CN113909379A - 一种锚固法兰的精密挤压成形模具 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种锚固法兰的精密挤压成形模具，其包括第一模具组件和第二模具组件；第一模具组件包括凹模；第二模具组件包括第一冲孔凸模结构；第一冲孔凸模结构用于和凹模相配合形成第一冲孔模具，用于对锚固法兰坯料进行冲孔；第一冲孔凸模结构包括冲孔冲头和限位块；限位块套设在冲孔冲头上，以在冲孔过程中，对冲孔冲头进行导向，并限制冲孔冲头晃动；冲孔时，限位块用于压入凹模的型腔内，和凹模限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔，对锚固法兰坯料进行内外同时限位。本发明能减少锚固法兰成形件的壁厚差，提高材料的利用率，进一步还能将金属单向流动改变为多向流动，减少成形力，进一步能避免成形件口部出现塌角的问题。

Description

一种锚固法兰的精密挤压成形模具

技术领域

本发明涉及一种钢铁挤压成形技术领域，特别是涉及一种锚固法兰的精密挤压成形模具。

背景技术

锚固法兰是大口径、高压力、长距离油气管道工程为防止轴向推力对各站场阀室造成破坏而设置的一种关键装置，多设在管道的入土端和出土端，起到固定管道、约束管道轴向位移、保护站内地面管道和设备等作用，对保障天然气运输安全性、可靠性起决定性作用。长输油气管道具有大管径、高压力的输送特点，要求锚固法兰具备很高的内高压承载能力；为保护管道，使管道保持良好的整体性，在野外低温条件下不易在压力冲击下断裂或变形，要求锚固法兰与管道之间具有良好的焊接性能和非常高的低温韧性。

目前，国内锚固法兰锻造的生产工序包括：模锻-碾环-粗加工-热处理-精加工。但是，由于生产工艺落后，上述生产工序至少存在如下技术问题：在冲孔过程中，锚固法兰件存在壁厚差大的问题，在后续车削加工时，需车削掉大量的材料；另外，在冲孔过程中，锚固法兰件的冲孔口部还存在塌角的问题，后续也需车削掉大量的材料。

因此，现有的锚固法兰生产工艺存在材料利用率较低的问题，大量优质钢材被切削浪费掉，能耗消耗大，对环境污染情况严重，无法满足现代制造业高效高精低碳发展要求。因此，急需突破精密成形的关键技术，以保障国家重大管道工程建设，满足国民经济和社会发展对洁净能源的巨大需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，主要目的在于能减少锚固法兰成形件的壁厚差，以提高挤压成形精度、及材料的利用率。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，用于挤压成形出锚固法兰成形件，其特征在于，其包括：

第一模具组件，所述第一模具组件包括凹模；

第二模具组件，所述第二模具组件包括第一冲孔凸模结构；其中，所述第一冲孔凸模结构用于和所述凹模相配合形成第一冲孔模具，用于对锚固法兰坯料进行冲孔；

其中，所述第一冲孔凸模结构包括冲孔冲头和限位块；其中，所述限位块套设在所述冲孔冲头上，以在冲孔过程中，对所述冲孔冲头进行导向，并限制所述冲孔冲头晃动；

其中，在冲孔时，所述限位块用于压入所述凹模的型腔内，和所述凹模限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔，对所述锚固法兰坯料进行内外同时限位。

优选的，所述第一模具组件还包括用于连接压力机的第一模板；其中，所述凹模固定在所述第一模板上。

优选的，所述第二模具组件还包括用于连接压力机的第二模板；其中，所述第一冲孔凸模结构用于固定在所述第二模板上。

优选的，所述凹模的型腔包括：

圆柱状型腔，所述圆柱状型腔具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述圆柱状型腔的第一端敞口设置，作为所述凹模的进口端；

圆台状型腔，所述圆台状型腔的大端与所述圆柱状型腔的第二端直接连通，且所述圆台状型腔的大端的内径小于所述圆柱状型腔的内径，使得所述圆柱状型腔和圆台状型腔的连通处形成台阶结构；

垫块，所述垫块与所述圆台状型腔的小端适配，安置在所述圆台状型腔的小端处；

优选的，所述圆台状型腔的小端敞口设置，且所述圆台状型腔的小端敞口位于所述凹模的固定端的端部；其中，当所述第一模具组件还包括用于连接压力机的第一模板时，所述凹模的固定端的端部固定在所述第一模板上，且所述第一模板上设置有顶杆安装孔，且所述顶杆安装孔与所述圆台状型腔的小端敞口相对应。

