CN103658214B - 垂直分模挤压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直分模挤压系统，垂直挤压模块的垂直缸的缸体固定定位于机架上部，垂直缸通过挤压轴带动挤压垫；水平挤压模块的水平增压缸的缸体固定于机架上，水平增压缸的压力输出通过模座带动模膛水平运动；至少两个水平挤压模块的模膛相对侧能够形成一柱状型腔；挤压垫恰能够插入到柱状型腔开口内，所述控制系统控制垂直缸和水平增压缸的供油，本发明通过水平挤压模块的水平增压油缸带动模腔合模，垂直缸通过挤压轴带动挤压垫镦粗坯料，水平增压油缸能随着挤压轴压力的增大实时增压，为模膛产生巨大的合模力，从而形成保护模膛的预应力，这样就实现了圆周外侧壁具有凸台的柱状体的挤压成型，其所成型的产品结构致密，无需焊接。<!--1-->

Description

垂直分模挤压系统

技术领域

本发明涉及一种金属挤压加工系统，特别涉及一种基于重型挤压原理的垂直分模挤压系统。

背景技术

随着核电，重石化，海洋工程等领域的发展，对大型超高压压力容器和管件、泵体、阀体要求越来越高，特别对结构复杂的管台类结构的一体化成形要求越来越普遍，即在管件、桶状件表面上隆起凸台的结构，凸台与管体和桶体的交线为空间曲线，不允许空间曲线焊接，空间曲线部位需许多核级缓件一体化成形，具有管台结构的重型锻件的生产由于大吨位压机等制造设备的限制，其制造工艺一直局限于自由锻成形工艺。目前国内重型机械制造厂和相关的工艺研发者均基于现有设备条件进行技术改进，主要基于自由锻成形方式，该种工艺要求非常大的钢锭和坯料，造成严重的材料浪费，生产周期长、成本高，且变形不均匀，晶粒度控制难，疲劳强度低。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种垂直分模挤压系统，该垂直分模挤压系统能够实现管台一体成形，确保管台连接位置无焊缝，管台内部无裂纹和缺陷，管台的可靠性和强度高。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种垂直分模挤压系统，包括机架、垂直挤压模块、水平挤压模块和控制系统：

垂直挤压模块包括垂直缸和挤压轴，所述垂直缸的缸体固定定位于机架上部，垂直缸的活塞下端与挤压轴上端固连，挤压轴下端设有挤压垫；

水平挤压模块包括模膛、模座和水平增压缸，水平增压缸的缸体固定于机架上，水平增压缸的压力输出活塞与模座固连，模膛固定于模座上，模膛背向模座的一侧形成内凹结构，所述模座与模膛能够滑动设于机架的水平工作台面上；

至少两个水平挤压模块对称分布于机架内，且各水平挤压模块的模膛能够紧密贴合，各模膛相对侧形成一柱状型腔；

所述垂直挤压模块的挤压垫恰能够插入到水平挤压模块形成的柱状型腔开口内，形成挤压、镦粗金属的条件；

所述垂直挤压模块的挤压轴内形成有挤压油腔，挤压油腔中设有挤压活塞，该挤压活塞下端固连有芯轴，该芯轴能够伸入到水平挤压模块形成的柱状型腔内部，控制系统控制挤压油腔的供油；

所述控制系统控制垂直缸和水平增压缸的供油。

作为本发明的进一步改进，所述水平增压缸包括水平缸和增压器，所述水平缸内设有压力输出活塞，水平缸的缸底设有一贯穿油腔，增压器包括增压缸、初级活塞和次级活塞，所述初级活塞与次级活塞固连，次级活塞横截面积小于初级活塞横截面积，初级活塞动密封设于增压缸内，次级活塞动密封设于水平缸贯穿油腔内。

作为本发明的进一步改进，所述压力输出活塞内形成一顶杆穿孔油腔，该顶杆穿孔油腔内动密封设有一顶杆，所述模座和模膛侧壁上设一与柱状型腔连通的通孔，所述顶杆能够通过该通孔伸入到模膛的柱状型腔内。

作为本发明的进一步改进，水平增压缸的压力输出活塞与模座固连的结构为：设有支撑体和连接半环，所述支撑体呈一端直径大于另一端直径的梯形结构，其直径大的一端与模座固连，其直径小的一端通过连接半环与水平增压缸的压力输出活塞能够扣合固连。

作为本发明的进一步改进，所述机架上还设有纵向能够滑动的活动横梁，垂直挤压模块的挤压轴与活动横梁固连。

作为本发明的进一步改进，所述活动横梁上设有2-4个垂直互锁模缸，该垂直互锁模缸的活塞杆下方设有一互锁定位板，该互锁定位板上设有定位孔，所述水平挤压模块的模座上端设有大小和位置与该定位孔匹配的定位销，所述定位销恰能够插入到该定位孔内。

