CN111702118B - 一种利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法及模具，具体涉及锻造技术领域。所述锻造的方法包括：将所述第二筒体一端的外壁表面锻造为锥面；模锻所述第二筒体，将所述第二筒体一端端部及其周围的形状挤压为所述第一设定形状，将所述第二筒体另一端的内部挤压为所述第一腔体，将所述第二筒体外壁挤压出外形为所述第二设定形状的第一凸起，获得所述第一主泵泵壳。相对于现有技术，本发明的锻造的方法及模具不但大幅度提高了材料利用率，更为重要的是，从根本上避免了利用实心钢锭进行主泵泵壳制造，由于钢水凝固区间窄流动性差，造成的钢锭内部缩孔以及严重的成分偏析，从而影响锻件质量的情况。

Description

一种利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法及模具

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，具体而言，涉及一种利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法及模具。

背景技术

对于大型电站设备或者其他大型热能装备，往往需要配套冷却循环泵，从而保证整套大型热能装备长期稳定的处于良好的循环运行状态。而为了达到相应的冷却需要，往往配套多个冷却循环泵，并且多个冷却循环泵中往往设置主泵和从泵，而主泵往往是冷却循环系统的核心部件；例如，对于核电主设备，反应堆冷却剂主循环泵(简称主泵)是核电站重要设备，被喻为反应堆冷却系统的心脏。在核岛一回路系统中，主泵是唯一的旋转设备，主泵的可靠性直接影响到核反应堆的安全运行。

另一方面，为保证主泵良好的使用性，尤其是能够承受冷却液的腐蚀作用。主泵的泵壳往往采用钢制材料制成，尤其是不锈钢具有优良的耐腐蚀作用。针对以不锈钢整锻方式制造的主泵泵壳，目前大多采用自由锻方法来实现，由于其较为复杂的形状，常将泵壳锻造成实心状态，然后进行内腔加工的方式来制造；造成材料利用率低，更为重要的是，由于大型热能装备系统繁杂，体量巨大，导致相应的冷却循环泵的主泵体积也十分巨大，因此需要使用超大型钢锭进行冶炼，超大型钢锭在冶炼时由于钢凝固区间窄，钢液流动性差，常造成钢锭内部缩孔以及严重的成分偏析，冶金质量较差，造成主泵泵壳制造质量差。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决现有的大型热能装备的冷却循环系统的主泵泵壳制造质量差的问题；另外，主泵的泵壳在制造过程中存在材料利用率低等问题中的至少一个方面。

为解决上述问题，本发明提供一种利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法，第一主泵泵壳的底面开设有第一腔体，所述第一主泵泵壳顶部的形状为第一设定形状，所述第一主泵泵壳的侧壁设置有外形为第二设定形状的第一凸起，所述利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法包括：

冶炼第一空心钢锭，所述第一空心钢锭为第一筒体；

对所述第一空心钢锭开坯，将所述第一空心钢锭锻造为第二筒体；

将所述第二筒体一端的外壁表面锻造为锥面；

模锻所述第二筒体，从所述第二筒体一端对所述第二筒体挤压，将所述第二筒体一端端部及其周围的形状挤压为所述第一设定形状，将所述第二筒体另一端的内部挤压为所述第一腔体，将所述第二筒体外壁挤压出外形为所述第二设定形状的第一凸起，获得所述第一主泵泵壳；

其中，所述第一筒体和所述第二筒体均开设有沿着其轴向贯穿的第四通孔。

进一步地，所述模锻所述第二筒体，从所述第二筒体一端对所述第二筒体挤压，将所述第二筒体一端端部及其周围的形状挤压为所述第一设定形状，将所述第二筒体另一端的内部挤压为所述第一腔体，将所述第二筒体外壁挤压出外形为所述第二设定形状的第一凸起，获得所述第一主泵泵壳包括：

在所述第一凸起处开设出第一通孔；

将所述第一凸起的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构。

进一步地，所述将所述第一凸起的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构包括：

从所述第二筒体内向所述第二筒体外将所述第一凸起的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构，从而获得所述第一主泵泵壳。

