CN109648029A - 大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具及其锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具及其锻造方法，成套模具包括整形模和用于坯料预成型的锻造模；锻造模包括上模和下模，上模和下模内形成预成型坯料的型腔；上模上设有冲头；型腔包括形成在下模上的第一型腔和第二型腔，下模下端还设有与第二型腔贯通的第一通孔，上模上开设有与第一型腔共同形成预成型坯料的法兰部分的第三型腔；第二型腔和冲头均具有拔模斜度；整形模用于对预成型坯料的内孔扩张整形。锻造方法采用前述模具实施，并先将毛坯压成饼状坯料；继而将饼状坯料的中部压出凹坑；通过上模与下模配合，锻造出带有筒体的法兰盘。其有益效果是，省略了传统胎膜锻造中冲孔的步骤，能够节约材料，并且提高了生产效率。

Description

大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具及其锻造方法

技术领域

本发明为法兰盘锻造领域，具体涉及一种大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具及其锻造方法。

背景技术

油罐车顶部注油装置包括有支撑法兰盘，支撑法兰盘的直径为Ø699mm，筒形部分外径为Ø540mm，内径为Ø508mm，壁厚为16mm。采用ASTM A350制成的支撑法兰盘的重量为118kg。目前，对此类大型的薄壁法兰盘的制造，只能采用胎膜锻造的方式，其工艺步骤为，先选取重量为300kg的毛坯，然后利用胎膜内镦粗，接着冲小孔，再通过多次扩孔的方法预成型；最后经过切削加工制成成品。

但是采用胎膜锻造上述大型薄壁筒类法兰盘的锻造成本高，材料利用率不足40%,造成大量材料浪费。同时胎膜锻造生产效率低，每班产量约为25件。

发明内容

为解决上述大型薄壁筒类法兰盘生产过程中，材料浪费严重的问题，本发明提供了一种大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具及其锻造方法，通过带有拔模斜度的冲头和第二型腔的锻造模，直接锻造出带有内孔的薄壁筒类法兰盘，然后利用整形模拉直拔模斜度，制成锻件。其材料的利用率高，并且生产效率高。

本发明的技术方案如下：

一种大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具，包括整形模和用于坯料预成型的锻造模；锻造模包括上模和下模，上模和下模内形成预成型坯料的型腔；上模上设有用于在预成型坯料上形成内孔的冲头；所述型腔包括形成在下模上的第一型腔和第二型腔，第二型腔用于形成预成型坯料的筒体部分，下模下端还设有与第二型腔贯通的第一通孔，第一通孔构成所述冲头的避让空间；所述上模上开设有第三型腔，第三型腔与所述第一型腔共同形成预成型坯料的法兰部分；第二型腔和冲头均具有拔模斜度；所述整形模用于对预成型坯料的内孔扩张整形。

采用本发明的技术方案，上模和下模上设有燕尾，上模和下模分别通过燕尾部分与锤头和锤砧固定连接，并由楔块锁紧。上模和下模上的分模面位于法兰厚度方向的正中，通过上模与下模相配合，利用带有拔模斜度的冲头和第二型腔，直接锻造出带有内孔的薄壁筒类法兰盘，然后利用整形模对预成型坯料的内孔整形，将带有拔模斜度的筒体部分拉直，制成锻件，其锻造过程省略了传统胎膜锻造中的冲孔步骤，能够节约材料，并且提高了生产效率。

优选的，所述冲头镶嵌在第三型腔内的安装槽中，并通过穿设在上模本体上的螺钉紧固。便于冲头的拆装和更换。

优选的，所述整形模包括扩孔凸模和扩孔凹模；所述扩孔凹模上开设有用于容纳预成型坯料筒体的第二通孔；扩孔凹模上设有支撑预成型坯料法兰部的扩孔垫环；扩孔垫环由两块半圆环形垫块组成。在扩孔后，将扩孔凹模翻转，有利于将锻件从扩孔中凹模取出。

优选的，所述第二通孔呈上小下大的喇叭形。保证在整形过程中，带有拔模斜度的筒体能够向外扩张，使筒体变直。

一种大型薄壁筒类法兰盘的锻造方法，包括以下步骤：

1）下料：按照法兰盘的质量和烧损合计消耗量制作棒状坯料；

2）加热：将棒状坯料加热到始锻温度；

3）压扁：将加热的棒状坯料压成饼状坯料；

4）中部压薄：将饼状坯料中部压薄，使其在中部形成凹坑；

5）模锻：将中部压薄的饼状坯料放入权利要求1-4中任意一项所述成套模具中锻造模的第一型腔中，进行多次锻打上模，使冲头先将饼状坯料冲穿，并通过锻造模形成带有法兰部分和筒体部分的预成型坯料；

