CN109759470A - 一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法，同时公开了垂直分模的水平双动挤压组合模具，其垂直上凹模和垂直下凹模在合模时形成环周模腔；左水平挤压模和右水平挤压模与合模后的垂直上凹模和垂直下凹模一起形成法兰的轴向模腔；左水平穿孔针和右水平穿孔针分别设置在左水平挤压模和右水平挤压模内；穿孔针内均设置有水冷却装置；顶出头设置在垂直下凹模内。垂直模具、水平挤压模具和穿孔工具均可独立操作运动，利用挤压头和穿孔针行程可柔性控制金属合理流动，避免产生折叠缺陷，法兰部位的金属充填饱满，可使制品仅经一火加热和一次挤压成形，工序流程短，能耗小，效率高，制品尺寸精确。

Description

一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法

技术领域

本发明涉及一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法，属于金属塑性成形技术领域。

背景技术

大型双法兰中通体是石油、天然气开采，以及化工、核电等管道技术装备中关键的零部件，用以井口装置、采油树设备和输送管道的连接。传统的铸造、焊接方法所生产的制品，整体结构强度差、性能低下，难以满足高压使用性能要求；采用自由锻造时，由于锻件结构复杂，必须多火次加热，导致能耗高、效率低、材料利用率低，而且，必须经机加工去除大量材料后，才能形成双法兰和中空形状，材料的金属流线被切断，受介质的应力腐蚀，导致早期失效，影响使用寿命；采用单向整体模锻时，由于双侧法兰直径较大，模膛充满困难，易产生折叠缺陷，无法成形内孔，一般需要预制坯，留有脱模斜度，材料利用率也较低，且外形会产生较大飞边，需增加切边工序，飞边切除和内孔机加工同样会产生金属流线被切断的问题；有的采用垂直挤压方法，一次仅能成形一个法兰，需将工件掉头再次挤压成形另一个法兰，工序复杂、效率低，不能保证在一火内完成。

因此，需要开发一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法以解决上述存在的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种提供双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法。为了实现该方法，现将涉及的模具做出具体说明：

双法兰中通体的水平双动组合模具的具体结构如图1所示，其主要包括：垂直上凹模、垂直下凹模、左水平挤压模、右水平挤压模、左水平穿孔工具、右水平穿孔工具、穿孔针内水冷却装置、上模底板、下模底板、活动横梁垫板、移动台、左/右水平主缸/柱塞，左/右水平穿孔缸柱塞和顶出头。

所述垂直上凹模和垂直下凹模位于垂直中心线上，在垂直合模时形成环周模腔，所述左水平挤压模和右水平挤压模位于与垂直中心线正交的水平中心线上，与所述合模后的垂直上凹模和垂直下凹模一起形成法兰的轴向模腔。

所述左水平穿孔工具设置在所述左水平挤压模内。所述右水平穿孔工具设置在所述右水平挤压模内，所述左水平穿孔工具和右水平穿孔工具可分别在左水平挤压模和右水平挤压模内导向，所述左水平穿孔工具和右水平穿孔工具内均设置有内水冷却装置。所述顶出头设置在垂直下凹模内。

所述垂直上凹模固定在所述上模底板的下部，所述垂直下凹模固定在所述下模底板的上部。所述上模底板固定在所述活动横梁垫板的下方，所述下模底板固定在所述移动台的上方。

所述左穿孔缸柱塞和右穿孔缸柱塞分别设置在左水平主缸柱塞和右水平主缸柱塞内。所述左水平挤压模和右水平挤压模通过快速夹紧装置分别固定在所述左水平主缸柱塞和右水平主缸柱塞的端部，所述左水平穿孔工具和右水平穿孔工具通过快速装夹紧装置分别固定在所述左穿孔缸柱塞和右穿孔缸柱塞的端部。

基于上述模具基础，一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法的具体技术方案，包括如下步骤：

一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法,其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、预备工作：将组装完毕的组合模具送入加热炉内，预热到200-300℃后，转运至液压机前，由移动台送到液压机中心；液压机的活动横梁垫板、左/右水平主缸柱塞和左/右穿孔缸柱塞分别运动，在垂直和水平方向上与组合模具交会对接，并分别将各自的模具夹紧和分离，然后，使模具各自回程到给定的初始位置；

步骤二、上下合模：将坯料加热至1150-1250℃后，放入垂直下凹模内，控制活动横梁下降直至垂直上凹模与垂直下凹模闭合，形成封闭的环周模腔，并在保压力作用下一直保持闭合状态；