进一步地，所述冶炼第一空心钢锭，所述第一空心钢锭为第一筒体之前包括：

根据第二主泵泵壳尺寸确定所述第一主泵泵壳尺寸或所述第一空心钢锭尺寸或所述第二筒体尺寸，其中，所述第二主泵泵壳为所述第一主泵泵壳的目标状态。

进一步地，所述对所述第一空心钢锭开坯，将所述第一空心钢锭锻造为第二筒体包括：

对所述第一空心钢锭镦粗；

对镦粗后的所述空心钢芯棒拔长；

对芯棒拔长后的所述空心钢马杠扩孔。

进一步地，所述制备第一空心钢锭，所述第一空心钢锭为第一筒体包括：

冶炼第二空心钢锭，所述第二空心钢锭为第三筒体；

切除所述第二空心钢锭两端处的水冒口而获得所述第一空心钢锭；

其中，所述第三筒体开设有沿着其轴向贯穿的第五通孔。

另外，本发明还提供了一种模具，用于将第二筒体模锻为第一主泵泵壳，所述第一主泵泵壳的底面开设有第一腔体，所述第一主泵泵壳顶部的形状为第一设定形状，所述第一主泵泵壳的侧壁设置有外形为第二设定形状的第一凸起，所述模具包括：

下模机构，包括下模机构本体和支撑机构，所述下模机构本体的顶面开设有第二腔体，所述第二腔体的形状与所述第一主泵泵壳的外形相同，所述支撑机构设置于所述第二腔体内，所述支撑机构用于将所述第二筒体另一端的内部挤压为所述第一腔体，所述第二腔体的侧壁开设有第一凹坑，所述第一凹坑用于将所述第二筒体外壁挤压出外形为所述第二设定形状的所述第一凸起；以及

上模机构，适于置入所述第二腔体中，通过所述上模机构、所述下模机构本体和支撑机构配合，将所述第二筒体一端端部及其周围的形状挤压为所述第一设定形状。

进一步地，所述下模机构包括：

内套机构，所述第二腔体设置于所述内套机构顶面，所述内套机构为分体式结构并分为左壳体和右壳体，所述支撑机构夹在所述左壳体与所述右壳体之间，所述第一凹坑开设于所述右壳体或所述左壳体内壁处；以及

外套机构，套在所述内套机构外并与所述内套机构接触，所述外套机构与所述内套机构的接触表面为拔模斜度配合。

进一步地，所述支撑机构包括支撑机构本体和棒状结构，所述支撑机构本体为竖立的柱体结构，所述支撑机构本体的顶部与竖立的所述棒状结构连接；

所述上模机构开设有第三通孔，所述上模机构的底面开设有向上凹陷的圆锥体凹腔，所述第一设定形状为圆锥体，所述圆锥体凹腔与所述第三通孔连通，所述棒状结构适于插入所述第三通孔中，并且所述棒状结构与所述第三通孔呈间距设置。

进一步地，所述模具还包括：

翻边下模机构，其顶部设置有第二凹坑，所述第二凹坑的形状为第二设定形状，所述翻边下模机构开设有第二通孔，所述第二通孔向下穿过所述第二凹坑底部；

冲头，包括冲头本体和第二凸起，所述第二凸起与所述冲头本体连接，所述第二凸起的宽度小于所述冲头本体的宽度，所述冲头本体适于穿过所述第二通孔，通过所述冲头本体与所述第二通孔配合，将所述第一凸起的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构。