作为本发明的进一步改进，所述各模膛相对侧形成的柱状型腔呈各段直径不等的阶梯柱状结构。

作为本发明的进一步改进，所述控制系统为可编程序控制器(PLC)。

本发明的有益技术效果是：本发明通过水平挤压模块的水平增压缸带动模膛合模，在垂直分模面上接触并压紧坯料，垂直缸通过挤压轴带动挤压垫镦粗坯料，对水平增压缸能够随着挤压轴压力的增大实时增压，为模膛产生巨大的合模力，从而形成保护模膛的预应力，这样就实现了圆周外侧壁具有凸台的柱状体的挤压成型，其所成型的产品结构致密，无需焊接。

附图说明

图1为本发明挤压状态示意图；

图2为本发明挤压完成状态示意图。

具体实施方式

实施例：一种垂直分模挤压系统，包括机架1、垂直挤压模块、水平挤压模块和控制系统：

垂直挤压模块包括垂直缸2和挤压轴3，所述垂直缸2的缸体固定定位于机架1上部，垂直缸2的活塞下端与挤压轴3上端固连，挤压轴3下端设有挤压垫5；

水平挤压模块包括模膛8、模座9和水平增压缸，水平增压缸的缸体固定于机架1上，水平增压缸的压力输出活塞与模座9固连，模膛8固定于模座9上，模膛8背向模座9的一侧形成内凹结构，所述模座9与模膛能够滑动设于机架1的水平工作台面上；

至少两个水平挤压模块对称分布于机架1内，且各水平挤压模块的模膛8能够紧密贴合，各模膛8相对侧形成一柱状型腔10；

所述垂直挤压模块的挤压垫5恰能够插入到水平挤压模块形成的柱状型腔10开口内，形成挤压、镦粗金属的条件；

所述垂直挤压模块的挤压轴3内形成有挤压油腔6，挤压油腔6中设有挤压活塞7，该挤压活塞7下端固连有芯轴4，该芯轴能够伸入到水平挤压模块形成的柱状型腔10内部，控制系统控制挤压油腔6的供油；

所述控制系统控制垂直缸2和水平增压缸的供油，模锻时，首先用机械手将坯料置于模膛8中，然后通过给水平增压缸注入液压油，则各个水平挤压模块的水平增压缸的压力输出活塞推出，带动模膛合模，在垂直分模面上接触并包围坯料，然后向垂直缸2注入液压油，通过其活塞推动挤压轴3向下运动，挤压轴3下端的挤压垫5挤压、镦粗坯料，随着挤压轴3压力的增大，实时对水平增压缸注油增压，增压为模膛8产生巨大的合模力，从而形成保护模膛8的预应力，且可随着垂直腔油压值，以得到随动预应力的效果，当挤压轴3将坯料镦粗后，芯轴伸出对坯料进行穿孔进而形成内孔，能够实现管状体或者桶状体内部空腔结构的成形。

所述水平增压缸包括水平缸11和增压器，所述水平缸11内设有压力输出活塞，水平缸11的缸底12设有一贯穿油腔15，增压器包括增压缸16、初级活塞13和次级活塞14，所述初级活塞13与次级活塞14固连，次级活塞14横截面积小于初级活塞13横截面积，初级活塞13动密封设于增压缸16内，次级活塞14动密封设于水平缸11贯穿油腔15内，使用时，先向水平缸11注油，压力输出活塞伸出，进而带动模膛合模，在垂直分模面上接触，当垂直缸2向下运动挤压坯料力量逐渐增大到一定值后，开始实时向增压器的增压缸16内注油，初级活塞13带动次级活塞14运动，由于初级活塞13和次级活塞14接触液压油的面积不同而形成增压活塞，在增压活塞的次级活塞14作用下，在水平缸11缸底12的贯穿油腔15内形成高压，增压的倍数等于初级活塞13和次级活塞14面积之比，即增压比。增压器增压时，由于各个模膛8在坯料分模面上已经结合压紧，故增压器的行程为零，此增压过程称为零行程增压，零行程增压为模膛8产生巨大的合模力，从而形成保护模膛8的预应力，且可随着挤压力(垂直缸2的油压值)的变化得到随动预应力的效果，零行程增压的增压器体积小，可以方便地设计在水平缸11的缸底12上，增压器及水平缸11的缸底12可用螺栓固定，也可以支撑在机架1的支撑面上。

所述压力输出活塞内形成一顶杆穿孔油腔17，该顶杆穿孔油腔17内动密封设有一顶杆18，所述模座9和模膛8侧壁上设一与柱状型腔10连通的通孔，所述顶杆18能够通过该通孔伸入到模膛8的柱状型腔10内，当顶杆18伸入到模膛8内部，就实现在坯料圆周外侧面上形成孔洞，即穿出一个盲孔，该结构顶杆18可以作顶料杆使用，防止坯料挤压完成后与模膛8粘连。