6）整形：利用整形模对预成型坯料进行进行扩孔，并将带有拔模斜度的筒体拉直。

通过将毛坯压成饼状坯料，使其能够放入第一型腔中；将饼状坯料的中部压出凹坑，方便锻出内孔；通过上模上的冲头与下模配合，使其在锻造法兰盘外形的过程的同时，锻造出内孔，形成带有拔模斜度的筒体，省略了传统胎膜锻造中冲孔的步骤，能够节约材料，并且提高了生产效率。其中，锻造模具的上下模分别通过燕尾配合结构与锤头和锤砧固定连接，并通过楔块锁紧。

优选的，所述加热过程中，通过加热炉将毛坯加热到1200℃以上。使毛坯达到始锻温度，但应防止过烧。

优选的，所述模锻温度为800℃～1200℃。其锻造效果好。

优选的，所述扩孔时的温度为1000℃～1100℃。能够防止再次加热时，预成型坯料的晶粒变粗大。

优选的，所述整形模的下行速度为60mm/s ～80mm/s。能够避免预成型坯料被拉变形。

优选的，所述上模的下行速度为5m/s～7m/s。保证锻造成型效果好。

本发明的有益效果为，能够直接锻造出带有法兰部分和筒体部分的大型薄壁法兰盘的锻件；省略了传统胎膜锻造的冲孔步骤，其材料的利用率约为60%；在减少材料浪费的同时，能够提高生产效率，每班产量可达到80件。

附图说明

图1为本发明模锻过程的示意图。

图2为锻造模的结构示意图。

图3为本发明扩孔过程的示意图。

图4为毛坯形变过程的示意图。

图中，上模1、冲头2、下模3、第一型腔4、第二型腔5、第一通孔6、第三型腔7、扩孔凸模8、扩孔凹模9、扩孔垫环10、第二通孔11。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具，包括整形模和用于坯料预成型的锻造模；锻造模包括上模1和下模3，上模1和下模3内形成预成型坯料的型腔；上模1上设有用于在预成型坯料上形成内孔的冲头2；所述型腔包括形成在下模3上的第一型腔4和第二型腔5，第二型腔5用于形成预成型坯料的筒体部分，下模3下端还设有与第二型腔5贯通的第一通孔6，第一通孔6构成所述冲头2的避让空间；所述上模1上开设有第三型腔7，第三型腔7与所述第一型腔4共同形成预成型坯料的法兰部分；第二型腔5和冲头2均具有拔模斜度；所述整形模用于对预成型坯料的内孔扩张整形。

为便于冲头2的拆装，冲头2镶嵌在第三型腔7内的安装槽中，并通过穿设在上模1本体上的螺钉紧固。所述整形模包括扩孔凸模8和扩孔凹模9；所述扩孔凹模9上开设有用于容纳预成型坯料筒体的第二通孔11；扩孔凹模9上设有支撑预成型坯料法兰部的扩孔垫环10；扩孔垫环由两块半圆环形垫块组成。所述第二通孔11呈上小下大的喇叭形。

如图4所示，本实施例记载了盘体直径为Ø699mm，筒体外径为Ø540mm，内径为Ø508mm，壁厚为16mm的大型薄壁法兰盘的锻造步骤：

1）下料：按照法兰盘的原材料消耗量制作棒状坯料，本实施例中选用材料为ASTM A350的棒料，成品的重量为118kg，按照59%的材料利用率计算出所需棒料的尺寸，通过计算，用锯切机把棒料切段形成Ø350mm，长度为265±2mm的棒状坯料。