本发明的利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法取得的技术效果包括但不限于：

本发明中的锻造方法，先铸造出空心钢锭，然后对空心钢锭开坯，将空心钢锭锻造为第二筒体。虽然第二筒体与第一筒体结构相同，但是经过开坯锻造之后，使第二筒体的性能得到充分提升，从而提高第二筒体壁体的质量，使其稳定性更强。然后，对第二筒体模锻过程中，利用“第二筒体一端的外壁表面锻造为锥面”的特点，使得相应的模锻装置可以很容易的从所述第二筒体一端对所述第二筒体挤压，而且外壁表面锻造为锥面相对直线形的套筒外壁在受到挤压过程中更容易变形，从而方便快速的锻造出第一主泵泵壳的顶部结构，也就是“将所述第二筒体一端端部及其周围的形状挤压为所述第一设定形状”；同时，在模锻装置的作用下，在第二筒体外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起。这样第一主泵泵壳的主体结构制备完成。本发明中的第一主泵泵壳通过空心钢锭锻造而成第二筒体，然后对第二筒体的一端进行收口处理，不但大幅度提高了材料利用率，更为重要的是，从根本上避免了利用实心钢锭进行主泵泵壳制造，由于钢水凝固区间窄流动性差，造成的钢锭内部缩孔以及严重的成分偏析，从而影响锻件质量的情况。而且在此基础上，通过“对空心钢锭开坯，将空心钢锭锻造为第二筒体”和“模锻第二筒体，以使第二筒体一端的形状挤压为第一设定形状”利用锻造方法还进一步提高了第一主泵泵壳的主体的制造质量，同时利用“模锻第二筒体，以使第二筒体一端的形状挤压为第一设定形状”以及“模锻第二筒体，将第二筒体外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起”还进一步提高了第一主泵泵壳的局部的泵壳连接处的制造质量；这样，全面提高第一主泵泵壳的制造质量。

附图说明

图1为本发明的具体实施方式的利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法的示意性流程图；

图2为第一主泵泵壳的示意性剖视结构图；

图3为第二主泵泵壳的两端切断后的示意性剖视图；

图4为对第一空心钢锭镦粗的示意性结构图；

图5为对镦粗后的第一空心钢锭芯棒拔长的示意性结构图；

图6为将第二筒体一端的外壁制为锥形外壁的示意性结构图；

图7为下模机构以及上模机构相配合的第一示意图；

图8为下模机构以及上模机构相配合的第二示意图；

图9为翻边下模机构与冲头配合的第一示意图；

图10为翻边下模机构与冲头配合的第二示意图。

附图标记说明：

第一主泵泵壳100，第一腔体110，第一凸起120，第一通孔121，翻边结构122，第一设定形状130，圆柱体140，第一空心钢锭210，第二筒体220，第二筒体一端221，下模机构本体310，第二腔体311，第一凹坑312，内套机构313，外套机构314，支撑机构320，支撑机构本体321，棒状结构322，上模机构400，第三通孔410，翻边下模机构500，第二通孔510，第二凹坑520，冲头600，冲头本体610，第二凸起620。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

而且，附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上，Z轴的负向(也就是与Z轴的正向相反的方向)表示下；

附图中X轴表示左右位置，并且X轴的正向(也就是X轴的箭头指向)表示右侧，X轴的负向(也就是与X轴的正向相反的方向)表示左侧；

同时需要说明的是，前述Z轴及X轴的表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1至图10，尤其参看图1和图7，本实施方式提供了一种利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法，第一主泵泵壳100的底面开设有第一腔体110，第一主泵泵壳100顶部的形状为第一设定形状130，第一设定形状130可以是向上凸起的圆锥体，并且圆锥体顶部形成圆柱体140，第一主泵泵壳100的侧壁设置有外形为第二设定形状的第一凸起120，第一凸起120的凸起顶部开设有第一通孔121，第一凸起120的凸起顶部设置有外形为第三设定形状的翻边结构122，该利用空心钢锭对第一主泵泵壳100锻造的方法包括：

冶炼第一空心钢锭210，第一空心钢锭210为第一筒体；

对第一空心钢锭210开坯，将第一空心钢锭210锻造为第二筒体220；

将第二筒体一端221的外壁表面锻造为锥面；

模锻第二筒体220，从第二筒体一端221对第二筒体220挤压，将第二筒体一端221端部及其周围的形状挤压为第一设定形状130，将第二筒体另一端的内部挤压为第一腔体，将第二筒体220外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起120，获得第一主泵泵壳。

需要说明的是，“将第二筒体一端221的外壁制为锥形外壁”可以是利用专用芯棒，专用芯棒为阶梯轴结构，专用芯棒插入第二筒体220内，并且专用芯棒的小轴端位于第二筒体一端221处，然后配合上平下V砧，对第二筒体一端221进行锻造收口，从而将第二筒体一端221的外壁制为锥形外壁，从而完成模锻成形前第二筒体220的制作。