所述水平增压缸的压力输出活塞与模座9固连的结构为：设有支撑体19和连接半环20，所述支撑体呈一端直径大于另一端直径的梯形结构，其直径大的一端与模座9固连，其直径小的一端通过连接半环与水平增压缸的压力输出活塞能够扣合固连，通过连接半环两支撑体和水平增压缸的压力输出活塞固定定位，实现推动模座9运动的功能，有效避免支撑体与压力输出活塞之间固定连接而产生断裂的可能性，提高了整体连接强度和稳定性。

所述机架1上还设有纵向能够滑动的活动横梁21，垂直挤压模块的挤压轴3与活动横梁固连，具有导向作用。

所述活动横梁上设有2-4个垂直互锁模缸22，该垂直互锁模缸的活塞杆下方设有一互锁定位板23，该互锁定位板上设有定位孔24，所述水平挤压模块的模座9上端设有大小和位置与该定位孔匹配的定位销25，所述定位销恰能够插入到该定位孔内，通过垂直互锁模缸上的定位孔与水平挤压模块的模座9上的定位销配合，实现挤压轴3的定位，同时增加挤压轴3的刚度，防止其因巨大的挤压力导致弯曲变形。

所述各模膛8相对侧形成的柱状型腔10呈各段直径不等的阶梯柱状结构。

所述控制系统为可编程序控制器(PLC)。

Claims (8)

1.一种垂直分模挤压系统，其特征是：包括机架(1)、垂直挤压模块、水平挤压模块和控制系统：

垂直挤压模块包括垂直缸(2)和挤压轴(3)，所述垂直缸(2)的缸体固定定位于机架(1)上部，垂直缸(2)的活塞下端与挤压轴(3)上端固连，挤压轴(3)下端设有挤压垫(5)；

水平挤压模块包括模膛(8)、模座(9)和水平增压缸，水平增压缸的缸体固定于机架(1)上，水平增压缸的压力输出活塞与模座(9)固连，模膛(8)固定于模座(9)上，模膛(8)背向模座(9)的一侧形成内凹结构，所述模座(9)与模膛能够滑动设于机架(1)的水平工作台面上；

至少两个水平挤压模块对称分布于机架(1)内，且各水平挤压模块的模膛(8)能够紧密贴合，各模膛(8)相对侧形成一柱状型腔(10)；

所述垂直挤压模块的挤压垫(5)恰能够插入到水平挤压模块形成的柱状型腔(10)开口内；

所述垂直挤压模块的挤压轴(3)内形成有挤压油腔(6)，挤压油腔(6)中设有挤压活塞(7)，该挤压活塞(7)下端固连有芯轴(4)，该芯轴能够伸入到水平挤压模块形成的柱状型腔(10)内部，控制系统控制挤压油腔的供油；

所述控制系统控制垂直缸(2)和水平增压缸的供油。

2.根据权利要求1所述的垂直分模挤压系统，其特征是：所述水平增压缸包括水平缸(11)和增压器，所述水平缸(11)内设有压力输出活塞，水平缸(11)的缸底(12)设有一贯穿油腔(15)，增压器包括增压缸(16)、初级活塞(13)和次级活塞(14)，所述初级活塞(13)与次级活塞(14)固连，次级活塞(14)横截面积小于初级活塞(13)横截面积，初级活塞(13)动密封设于增压缸(16)内，次级活塞(14)动密封设于水平缸(11)贯穿油腔(15)内。

3.根据权利要求2所述的垂直分模挤压系统，其特征是：所述压力输出活塞内形成一顶杆穿孔油腔(17)，该顶杆穿孔油腔(17)内动密封设有一顶杆(18)，所述模座(9)和模膛(8)侧壁上设一与柱状型腔(10)连通的通孔，所述顶杆(18)能够通过该通孔伸入到模膛(8)的柱状型腔(10)内。

4.根据权利要求1所述的垂直分模挤压系统，其特征是：水平增压缸的压力输出活塞与模座(9)固连的结构为：设有支撑体(19)和连接半环(20)，所述支撑体呈一端直径大于另一端直径的梯形结构，其直径大的一端与模座(9)固连，其直径小的一端通过连接半环与水平增压缸的压力输出活塞能够扣合固连。

5.根据权利要求1所述的垂直分模挤压系统，其特征是：所述机架(1)上还设有纵向能够滑动的活动横梁(21)，垂直挤压模块的挤压轴(3)与活动横梁固连。

6.根据权利要求5所述的垂直分模挤压系统，其特征是：所述活动横梁上设有2-4个垂直互锁模缸(22)，该垂直互锁模缸的活塞杆下方设有一互锁定位板(23)，该互锁定位板上设有定位孔(24)，所述水平挤压模块的模座(9)上端设有大小和位置与该定位孔匹配的定位销(25)，所述定位销恰能够插入到该定位孔内。

7.根据权利要求1所述的垂直分模挤压系统，其特征是：所述各模膛(8)相对侧形成的柱状型腔(10)呈各段直径不等的阶梯柱状结构。

8.根据权利要求1所述的垂直分模挤压系统，其特征是：所述控制系统为可编程序控制器。