CN107971377A - 弯头成型模具及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弯头成型模具及成型方法，属于弯头制造技术领域。所述弯头成型模具包括：模具本体，模具本体的中部设置有模具型腔，模具型腔的尺寸与期望成型的弯头的外部尺寸相一致；锭块推动装置，用于将加热后的锭块挤压至模具型腔内以形成实心弯头轮廓；芯棒推动装置，芯棒推动装置上设置有芯棒，芯棒推动装置用于推动芯棒在模具型腔内沿弯曲弧线推动，从而在实心弯头轮廓中形成中心孔，芯棒的尺寸与期望成型的弯头的内部尺寸相一致。本发明绕过型材生产环节，直接从锭块加工成弯头，省去了中间工序，提高了生产效率，降低了生产成本，生产出的弯头具有规则的内外表面形状，且具有均匀的壁厚。

Description

弯头成型模具及成型方法

技术领域

本发明涉及弯头制造技术领域，特别是指一种弯头成型模具及成型方法。

背景技术

弯头是管道系统的重要组成部分。目前的弯头主要是由直钢管或钢板加工而成，加工方法为模具成形。大部分弯头在成型之前需要进行加热处理，使其容易发生塑性变形。从是否需要焊接工艺的角度讲，弯头分为有缝弯头和无缝弯头。无缝弯头分模具压制、推制等。锻制弯头可以由毛坯直接去材机加工而成。有缝弯头的成型方式既可以先把钢板卷制成钢管，然后热压或推制，又可以由钢板成型，先分别形成两半，再焊接到一起。也有所谓的“虾米腰”弯头，也是焊接成的，是用截成梯形的钢管拼焊成的。这些加工方式的一个共同特点是利用钢厂生产的型材进行二次加工。而这些钢管或者钢板，是钢厂由钢锭加工而成的。钢锭在成形过程中有较大的流动性，这种成形方式和传统的热压、哈夫成形区别较大，变形量要大很多。

目前的弯头成型方法主要有：钢管合模热压成形、钢板合模成形+焊接、芯棒推制成形、锻坯机加成形。以上方法的共同特点是由钢厂生产出钢锭后再加工成特定型材，管件厂对型材进行二次加工。从管件厂的角度来讲，限制了管件的生产方式，只能依靠钢厂的型材。从钢厂的角度讲，他们有可能利用自己的产品特点，直接进行管件研发生产。

发明人研究发现，目前的弯头成型方法至少存在以下缺点：(1)工序多，成本高、效率低。由于整个生产环节要先加工型材，导致多出一个生产环节，多出的生产环节一定要有生产成本。由钢锭到型材需要成形工艺，由型材到弯头又需要成型工艺。(2)成形精度低。传统的热压弯头，其成型模具只作用在外面，虽然能保证外部形状较规则，但内部无法保证，利用端撑和心撑能在一定程度上减轻不规则性，但作用有限。(3)壁厚不均匀。传统成形技术加工的弯头，在成型过程中都会产生壁厚增厚或减薄，存在壁厚不均匀的问题。

发明内容

本发明提供一种弯头成型模具及成型方法，绕过型材生产环节，直接从锭块加工成弯头，省去了中间工序，提高了生产效率，降低了生产成本，生产出的弯头具有规则的内外表面形状(即内径和外径)，且具有均匀的壁厚。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种弯头成型模具，包括：

模具本体，所述模具本体的中部设置有模具型腔，所述模具型腔的尺寸与期望成型的弯头的外部尺寸相一致；

锭块推动装置，用于将加热后的锭块挤压至所述模具型腔内以形成实心弯头轮廓；

芯棒推动装置，所述芯棒推动装置上设置有芯棒，所述芯棒推动装置用于推动所述芯棒在所述模具型腔内沿弯曲弧线推动，从而在实心弯头轮廓中形成中心孔，所述芯棒的尺寸与期望成型的弯头的内部尺寸相一致。