第一筒体和第二筒体220均开设有沿着其轴向贯穿的第四通孔。

另外，需要说明的是，本实施方式中的利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法不但可以用于制造核电领域的冷却主泵，还可以用于其他大型热能设备的冷却主泵。只要主泵的体积为超大型结构，并且主泵的泵壳结构复杂的情况下，都可以使用本实施方式中的锻造方法。

另外，对于现有技术，如果主泵的体积为超大型结构，那么相应的加工制造设备的体量更大，因此使得超大型结构的主泵往往难以加工；相应的，本实施方式中的锻造方法通过将以往的锻造方法拆分为多个步骤，同时解决了现有设备能力不足，而造成的主泵泵壳无法实现模锻成形或仿形锻造的问题。

本实施方式中的锻造方法，先制出第一空心钢锭210，然后对第一空心钢锭210开坯，将第一空心钢锭210锻造为第二筒体220。虽然第二筒体220与第一筒体结构相同，但是经过开坯锻造之后，使第二筒体220的性能得到充分提升，从而提高第二筒体220壁体的质量，使其稳定性更强。然后，对第二筒体220模锻过程中，利用“第二筒体一端221的外壁为锥形外壁”的特点，使得相应的模锻装置可以很容易的对锥形外壁进行挤压，而且锥形外壁相对直线形的套筒外壁在受到挤压过程中更容易变形，从而方便快速的锻造出第一主泵泵壳100的顶部结构，也就是“使第二筒体一端221的形状挤压为第一设定形状130”；同时，在模锻装置的作用下，在第二筒体220外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起120。这样第一主泵泵壳100的主体结构制备完成。本实施方式中的第一主泵泵壳100通过第一空心钢锭210锻造而成第二筒体220，然后对第二筒体220的一端进行收口处理，不但大幅度提高了材料利用率，更为重要的是，从根本上避免了利用实心钢锭进行主泵泵壳制造，由于钢水凝固区间窄流动性差，造成的钢锭内部缩孔以及严重的成分偏析，从而影响锻件质量的情况。而且在此基础上，通过“对第一空心钢锭210开坯，将第一空心钢锭210锻造为第二筒体220”和“模锻第二筒体220，以使第二筒体一端221的形状挤压为第一设定形状130”利用锻造方法还进一步提高了第一主泵泵壳100的主体的制造质量，同时利用“模锻第二筒体220，以使第二筒体一端221的形状挤压为第一设定形状130”以及“模锻第二筒体220，将第二筒体220外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起120”还进一步提高了第一主泵泵壳100的局部的泵壳连接处的制造质量；这样，全面提高第一主泵泵壳100的制造质量。

参见图1、图9和图10，优选地，模锻第二筒体220，从第二筒体一端221对第二筒体220挤压，将第二筒体一端221端部及其周围的形状挤压为第一设定形状130，将第二筒体另一端的内部挤压为第一腔体，将第二筒体220外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起120，获得第一主泵泵壳之后包括：

在第一凸起120处开设出第一通孔121；

将第一凸起120的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构122。

需要说明的是，这里的翻边是使用冲头600穿过第一通孔121，从而将第一凸起120的凸起顶部锻造挤压为第三设定形状的翻边结构122。

将翻边结构122的制造从前述“模锻第二筒体220”中分离出来，一方面降低“模锻第二筒体220”的复杂程度，从而保证第一主泵泵壳100的整体质量；另一方面，也保证了翻边结构122的顺利制出，从而使整个第一主泵泵壳100的各个部分都能够顺利锻出。

另外，这里的第一凸起120可以作为锻造翻边结构122的定位基准，也就是说，利用第一凸起120进行定位。

参见图9和图10，优选地，将第一凸起120的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构122包括：

从第二筒体220内向第二筒体220外将第一凸起120的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构122，从而获得第一主泵泵壳100。

由于第一通孔121的内径较小，因此从第二筒体220内向第二筒体220外将第一凸起120的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构122。从而确保翻边结构122的顺利形成。而且，从第二筒体220外向第二筒体220内翻边会受到第二筒体220内壁的限制，从而影响翻边效果，并且这样会使相应的定位工装夹具更为复杂。