步骤三、双动挤压：将左/右水平穿孔针分别进入左/右水平挤压模，控制左/右穿孔针进行水平穿孔，控制左/右水平挤压模挤压双法兰成形；

步骤四、模具开模：控制活动横梁将垂直上凹模提升，然后，左水平挤压模、右水平挤压模、左水平穿孔针和右水平穿孔针各自回程到初始位置；

步骤五、制品出模：顶出器上升，由顶出头将制品从垂直下凹模中顶出。

更进一步的，所述步骤一中的模具进行交会对接、夹紧和分离包括：设置于移动台、活动横梁垫板、左/右水平主缸柱塞和左/右穿孔缸柱塞上的快速夹紧装置，自动地分别将下模底板与移动台紧固，将上模底板与活动横梁垫板紧固，将左水平穿孔工具与左水平穿孔缸柱塞紧固、右水平穿孔工具与右水平穿孔缸柱塞紧固；将左水平挤压模与左水平主缸柱塞夹紧，将右水平挤压模与右水平主缸柱塞夹紧，然后，各自回程，使组合模具依次分离。

更进一步的，所述步骤二包括如下步骤：

2-1：左水平穿孔针和右水平穿孔针分别行程，使其尾部工作带分别与左水平挤压模端部、右水平挤压模端部平齐；

2-2：左水平挤压模、右水平挤压模与左水平穿孔针、右水平穿孔针相应地一起相向同步行程，进入垂直上凹模与垂直下凹模的法兰环形腔，直至左水平穿孔针和右水平穿孔针分别接触到坯料；

2-3：左水平穿孔针和右水平穿孔针对坯料实施同步穿孔行程，左水平挤压模、右水平挤压模行程与左水平穿孔针穿孔、右水平穿孔针穿孔同步行程；当左水平挤压模和右水平挤压模端部分别接触到坯料后，实施挤压行程；

2-4：左水平挤压模和左水平穿孔针到达给定行程位置，并形成左法兰和内孔腔时停止；由右水平挤压模与右水平穿孔针继续挤压和穿孔到达给定行程位置，使坯料充满模腔，并形成右法兰和内孔腔时停止。

更进一步的，步骤二中的坯料为圆柱形，将坯料放入下垂直凹模时，坯料体位用卧式。

有益效果

本发明的组合模具将垂直模具、水平挤压和穿孔工具设计成可独立运动的双动组合模具；将接触红料的部分与不接触红料的部分设计成组合结构，前者采用高强度耐热钢，受磨损后进行局部修复或更换，后者采用普通钢，设计为通用模具，而无需整体修复或报废，模具结构简单，无脱模斜度，制品尺寸精确，制造成本低，周期短，便于更换、装配和周转。

穿孔针内水却装置可使处于高温环境下的穿孔针得到有效冷却，延长了穿孔针的使用寿命。

本发明的双法兰中通体水平双动组合模具一次挤压成形方法，挤压头和穿孔针行程可独立操作运动，可柔性控制金属合理流动，避免产生折叠缺陷，法兰部位的金属充填饱满，可使制品仅经一火加热和一次挤压成形，工序流程短，能耗小，效率高，制品尺寸精确。

附图说明

图1是本发明的制品挤压成形后的组合模具示意图；

附图标记列表：1—垂直上凹模，2—垂直下凹模，3—左水平挤压模，4—右水平挤压模，5—左水平穿孔工具，6—右水平穿孔工具，7—穿孔针内水冷却装置，8—上模底板，9—下模底板，10—活动横梁垫板，11—移动台，121/122—左/右水平主缸/柱塞，131/132—左/右穿孔缸柱塞，14—顶出头，15—快速夹紧装置。

具体实施方式

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

双法兰中通体的水平双动组合模具的具体结构如图1所示，其主要包括：垂直上凹模1、垂直下凹模2、左水平挤压模3、右水平挤压模4、左水平穿孔工具5、右水平穿孔工具6、穿孔针内水冷却装置7、上模底板8、下模底板9、活动横梁垫板10、移动台11、左水平主缸柱塞121、右水平主缸柱塞122，左穿孔缸柱塞131、右穿孔缸柱塞132和顶出头14。

所述垂直上凹模1和垂直下凹模2位于垂直中心线上，在垂直合模时形成环周模腔，所述左水平挤压模3和右水平挤压模4位于与垂直中心线正交的水平中心线上，与所述合模后的垂直上凹模1和垂直下凹模2一起形成法兰的轴向模腔；

所述左水平穿孔工具5设置在所述左水平挤压模3内；所述右水平穿孔工具6设置在所述右水平挤压模4内，所述左水平穿孔工具5和右水平穿孔工具6可分别在左水平挤压模3和右水平挤压模4内导向，所述左水平穿孔工具5和右水平穿孔工具6内均设置有水冷却装置7；所述顶出头14设置在垂直下凹模2内。

所述垂直上凹模1固定在所述上模底板8的下部，所述垂直下凹模2固定在所述下模底板9的上部；所述上模底板8固定在所述活动横梁垫板10的下方，所述下模底板9固定在所述移动台11的上方。

所述左穿孔缸柱塞131和右穿孔缸柱塞132分别设置在左水平主缸柱塞121和右水平主缸柱塞122内；所述左水平挤压模3和右水平挤压模4通过快速夹紧装置15分别固定在所述左水平主缸柱塞121和右水平主缸柱塞122的端部，所述左水平穿孔工具5和右水平穿孔工具6通过快速夹紧装置15分别固定在所述左穿孔缸柱塞131和右穿孔缸柱塞132的端部。