进一步的，所述模具本体和锭块推动装置之间设置有直通的锭块导向模具。

进一步的，所述模具本体在所述模具型腔的进口端和出口端均设置有余料切除装置。

进一步的，所述芯棒的中部设置有加热装置。

进一步的，所述模具本体内也设置有加热装置。

进一步的，所述期望成型的弯头为等径弯头或变径弯头。

进一步的，所述锭块的材质为钢材或者其他非铁基金属材料。

另一方面，本发明还提供一种上述的弯头成型模具进行弯头成型的方法，包括：

步骤1：将锭块加热到一定温度，挤压至所述模具本体的模具型腔中，形成实心弯头轮廓；

步骤2：将所述芯棒沿所述模具型腔的弯曲弧线推动，直至穿透弯头，形成中心孔；

步骤3：将所述芯棒退出，将产生的余料切除，弯头成型。

进一步的，所述步骤2进一步为：

当期望成型的弯头的内径较大时，先用较细的芯棒推动，再用较粗的芯棒推动，直至得到的弯头内径满足要求。

本发明具有以下有益效果：

本发明的弯头成型模具及成型方法，弯头直接由锭块加工而成，不需要使用型材(管材或板材)做原材料，弯头的成型依模具本体的模具型腔和芯棒的形状而定，模具型腔在角度、出入口直径等方面可以有变化。本发明至少具有以下优点：(1)减少了中间工序。直接由锭块加工成弯头，不需要锭块加工成型材的工序，相应的成本会降低、效率会提高。(2)成形精度高。模具型腔的尺寸与期望成型的弯头的外部尺寸相一致，芯棒的尺寸与期望成型的弯头的内部尺寸相一致，在挤压过程中，锭块充分流动，占据并充满模具型腔。只要模具型腔和芯棒的精度足够高，所成型的弯头精度就会很高。成形精度对比：传统方法中，所用的是型材，钢管外径、壁厚本身有一定的正负偏差，也有一定的椭圆度，成形过程中这些精度不可能全部消除，尤其是当型材为负偏差时，外径精度更难控制，误差较大。本方法中，钢锭有充分的流动性，成形精度仅由模具的精度保证，精度较高。(3)壁厚均匀。本发明因为使用模具本体和芯棒分别对弯头的外部尺寸(即外径)和内部尺寸(即内径)成型，能够得到较均匀的壁厚。

附图说明

图1为本发明的弯头成型模具进行弯头成型的方法的步骤1的示意图，其中：(a)表示将加热到一定温度的锭块挤压至模具本体的模具型腔中的过程中，(b)表示锭块已经推至模具型腔出口端；

图2为本发明的弯头成型模具进行弯头成型的方法的步骤2的示意图，其中：(a)表示将芯棒沿模具型腔的弯曲弧线推动过程中，(b)表示已经将芯棒推至穿透弯头；

图3为本发明的弯头成型模具进行弯头成型的方法的步骤3的示意图；

图4为本发明的当期望成型的弯头的内径较大时的弯头成型方法的示意图，其中：(a)表示用较粗的芯棒推动过程中，(b)表示推动完成；

图5为本发明的当期望成型的弯头的内径较大时的弯头成型方法的余料切除后的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种弯头成型模具，如图1～图5所示，包括：

模具本体1，模具本体1的中部设置有模具型腔2，模具型腔2的尺寸与期望成型的弯头的外部尺寸相一致；

锭块推动装置(未示出)，用于将加热后的锭块挤压至模具型腔2内以形成实心弯头轮廓；

芯棒推动装置(未示出)，芯棒推动装置上设置有芯棒3，芯棒推动装置用于推动芯棒3在模具型腔2内沿弯曲弧线推动，从而在实心弯头轮廓中形成中心孔，芯棒3的尺寸与期望成型的弯头的内部尺寸相一致。

本发明的弯头成型模具，使用时，弯头直接由锭块加工而成，不需要使用型材(管材或板材)做原材料，弯头的成型依模具本体的模具型腔和芯棒的形状而定，模具型腔在角度、出入口直径等方面可以有变化。本发明至少具有以下优点：(1)减少了中间工序。直接由锭块加工成弯头，不需要锭块加工成型材的工序，相应的成本会降低、效率会提高。(2)成形精度高。模具型腔的尺寸与期望成型的弯头的外部尺寸相一致，芯棒的尺寸与期望成型的弯头的内部尺寸相一致，在挤压过程中，锭块充分流动，占据并充满模具型腔。只要模具型腔和芯棒的精度足够高，所成型的弯头精度就会很高。成形精度对比：传统方法中，所用的是型材，钢管外径、壁厚本身有一定的正负偏差，也有一定的椭圆度，成形过程中这些精度不可能全部消除，尤其是当型材为负偏差时，外径精度更难控制。本方法中，钢锭有充分的流动性，成形精度仅由模具的精度保证。(3)壁厚均匀。本发明因为使用模具本体和芯棒分别对弯头的外部尺寸(即外径)和内部尺寸(即内径)成型，能够得到较均匀的壁厚。

