CN109848236A - 带大型法兰中通体的组合分模模具一次挤压成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带大型法兰中通体的组合分模模具一次挤压成形方法，同时公开了组合分模的垂直双动挤压组合模具，其左/右水平凹模合模形成环周模腔；上/下垂直挤压模与合模后的左/右水平凹模一起形成法兰的轴向模腔；上/下垂直穿孔工具分别设置在上/下垂直挤压模内；穿孔针内均设置有水冷却装置；成形方法包括组合模具预热、模具各自回程到给定的初始位置、放入加热后的坯料并定位、水平合模、垂直双动挤压以及挤压定形后脱模，实现垂直双动挤压组合模具一次挤压成形，各模具可独立操作运动，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，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

带大型法兰中通体的组合分模模具一次挤压成形方法

技术领域

本发明涉及一种带大型法兰中通体的组合分模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

带大型法兰中通体是石油、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，由于法兰侧直径较大，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。

因此，需要开发一种新型的带大型法兰中通体组合分模的垂直双动挤压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

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种带大型法兰中通体的组合分模模具一次挤压成形方法，其具体技术方案如下：

带大型法兰中通体的组合分模模具一次挤压成形方法，包括以下步骤：

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并定位；液压机的活动横梁垫板、左/右水平主缸柱塞分别运动，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、水平合模：由机械手将加热至1150-1250℃温度的坯料，放到下挤压模上定位，控制左/右水平主缸柱塞相向同步运动，直至左/右水平凹模互相闭合闭合，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、垂直双动挤压：将上挤压模与上垂直穿孔针一起下降，进入左/右水平凹模法兰腔，控制上垂直穿孔针进行垂直穿孔，控制上挤压模挤压法兰成形；

步骤四、模具开模：上垂直穿孔针回程和脱模，然后，活动横梁回程，提升上挤压模，接着，左/右水平凹模各自回程到初始位置；

步骤五、制品出模：由机械手将制品从垂直下凹模中取出。

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、上垂直穿孔缸柱塞和左/右水平主缸柱塞上的快速夹紧装置，自动地分别将下挤压模底板与移动台紧固，将上挤压模底板与活动横梁垫板紧固，将上垂直穿孔工具与上垂直穿孔缸柱塞紧固，将左/右水平凹模分别与左/右水平主缸柱塞紧固；然后，各自回程，使组合模具依次分离。

进一步的，所述步骤三包括如下步骤：

步骤3-1：使上垂直穿孔针下降，使其下端面凸出上挤压模下端面，然后一起下降，使上垂直穿孔针进入左/右水平凹模法兰腔；

步骤3-2：上垂直穿孔针下降接触到坯料后，开始进行垂直穿孔，同时，控制上挤压模同步下降，直至上挤压模进入左/右水平凹模法兰腔；

步骤3-3：上垂直穿孔针和上挤压模一起同步穿孔和挤压行程，直至上垂直穿孔针到达给定行程位置；

步骤3-4：上挤压模继续进行挤压行程，直至使坯料充满模腔，到达法兰成形位置时停止。

进一步的，所述步骤三中的坯料为圆柱形，将坯料放到下挤压模上时，坯料体位为立式状态。

有益效果

本发明的带大型法兰中通体的组合分模垂直双动挤压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。

本发明使用的组合模具将垂直挤压模具、垂直穿孔工具和水平凹模设计成可独立运动的双动组合分模模具；将接触红料的部分与不接触红料的部分设计成组合结构，即模芯和模座结构，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。

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—左水平凹模，2—右水平凹模，3—上挤压模，4—下挤压模，5—上垂直穿孔工具，6—下垂直穿孔工具，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，12—左水平主缸柱塞，13—右穿孔缸柱塞，14—快速夹紧装置，15—上垂直穿孔缸柱塞，16—纵向定位键，17—横向定位键，18—T型头螺栓。

具体实施方式

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。

图1是本发明的制品挤压成形后的组合模具示意图，结合附图可见，本带大型法兰中通体组合分模的垂直双动挤压组合模具，其主要包括：左水平凹模1、右水平凹模2、上挤压模3、下挤压模4、上垂直穿孔工具5、下垂直穿孔工具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12，右水平主缸柱塞13，快速夹紧装置14，上垂直穿孔缸柱塞15，纵向定位键16，横向定位键17，T型头螺栓18。

具体布置关系如下：

左水平凹模1和右水平凹模2相对设置，位于同一水平中心线上，在水平合模时形成垂直分模面和环周模腔，上挤压模3和下挤压模4相对设置，其垂直中心线位于左水平凹模1和右水平凹模2的水平中心线的中垂线上，与合模后的左水平凹模和右水平凹模一起形成带大型法兰中通体的水平分模面和轴向模腔。

上垂直穿孔工具5的轴向中心设置有穿孔针内水冷却装置，上垂直穿孔工具5设置在上挤压模3垂直方向的中心线上，且贯穿在上挤压模3中，其下端能够移动插入到左水平凹模1、右水平凹模2、上挤压模3和下挤压模4合模后的中心腔体中。

下垂直穿孔工具6作为制品顶出装置设置在下挤压模4垂直方向的中心线上，且贯穿到下挤压模4中，其顶部能够移动插入到左水平凹模1、右水平凹模2、上挤压模3和下挤压模4合模后的中心腔体中。