基于上述模具基础，一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法的具体技术方案，包括如下步骤：

步骤一：将组合模具送入加热炉内预热到200-300℃后，转运到液压机中心。由快速夹紧装置首先将下模底板与工作台紧固，将上模底板与活动横梁垫板紧固，并将垂直上凹模提升其一定高度。然后，由各快速夹紧装置依次将左/右水平穿孔工具、左/右水平挤压模分别与左/右水平穿孔缸柱塞、左/右水平主缸/柱塞夹紧，并使模具分离，各自回程到给定位置。

步骤二：将加热到1150-1250℃的坯料卧式放入垂直下凹模内，活动横梁下降，使垂直上凹模与垂直下凹模闭合。

步骤三：左/右水平穿孔针分别行程，使其尾部工作带与挤压模端部平齐。

步骤四：左/右水平挤压模与左/右水平穿孔针一起相向同步行程，进入垂直上/下凹模的法兰环形腔，直至左/右水平穿孔针分别接触到坯料。

步骤五：左/右水平穿孔针对坯料实施同步穿孔行程，使左/右水平挤压模行程与左/右水平穿孔针穿孔同步。当左/右水平挤压模端部分别接触到坯料后，实施挤压行程。

步骤六：左水平挤压模和左水平穿孔针到达给定行程位置，并形成左法兰和内孔腔时停止。由右水平挤压模与右水平穿孔针继续挤压和穿孔到达给定行程位置，使坯料充满模腔，并形成右法兰和内孔腔时停止。

步骤七：活动横梁首先将垂直上凹模提升，然后，左/右水平挤压模与左/右水平穿孔针各自回程到原始位置。

步骤八：顶出器上升，由顶出头将制品从垂直下凹模中顶出。

Claims (4)

1.一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法,其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、预备工作：将组装完毕的组合模具送入加热炉内，预热到200-300℃后，转运至液压机前，由移动台送到液压机中心；液压机的活动横梁垫板、左/右水平主缸柱塞和左/右穿孔缸柱塞分别运动，在垂直和水平方向上与组合模具交会对接，并分别将各自的模具夹紧和分离，然后，使模具各自回程到给定的初始位置；

步骤二、上下合模：将坯料加热至1150-1250℃后，放入垂直下凹模内，控制活动横梁下降直至垂直上凹模与垂直下凹模闭合，形成封闭的环周模腔，并在保压力作用下一直保持闭合状态；

步骤三、双动挤压：将左/右水平穿孔针分别进入左/右水平挤压模，控制左/右穿孔针进行水平穿孔，控制左/右水平挤压模挤压双法兰成形；

步骤四、模具开模：控制活动横梁将垂直上凹模提升，然后，左水平挤压模、右水平挤压模、左水平穿孔针和右水平穿孔针各自回程到初始位置；

步骤五、制品出模：顶出器上升，由顶出头将制品从垂直下凹模中顶出。

2.根据权利要求1所述的一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法，其特征在于：所述步骤一中的模具进行交会对接、夹紧和分离包括：设置于移动台、活动横梁垫板、左/右水平主缸柱塞和左/右穿孔缸柱塞上的快速夹紧装置，自动地分别将下模底板与移动台紧固，将上模底板与活动横梁垫板紧固，将左水平穿孔工具与左水平穿孔缸柱塞紧固、右水平穿孔工具与右水平穿孔缸柱塞紧固；将左水平挤压模与左水平主缸柱塞夹紧，将右水平挤压模与右水平主缸柱塞夹紧，然后，各自回程，使组合模具依次分离。

3.根据权利要求1所述的一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法，其特征在于：所述步骤二包括如下步骤：

步骤2-1：左水平穿孔针和右水平穿孔针分别行程，使其尾部工作带分别与左水平挤压模端部、右水平挤压模端部平齐；

步骤2-2：左水平挤压模、右水平挤压模与左水平穿孔针、右水平穿孔针相应地一起相向同步行程，进入垂直上凹模与垂直下凹模的法兰环形腔，直至左水平穿孔针和右水平穿孔针分别接触到坯料；

步骤2-3：左水平穿孔针和右水平穿孔针对坯料实施同步穿孔行程，左水平挤压模、右水平挤压模行程与左水平穿孔针穿孔、右水平穿孔针穿孔同步行程；当左水平挤压模和右水平挤压模端部分别接触到坯料后，实施挤压行程；

步骤2-4：左水平挤压模和左水平穿孔针到达给定行程位置，并形成左法兰和内孔腔时停止；由右水平挤压模与右水平穿孔针继续挤压和穿孔到达给定行程位置，使坯料充满模腔，并形成右法兰和内孔腔时停止。

4.根据权利要求1所述的一种双法兰中通体的水平双动组合模具一次挤压成形方法,其特征在于：步骤二中的坯料为圆柱形，将坯料放入下垂直凹模时，坯料体位用卧式。