2）加热：在加热炉中将棒状坯料加热到1200℃以上。

3）压扁：在10T模锻锤上，用平板模将加热的棒状坯料压成Ø700mm，厚度66mm的饼状坯料，使其能够放入锻造模的第一型腔4中。

4）中部压薄：利用10T模锻锤将饼状坯料中部压薄，使其在中部形成Ø300mm，深36mm的凹坑；便于锻出内孔。

5）模锻：将中部压薄的饼状坯料放入第一型腔4中，并在800℃～1200℃的温度下进行锻造；进行多次模锻，利用16T模锻锤以5m/s～7m/s的速度锻打上模1八到十二次，使冲头2先将饼状坯料冲穿，并通过锻造模形成带有法兰部分和筒体部分的预成型坯料。预成型坯料的法兰部分直径为Ø718mm，筒体部分的最大外径为Ø550mm，最大内径为Ø498mm，拔模斜度为10°，壁厚为26mm。

6）扩孔：利用加热炉将冷却的预成型坯料加热，在1000℃～1100℃的环境下，将预成型坯放入扩孔凹模9上，利用800T油压机以60mm/s～80mm/s的速度带动扩孔凸模8对预成型坯进行扩孔，将带有拔模斜度的筒体拉直。

其中，为保证锻造效果更佳，第一型腔4与第三型腔7之间留有间隙。间隙靠近预成型坯料的一端较小，为间隙的桥部；间隙远离预成型坯料的一端较大，为间隙的仓部，在金属成型过程中，桥部起阻力作用，保证金属充满型腔，仓部能够容纳多余金属。保证预成型坯料的尺寸。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具，其特征在于，包括整形模和用于坯料预成型的锻造模；锻造模包括上模（1）和下模（3），上模（1）和下模（3）内形成预成型坯料的型腔；上模（1）上设有用于在预成型坯料上形成内孔的冲头（2）；所述型腔包括形成在下模（3）上的第一型腔（4）和第二型腔（5），第二型腔（5）用于形成预成型坯料的筒体部分，下模（3）下端还设有与第二型腔（5）贯通的第一通孔（6），第一通孔（6）构成所述冲头（2）的避让空间；所述上模（1）上开设有第三型腔（7），第三型腔（7）与所述第一型腔（4）共同形成预成型坯料的法兰部分；第二型腔（5）和冲头（2）均具有拔模斜度；所述整形模用于对预成型坯料的内孔扩张整形。

2.根据权利要求1所述的大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具，其特征在于，所述冲头（2）镶嵌在第三型腔（7）内的安装槽中，并通过穿设在上模（1）本体上的螺钉紧固。

3.根据权利要求1所述的大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具，其特征在于，所述整形模包括扩孔凸模（8）和扩孔凹模（9）；所述扩孔凹模（9）上开设有用于容纳预成型坯料筒体的第二通孔（11）；扩孔凹模（9）上设有支撑预成型坯料法兰部的扩孔垫环（10）；扩孔垫环（10）由两块半圆环形垫块组成。

4.根据权利要求3所述的大型薄壁筒类法兰盘的锻造成套模具，其特征在于，所述第二通孔（11）呈上小下大的喇叭形。

5.一种大型薄壁筒类法兰盘的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）下料：按照法兰盘的质量和烧损合计消耗量制作棒状坯料；

2）加热：将棒状坯料加热到始锻温度；

3）压扁：将加热的棒状坯料压成饼状坯料；

4）中部压薄：将饼状坯料中部压薄，使其在中部形成凹坑；

5）模锻：将中部压薄的饼状坯料放入权利要求1-4中任意一项所述成套模具中锻造模的第一型腔（4）中，上模（1）随锤头形成多次锤击运动，使冲头（2）先将饼状坯料冲穿，再与下模（3）一起形成带有法兰部分和筒体部分的预成型坯料；

6）扩孔：利用整形模对预成型坯料内孔进行扩孔，并将带有拔模斜度的筒体拉直。

6.根据权利要求5所述的大型薄壁筒类法兰盘的锻造方法，其特征在于，在所述加热过程中，通过加热炉将毛坯加热到1200℃以上。

7.根据权利要求6所述的大型薄壁筒类法兰盘的锻造方法，其特征在于，所述模锻温度为800℃～1200℃。

8.根据5至7任一项权利要求所述的大型薄壁筒类法兰盘的锻造方法，其特征在于，所述扩孔时的温度为1000℃～1100℃℃。

9.根据权利要求8所述的大型薄壁筒类法兰盘的锻造方法，其特征在于，所述整形模的扩孔凸模（8）下行速度为60mm/s～80mm/s。

10.根据权利要求9所述的大型薄壁筒类法兰盘的锻造方法，其特征在于，所述上模（1）的下行速度为5m/s～7m/s。