参见图1，优选地，第一空心钢锭210可以是不锈钢空心钢锭。

参见图1，优选地，制备第一空心钢锭210，第一空心钢锭210为第一筒体之前包括：

根据第二主泵泵壳尺寸确定第一主泵泵壳100尺寸或第一空心钢锭210尺寸或第二筒体220尺寸，其中，第二主泵泵壳为第一主泵泵壳100的目标状态。

需要说明的是，通过本实施方式锻造出的第一主泵泵壳100仍然是毛坯件，因此还需要后续进行机械切削加工，如镗削加工、车削加工、铣削加工等等。因此第一主泵泵壳100的尺寸仍然需要保留一定的切削加工余量，因此该切削加工余量需要根据最终的产品——第二主泵泵壳的尺寸而确定，因此第二主泵泵壳为第一主泵泵壳100的目标状态，根据第二主泵泵壳尺寸确定第一主泵泵壳100尺寸或第一空心钢锭210尺寸或第二筒体220尺寸。

最为重要的是，由于第二主泵泵壳内的结构复杂，导致现有技术需要通过冶炼方式获得实心钢锭，然后再对实心钢锭进行锻造及切削加工，以获得复杂的壳体内部结构，而本实施方式中，通过“根据第二主泵泵壳尺寸确定第一主泵泵壳100尺寸或第一空心钢锭210尺寸或第二筒体220尺寸，其中，第二主泵泵壳为第一主泵泵壳100的目标状态”，将结构复杂的第二主泵泵壳预留一定的加工余量，从而逆向推算获得第二主泵泵壳的毛坯件：第一主泵泵壳，然后通过本实施方式的锻造方法获得第一主泵泵壳，而第一主泵泵壳的第一腔体结构简单，并且留有充足的切削加工余量，这样再对第一主泵泵壳进行切削加工，从而获得结构复杂的第二主泵泵壳。因此，本实施方式通过空心钢锭避开了使用实心钢锭造成的冶炼过程中发生的“内部缩孔以及严重的成分偏析”的问题，而且还通过留有充足的加工余量，实现加工出复杂腔体结构的第二主泵泵壳。

参见图1、图3和图4，优选地，对第一空心钢锭210开坯，将第一空心钢锭210锻造为第二筒体220包括：

对第一空心钢锭210镦粗；

对镦粗后的第一空心钢锭210芯棒拔长；

对芯棒拔长后的第一空心钢锭210马杠扩孔，获得第二筒体220；

其中，第一空心钢锭210为不锈钢空心钢锭。

需要说明的是，第一空心钢锭210加热后可以在水压机上进行有效的锻造，使金属充分的变形。首先对第一空心钢锭210镦粗，镦粗比应≥2.0，随后用芯棒对镦粗后的空心钢芯棒拔长，最后再对芯棒拔长后的空心钢马杠扩孔。这样，最大程度上保留了锻造流线，提高了第二筒体220力学性能指标，从而使第二筒体220的稳定性更强。

参见图1和图2，优选地，制备第一空心钢锭210，第一空心钢锭210为第一筒体包括：

冶炼第二空心钢锭，第二空心钢锭为第三筒体。

切除第二空心钢锭两端处的水冒口而获得第一空心钢锭210。

切除第二空心钢锭水冒口弃料时，并且第二空心钢锭的头、尾两端留有足够的切除量，以保证只有优质金属保留在第一空心钢锭210中。按最终锻件重量根据体积不变原理计算第二空心钢锭下料尺寸，计算时需考虑各火次火耗。

第三筒体沿着其轴向开设有第五通孔。也就是说，第一筒体至第三筒体可以是套筒结构形式的筒体。

另外，针对于超大型钢锭，本实施方式中将第一主泵泵壳的锻造加工拆分为三个部分进行；第一部分，将第二筒体一端221的外壁表面锻造为锥面；第二部分，模锻第二筒体220，从第二筒体一端221对第二筒体220挤压，将第二筒体一端221端部及其周围的形状挤压为第一设定形状130，将第二筒体另一端的内部挤压为第一腔体，将第二筒体220外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起120，这样，第一主泵泵壳的主体已经完成；第三部分，从第二筒体220内向第二筒体220外将第一凸起120的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构122；这样，将整个锻造工艺流程拆分，只要相应的锻造设备满足第二部分的锻造吨位即可，从而缩小了相应锻造设备的体量，降低锻造成本。