左水平凹模1、右水平凹模2、上挤压模3和下挤压模4均由模芯和模座两部分组成，合模时，所述模芯朝向模内的空腔，模芯和模座通过压板装置紧固连接在一起。模芯直接接触红料，采用高强度耐热钢，受磨损后进行局部修复或更换，模座采用普通钢，设计为通用模具，而无需整体修复或报废。左水平凹模1和右水平凹模2为对称形状，左水平凹模1和右水平凹模2的模芯相对合模后，形成上下贯通的圆柱形通道，圆柱形通道靠近两端位置，内径均台肩式扩大。上挤压模3和下挤压模4为非对称结构，上挤压模3和下挤压模4的模芯合模后，上挤压模3的模芯插入到圆柱形通道的上端，且与该端的台肩不接触，台肩与上挤压模3的模芯之间形成法兰铸形空间。下挤压模4的模芯插入到圆柱形通道的下端，且与该端的台肩接触。

上挤压模3的上部固定着上模底板8，下挤压模4的下部固定着下模底板9，上挤压模3与上模底板8之间、下挤压模4与下模底板9之间均通过对应的纵向键16、横向键17定位和若干个T型头螺栓18紧固。

上模底板8固定在活动横梁垫板10的下方，下模底板9固定在移动台11的上方。

上模底板8与活动横梁垫板10之间、下模底板9与移动台11之间均通过对应的纵向键16、横向键17定位和快速夹紧装置紧固。

左水平凹模1通过快速夹紧装置固定左水平主缸柱塞12的端部，所述右水平凹模2通过快速夹紧装置固定有右水平主缸柱塞13的端部。

基于上述模具基础，本发明带大型法兰中通体的组合分模垂直双动挤压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1、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并定位；液压机的活动横梁垫板、左/右水平主缸柱塞分别运动，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2、由机械手将加热至1150-1250℃温度的圆柱形坯料，以立式状态放到下挤压模上定位，控制左/右水平主缸柱塞相向同步运动，直至左/右水平凹模互相闭合闭合，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3、使上垂直穿孔针下降，使其下端面凸出上挤压模下端面适当长度，然后一起下降，使上垂直穿孔针进入左/右水平凹模法兰腔。

步骤4、上垂直穿孔针下降接触到坯料后，开始进行垂直穿孔，同时，控制上挤压模同步下降，直至上挤压模进入左/右水平凹模法兰腔。

步骤5、上垂直穿孔针和上挤压模一起同步穿孔和挤压行程，直至上垂直穿孔针到达给定行程位置。

步骤6、上挤压模继续进行挤压行程，直至使坯料充满模腔，到达法兰成形位置时停止。

步骤7、上垂直穿孔针回程和脱模，然后，活动横梁回程，提升上挤压模，接着，左/右水平凹模各自回程到初始位置。

步骤8、由机械手将制品从垂直下凹模中取出。

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、上垂直穿孔缸柱塞和左/右水平主缸柱塞上的快速夹紧装置，自动地分别将下挤压模底板与移动台紧固，将上挤压模底板与活动横梁垫板紧固，将上垂直穿孔工具与上垂直穿孔缸柱塞紧固，将左/右水平凹模分别与左/右水平主缸柱塞紧固；然后，各自回程，使组合模具依次分离。

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。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.带大型法兰中通体的组合分模模具一次挤压成形方法，其特征在于包括以下步骤：

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并定位，液压机的活动横梁垫板、左/右水平主缸柱塞分别运动，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、水平合模：由机械手将加热至1150-1250℃温度的坯料，放到下挤压模上定位，控制左/右水平主缸柱塞相向同步运动，直至左/右水平凹模互相闭合，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、垂直双动挤压：将上挤压模与上垂直穿孔针一起下降，进入左/右水平凹模法兰腔，控制上垂直穿孔针进行垂直穿孔，控制上挤压模挤压法兰成形；

步骤四、模具开模：上垂直穿孔针回程和脱模，然后，活动横梁回程，提升上挤压模，接着，左/右水平凹模各自回程到初始位置；

步骤五、制品出模：由机械手将制品从垂直下凹模中取出。

2.根据权利要求1所述的带大型法兰中通体的组合分模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、上垂直穿孔缸柱塞和左/右水平主缸柱塞上的快速夹紧装置，自动地分别将下挤压模底板与移动台紧固，将上挤压模底板与活动横梁垫板紧固，将上垂直穿孔工具与上垂直穿孔缸柱塞紧固，将左/右水平凹模分别与左/右水平主缸柱塞紧固；然后，各自回程，使组合模具依次分离。

3.根据权利要求1所述的带大型法兰中通体的组合分模模具一次挤压成形方法，其特征在于所述步骤三包括如下步骤：

步骤3-1：使上垂直穿孔针下降，使其下端面凸出上挤压模下端面，然后一起下降，使上垂直穿孔针进入左/右水平凹模法兰腔；

步骤3-2：上垂直穿孔针下降接触到坯料后，开始进行垂直穿孔，同时，控制上挤压模同步下降，直至上挤压模进入左/右水平凹模法兰腔；

步骤3-3：上垂直穿孔针和上挤压模一起同步穿孔和挤压行程，直至上垂直穿孔针到达给定行程位置；

步骤3-4：上挤压模继续进行挤压行程，直至使坯料充满模腔，到达法兰成形位置时停止。

4.根据权利要求1所述的带大型法兰中通体的组合分模模具一次挤压成形方法，其特征在于所述步骤三中的坯料为圆柱形，将坯料放到下挤压模上时，坯料体位为立式状态。