为了操作方便，模具本体1和锭块推动装置之间可以设置有直通的锭块导向模具4。

进一步的，模具本体1在模具型腔2的进口端和出口端均设置有余料切除装置。用于将产生的余料切除。

为了对期望成型的弯头在成型过程中保温，芯棒3的中部可以设置有加热装置。避免锭块的塑性降低。

优选的，模具本体1内也可以设置有加热装置。可以进一步对期望成型的弯头在成型过程中进行保温。

本发明中，上述的锭块推动装置、芯棒推动装置、余料切除装置、加热装置可以根据公知常识灵活设计。当有直通的锭块导向模具时，锭块推动装置可以利用推杆穿过锭块导向模具的直通孔。

本发明中，期望成型的弯头可以为等径弯头或变径弯头(即弯头一端的直径和另一端的直径不相等)。弯头的形式可以是各种角度，如90°、60°、45°、30°或者其他任意角度，本发明均适用。

进一步的，锭块的材质可以为钢材或者其他非铁基金属材料。只要是可塑性材料即可适用。

另一方面，本发明还提供一种上述的弯头成型模具进行弯头成型的方法，包括：

步骤1：如图1(a)和图1(b)所示，将锭块加热到一定温度，挤压至模具本体1的模具型腔2中，形成实心弯头轮廓；

步骤2：如图2(a)和图2(b)所示，将芯棒3沿模具型腔2的弯曲弧线推动，直至穿透弯头，形成中心孔；

步骤3：如图3所示，将芯棒3退出，将产生的余料切除，弯头成型。

本发明的弯头成型方法，至少具有以下优点：(1)减少了中间工序。直接由锭块加工成弯头，不需要锭块加工成型材的工序，相应的成本会降低、效率会提高。(2)成形精度高。模具型腔的尺寸与期望成型的弯头的外部尺寸相一致，芯棒的尺寸与期望成型的弯头的内部尺寸相一致，在挤压过程中，锭块充分流动，占据并充满模具型腔。只要模具型腔和芯棒的精度足够高，所成型的弯头精度就会很高。(3)壁厚均匀。本发明因为使用模具本体和芯棒分别对弯头的外部尺寸(即外径)和内部尺寸(即内径)成型，能够得到较均匀的壁厚。

本发明中，上述的步骤1中，“将锭块加热到一定温度”该处的温度要比现有技术中从型材制作成弯头时的温度高一些，具体温度可以根据锭块的材质灵活选择，例如当锭块为钢锭时，温度根据形状大小的不同可以在1050℃左右。

本发明中，步骤2进一步为：

如图4(a)、图4(b)和图5所示，当期望成型的弯头的内径较大时，先用较细的芯棒3推动，再用较粗的芯棒3＇推动，直至得到的弯头内径满足要求。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种弯头成型模具，其特征在于，包括：

模具本体，所述模具本体的中部设置有模具型腔，所述模具型腔的尺寸与期望成型的弯头的外部尺寸相一致；

锭块推动装置，用于将加热后的锭块挤压至所述模具型腔内以形成实心弯头轮廓；

芯棒推动装置，所述芯棒推动装置上设置有芯棒，所述芯棒推动装置用于推动所述芯棒在所述模具型腔内沿弯曲弧线推动，从而在实心弯头轮廓中形成中心孔，所述芯棒的尺寸与期望成型的弯头的内部尺寸相一致。

2.根据权利要求1所述的弯头成型模具，其特征在于，所述模具本体和锭块推动装置之间设置有直通的锭块导向模具。

3.根据权利要求2所述的弯头成型模具，其特征在于，所述模具本体在所述模具型腔的进口端和出口端均设置有余料切除装置。

4.根据权利要求3所述的弯头成型模具，其特征在于，所述芯棒的中部设置有加热装置。

5.根据权利要求4所述的弯头成型模具，其特征在于，所述模具本体内也设置有加热装置。

6.根据权利要求5所述的弯头成型模具，其特征在于，所述期望成型的弯头为等径弯头或变径弯头。

7.根据权利要求6所述的弯头成型模具，其特征在于，所述锭块的材质为钢材或者其他非铁基金属材料。

8.权利要求1-7任一所述的弯头成型模具进行弯头成型的方法，其特征在于，包括：

步骤1：将锭块加热到一定温度，挤压至所述模具本体的模具型腔中，形成实心弯头轮廓；

步骤2：将所述芯棒沿所述模具型腔的弯曲弧线推动，直至穿透弯头，形成中心孔；

步骤3：将所述芯棒退出，将产生的余料切除，弯头成型。

9.根据权利要求8所述的弯头成型方法，其特征在于，所述步骤2进一步为：

当期望成型的弯头的内径较大时，先用较细的芯棒推动，再用较粗的芯棒推动，直至得到的弯头内径满足要求。