参见图1，综上所述，利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法包括：

S100、步骤1，冶炼第二空心钢锭，第二空心钢锭为第三筒体；

S200、步骤2，切除第二空心钢锭两端处的水冒口而获得第一空心钢锭210；

S300、步骤3，冶炼第一空心钢锭210，第一空心钢锭210为第一筒体；

S400、步骤4，对第一空心钢锭210开坯，将第一空心钢锭210锻造为第二筒体220；

S500、步骤5，将第二筒体一端221的外壁表面锻造为锥面；

S600、步骤6，模锻第二筒体220，从第二筒体一端221对第二筒体220挤压，将第二筒体一端221端部及其周围的形状挤压为第一设定形状130，将第二筒体另一端的内部挤压为第一腔体，将第二筒体220外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起120；

S700、步骤7，在第一凸起120处开设出第一通孔121；

S800、步骤8，从第二筒体220内向第二筒体220外将第一凸起120的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构122。

参见图7和图8，另外，本实施方式还提供了一种模具，用于锻造第一主泵泵壳，模具包括：下模机构以及上模机构400。

下模机构包括下模机构本体310和支撑机构320，下模机构本体310的顶面开设有第二腔体311，第二腔体311的形状与第一主泵泵壳的外形相同，支撑机构320设置于第二腔体311内，支撑机构320用于将第二筒体另一端的内部挤压为第一腔体，第二腔体311的侧壁开设有第一凹坑312，第一凹坑312用于将第二筒体220外壁挤压出外形为第二设定形状的第一凸起120；

上模机构400适于置入第二腔体311中，通过上模机构400、下模机构本体310和支撑机构320配合，将第二筒体一端221端部及其周围的形状挤压为第一设定形状130。

使用时，将第二筒体220竖立置于第一腔体110中，使其一端为锥形外壁的端部朝上设置，支撑机构320插入第二筒体220底端，也就是第二筒体220的另一端，然后将上模机构400置于第二筒体220顶部，并使上模机构400向下移动，从而对第二筒体220进行挤压，使第二筒体220顶部形成为第一主泵泵壳100的顶部结构，同时使第二筒体220的外侧壁向第一凹坑312凸出，从而形成第一凸起120。这样，第一主泵泵壳100的主体结构锻造完毕。

需要说明的是，这里的上模机构400和下模机构可以前述提及的模锻装置。

通过上模机构400与下模机构相配合，实现了利用第一空心钢锭210制备第一主泵泵壳100，尤其是制备出第一主泵泵壳100的顶部结构和侧壁第第一凸起120结构。从根本上避免了利用实心钢锭进行主泵泵壳制造，由于钢水凝固区间窄流动性差，造成的钢锭内部缩孔以及严重的成分偏析，从而影响锻件质量的情况。

该模具达到的相应技术效果与前述利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法的技术效果相同，因此在此不再解释说明。

参见图7和图8，优选地，下模机构本体310包括：内套机构313以及外套机构314。

第二腔体311设置于内套机构313顶面，内套机构313为分体式结构并分为左壳体和右壳体，支撑机构320夹在左壳体与右壳体之间，第一凹坑312开设于右壳体或左壳体内壁处；

外套机构314套在内套机构313外并与内套机构313接触，外套机构314与内套机构313的接触表面为拔模斜度配合。

外套机构314可以用于紧固内套机构313，因此外套机构314是模锻时主要承受上模机构400对第二筒体220挤压的承力部件。

由于第一主泵泵壳100体积巨大，给第二筒体220的装配带来巨大困难，因此，为提高模锻过程中的装配效率，通过将内套机构313为分体式结构并分为左壳体和右壳体之后，只需要将第二筒体220插入支撑机构320，然后将左壳体和右壳体合并，便实现内套机构313的装配，然后再将外套机构314套在内套机构313外，从而完成下模机构与第二筒体220的装配。

同时，通过外套机构314与内套机构313的接触表面为拔模斜度配合更进一步的提高了装配效率，尤其是该拔模斜度为1°至3°的条件下，可以起到很好的拔模效果，防止角度过小而实现拔模的作用，也防止角度过大而造成外套机构314和内套机构313体积过大而增加制造难度。

