T3=t3+Δ6，R=R0-Δ7，D3=D0-2t1-Δ8，α=3～8°
Δ5、Δ6、Δ7、Δ8为余量；其中：Δ5=20～50mm，Δ6=10～30mm，Δ7=0～20mm，
Δ8=0～20mm；
第四步，冲压时冲头2由连接螺栓1固定连接在水压机上，下模4固定在工作台5上方；板坯料3置于下模4之上、冲头2之下。使用水压机将冲头2向下冲压，冲头2冲压板坯料3，板坯料3沿下模4拉伸成型，出模冷却。
以大型带法兰的碗型件封头为例，其直径D0=2230㎜，封头半径R0=1120㎜，封头下肩台阶t1=450㎜、封头上肩台阶t3=260㎜、封头厚度t2=240，封头肩的厚度H0=480㎜；其具体实施例如下：
实施例1
设计制造板坯料3，其外形尺寸如下：
D1=2230㎜+2230㎜×0.5﹪=2241.15㎜ ， T1=450㎜+450㎜×5﹪=472.5㎜， T2=240㎜+240㎜×15﹪=276㎜ ，H=480㎜+480㎜×1﹪=480.48㎜，Θ=5°；
设计制造冲头2和下模4，下模4各部分按碗型件封头的内型制造，冲头2各部分按碗型件封头的法兰制造，尺寸如下：
D2=2230㎜+20㎜=2250㎜，T3=260㎜+10㎜=270㎜，R=1120㎜-10㎜=1110㎜，D3=2230㎜-2×450-10㎜=1340㎜，α=5°；
实施例2
设计制造板坯料3，其外形尺寸如下：
D1=2230㎜+2230㎜×0.75﹪=2246.73㎜，T1=450㎜+450㎜×7.5﹪=483.75㎜，T2=240㎜+240㎜×20﹪=288㎜ ，H=480㎜+480㎜×2﹪=489.6㎜，Θ=10°；
设计制造冲头2和下模4，下模4各部分按碗型件封头的内型制造，冲头2各部分按碗型件封头的法兰制造，尺寸如下：
D2=2230㎜+35㎜=2265㎜，T3=260㎜+20㎜=280㎜，R=1120㎜-0㎜=1120㎜，D3=2230㎜-2×450-0㎜=1330㎜，α=3°；
实施例3
设计制造板坯料3，其外形尺寸如下：
D1=2230㎜+2230㎜×1﹪=2252.3㎜ ， T1=450㎜+450㎜×10﹪=495㎜，
T2=240㎜+240㎜×25﹪=300㎜ ，H=480㎜+480㎜×3﹪=494.4㎜，Θ=15°；
设计制造冲头2和下模4，下模4各部分按碗型件封头的内型制造，冲头2各部分按碗型件封头的法兰制造，尺寸如下：
D2=2230㎜+50㎜=2280㎜，T3=260㎜+30㎜=290㎜，R=1120㎜-20㎜=1100㎜，D3=2230㎜-2×450-20㎜=1310㎜，α=8°。
Claims (1)
1.一种大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法，其特征是：本发明大型带法兰的碗型件低损伤冲压成型方法分为以下步骤进行：
第一步，首先确定所要锻造大型带法兰的碗型件的具体尺寸，封头下口直径D0、封头弧面半径R0、封头下肩台阶t1、封头上肩台阶t3、封头厚度t2和封头肩的厚度H0；
第二步，设计制造板坯料3，其外形尺寸如下：
D1=D0+Δ1 ， T1=t1+Δ2 ， T2=t2+Δ3 ，H=H0+Δ4 ，Θ=5～15°
Δ1、Δ2、Δ3、Δ4为余量，其中：Δ1= D0×(0.5～1)%，Δ2= t1×(5～10)%
Δ3= t2×(15～25)%，Δ4= H0×(1～3)%；
第三步，设计制造冲头（2）和下模（4），下模（4）各部分按碗型件封头的内型制造，冲头（2）各部分按碗型件封头的法兰制造，尺寸如下：
D2=D0+Δ5，T3=t3+Δ6，R=R0-Δ7，D3=D0-2t1-Δ8，α=3～8°
Δ5、Δ6、Δ7、Δ8为余量；其中：Δ5=20～50mm，Δ6=10～30mm，Δ7=0～20mm，
Δ8=0～20mm；
第四步，冲压时冲头（2）由连接螺栓（1）固定连接在水压机上，下模（4）固定在工作台（5）上方；板坯料（3）置于下模（4）之上、冲头（2）之下，使用水压机将冲头（2）向下冲压，冲头（2）冲压板坯料（3），板坯料（3）沿下模（4）拉伸成型，出模冷却。
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