参见图7和图8，优选地，支撑机构320包括支撑机构本体321和棒状结构322，支撑机构本体321为竖立的柱体结构，支撑机构本体321的顶部与竖立的棒状结构322连接；

上模机构400开设有第三通孔410，上模机构400的底面开设有向上凹陷的圆锥体凹腔420，第一设定形状130为圆锥体，圆锥体凹腔420与第三通孔410连通，棒状结构322适于插入第三通孔410中，并且棒状结构322与第三通孔410呈间距设置。

需要说明的是，这里的支撑机构320可以是前文提及的专用芯棒。这样的话，专用芯棒可以反复使用，从而提高模具的利用率。

这样，通过棒状结构322与第三通孔410配合，使圆锥体顶部形成圆柱体140，从而实现第一主泵泵壳100的顶部连通处的锻造。从而实现第一主泵泵壳100的局部结构的有效充分锻造。

参见图9和图10，优选地，该模具还包括：翻边下模机构500以及冲头600。

翻边下模机构500的顶部设置有第二凹坑520，第二凹坑520的形状为第二设定形状，翻边下模机构500开设有第二通孔510，第二通孔510向下穿过第二凹坑520底部；

冲头600包括冲头本体610和第二凸起620，第二凸起620与冲头本体610连接，第二凸起620的宽度小于冲头本体610的宽度，冲头本体610适于穿过第二通孔510，通过冲头本体610与第二通孔510配合，将第一凸起120的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构122。

需要说明的是，这里的宽度指的是垂直于冲头移动方向的度量。

这里将第一主泵泵壳100侧壁形成的第一凸起120作为锻造翻边结构122的定位基准，将第一凸起120置于第二凹坑520中，由于第二凹坑520形状也为第二设定形状，因此第二凹坑520与第一凸起120能够完全重合，因此能够起到利用第一凸起120的定位作用。

操作时候，将第一凸起120置于第二凹坑520中，然后将冲头600置于第一腔体110中，并使第二凸起620插入第一通孔121中，然后将第二凸起620向下拉，从而实现对第一凸起120的挤压翻边，从而在冲头本体610移动过程中与第二通孔510之间形成翻边结构122。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模具，用于将第二筒体(220)模锻为第一主泵泵壳，所述第一主泵泵壳的底面开设有第一腔体，所述第一主泵泵壳顶部的形状为第一设定形状，所述第一主泵泵壳的侧壁设置有外形为第二设定形状的第一凸起，其特征在于，所述模具包括：

下模机构，包括下模机构本体(310)和支撑机构(320)，所述下模机构本体(310)的顶面开设有第二腔体(311)，所述第二腔体(311)的形状与所述第一主泵泵壳(100)的外形相同，所述支撑机构(320)设置于所述第二腔体(311)内，所述支撑机构(320)用于将所述第二筒体另一端的内部挤压为所述第一腔体，所述第二腔体(311)的侧壁开设有第一凹坑(312)，所述第一凹坑(312)用于将所述第二筒体(220)外壁挤压出外形为所述第二设定形状的所述第一凸起(120)；以及

上模机构(400)，适于置入所述第二腔体(311)中，通过所述上模机构(400)、所述下模机构本体(310)和支撑机构(320)配合，将所述第二筒体一端(221)端部及其周围的形状挤压为所述第一设定形状(130)。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述下模机构包括：

内套机构(313)，所述第二腔体(311)设置于所述内套机构(313)顶面，所述内套机构(313)为分体式结构并分为左壳体和右壳体，所述支撑机构(320)夹在所述左壳体与所述右壳体之间，所述第一凹坑(312)开设于所述右壳体或所述左壳体内壁处；以及

外套机构(314)，套在所述内套机构(313)外并与所述内套机构(313)接触，所述外套机构(314)与所述内套机构(313)的接触表面为拔模斜度配合。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述支撑机构(320)包括支撑机构本体(321)和棒状结构(322)，所述支撑机构本体(321)为竖立的柱体结构，所述支撑机构本体(321)的顶部与竖立的所述棒状结构(322)连接；

所述上模机构(400)开设有第三通孔(410)，所述上模机构(400)的底面开设有向上凹陷的圆锥体凹腔，所述第一设定形状(130)为圆锥体，所述圆锥体凹腔与所述第三通孔(410)连通，所述棒状结构(322)适于插入所述第三通孔(410)中，并且所述棒状结构(322)与所述第三通孔(410)呈间距设置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的模具，其特征在于，所述模具还包括：

翻边下模机构(500)，其顶部设置有第二凹坑(520)，所述第二凹坑(520)的形状为第二设定形状，所述翻边下模机构(500)开设有第二通孔(510)，所述第二通孔(510)向下穿过所述第二凹坑(520)底部；以及

冲头(600)，包括冲头本体(610)和第二凸起(620)，所述第二凸起(620)与所述冲头本体(610)连接，所述第二凸起(620)的宽度小于所述冲头本体(610)的宽度，所述冲头本体(610)适于穿过所述第二通孔(510)，通过所述冲头本体(610)与所述第二通孔(510)配合，将所述第一凸起(120)的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构(122)。

5.一种利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法，第一主泵泵壳的底面开设有第一腔体，所述第一主泵泵壳顶部的形状为第一设定形状，所述第一主泵泵壳的侧壁设置有外形为第二设定形状的第一凸起，其特征在于，所述利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法适用于权利要求1-4任一项所述的模具，所述利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法包括：

冶炼第一空心钢锭(210)，所述第一空心钢锭(210)为第一筒体；

对所述第一空心钢锭(210)开坯，将所述第一空心钢锭(210)锻造为第二筒体(220)；

将所述第二筒体一端(221)的外壁表面锻造为锥面；

模锻所述第二筒体(220)，从所述第二筒体一端(221)对所述第二筒体(220)挤压，将所述第二筒体一端(221)端部及其周围的形状挤压为所述第一设定形状(130)，将所述第二筒体另一端的内部挤压为所述第一腔体，将所述第二筒体(220)外壁挤压出外形为所述第二设定形状的第一凸起(120)，获得所述第一主泵泵壳；

其中，所述第一筒体和所述第二筒体均开设有沿着其轴向贯穿的第四通孔。

6.根据权利要求5所述的利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法，其特征在于，所述模锻所述第二筒体(220)，从所述第二筒体一端(221)对所述第二筒体(220)挤压，将所述第二筒体一端(221)端部及其周围的形状挤压为所述第一设定形状(130)，将所述第二筒体另一端的内部挤压为所述第一腔体，将所述第二筒体(220)外壁挤压出外形为所述第二设定形状的第一凸起(120)，获得所述第一主泵泵壳之后包括：

在所述第一凸起(120)处开设出第一通孔(121)；

将所述第一凸起(120)的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构(122)。

7.根据权利要求6所述的利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法，其特征在于，所述将所述第一凸起(120)的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构(122)包括：

从所述第二筒体(220)内向所述第二筒体(220)外将所述第一凸起(120)的凸起顶部翻边为第三设定形状的翻边结构(122)，从而获得所述第一主泵泵壳(100)。

8.根据权利要求7所述的利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法，其特征在于，所述冶炼第一空心钢锭(210)，所述第一空心钢锭(210)为第一套筒之前包括：

根据第二主泵泵壳尺寸确定所述第一主泵泵壳(100)尺寸或所述第一空心钢锭(210)尺寸或所述第二筒体(220)尺寸，其中，所述第二主泵泵壳为所述第一主泵泵壳(100)的目标状态。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法，其特征在于，所述对所述第一空心钢锭(210)开坯，将所述第一空心钢锭(210)锻造为第二筒体(220)包括：

对所述第一空心钢锭(210)镦粗；

对镦粗后的所述第一空心钢锭(210)芯棒拔长；

对芯棒拔长后的所述第一空心钢锭(210)马杠扩孔，获得所述第二筒体(220)。

10.根据权利要求5至8中任一项所述的利用空心钢锭对主泵泵壳锻造的方法，其特征在于，所述冶炼第一空心钢锭(210)，所述第一空心钢锭(210)为第一筒体包括：

冶炼第二空心钢锭，所述第二空心钢锭为第三筒体；

切除所述第二空心钢锭两端处的水冒口而获得所述第一空心钢锭(210)；

其中，所述第三筒体开设有沿着其轴向贯穿的第五通孔。

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