优选的，所述限位块的第一端上开设有圆台状限位腔体；其中，所述圆台状限位腔体的大端敞口设置，且所述圆台状限位腔体的大端处的敞口位于所述限位块的第一端端部上，使得所述限位块的第一端端部的其他部分相对于所述圆台状限位腔体形成限位台阶；其中，当所述限位块从所述凹模的进口端压入所述圆柱状型腔后：所述限位块的限位台阶与所述凹模的型腔内的台阶结构相对设置，以对所述锚固法兰坯料的凸缘进行限位；所述限位块的圆台状限位腔体与所述凹模的圆台状型腔相对设置，以对所述锚固法兰坯料的两个颈部分别进行限位。

优选的，所述圆台状限位腔体的锥角大于所述圆台状型腔的的锥角；优选的，所述圆台状限位腔体的深度大于所述圆台状型腔的大端端口与所述垫板之间的距离。优选的，所述圆台状限位腔体的大端敞口的内径大于所述圆台状型腔的大端敞口的内径。

优选的，所述限位块的外周尺寸与所述凹模的圆柱状型腔的尺寸适配，以使所述限位块从所述凹模的进口端压入至所述圆柱状型腔后，与所述凹模的圆柱状型腔的腔壁相抵接；进一步优选的，所述限位块的外周尺寸大于所述圆柱状型腔的直径；其中，所述凹模的进口端设置有倒角，以使所述限位块能压入所述圆柱状型腔中。

优选的，所述限位块具有第二端，所述限位块的第二端与所述限位块的第一端相对设置；其中，所述限位块的第二端开设有通孔，用于使限位块套设在所述冲孔冲头上，以对所述冲孔冲头进行导向并限制其晃动；其中，所述通孔与所述圆台状限位腔体连通，所述通孔与所述冲孔冲头的筒体外周尺寸适配，所述通孔的内径小于所述圆台状限位腔体的小端的内径；优选的，所述冲孔冲头的头部设置有工作带；其中，所述工作带的直径大于所述冲孔冲头的筒体直径、所述工作带的直径小于所述圆台状限位腔体的小端的内径；进一步优选的，进一步优选的，所述通孔的孔壁与所述圆台状限位腔体的小端的端部的相交处设置成与所述工作带适配的容置腔，用于容置所述冲孔冲头的工作带，其中，所述容置腔的一端与所述通孔连通，另一端与所述圆台状限位腔体连通。

优选的，当所述限位块压入所述凹模的型腔内，和所述凹模限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔时：所述限位型腔的腔壁与所述锚固法兰坯料的凸缘相抵接，所述锚固法兰坯料的整个第一颈部与所述限位型腔的腔壁之间留有空隙、第二颈部的小端的端部与所述限位型腔的腔壁之间留有空隙；优选的，当所述凹模包括圆柱状型腔和圆台状型腔、且所述限位块开设有圆台状限位腔时：所述锚固法兰坯料的第一颈部容置在所述限位块上的圆台状限位腔体内，整个第一颈部与所述限位块上的圆台状限位腔体的腔壁之间留有空隙；第二颈部与所述凹模上的圆台状型腔的侧壁相贴；所述第二颈部的小端端部与所述凹模上的圆台状型腔内的垫板之间留有空隙。

优选的，所述第一冲孔凸模结构还包括凸模镶块；其中，所述冲孔冲头具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述冲孔冲头的头部位于所述冲孔冲头的第一端，其中，所述凸模镶块套接在所述冲孔冲头的第二端上；其中，在冲孔过程中，所述凸模镶块随着所述冲孔冲头下行，当所述凸模镶块下行至与所述限位块接触时，随着冲孔冲头继续下行，凸模镶块带动所述限位块共同下行，以对具有冲孔的锚固法兰坯料的冲孔的口部施加作用力；优选的，所述凸模镶块具有相连通的第一通孔和第二通孔，且第一通孔的内径大于所述第二通孔的内径；其中，所述冲孔冲头第二端的端部设置成连接部；其中，所述连接部的尺寸与所述第一通孔适配，且安置在所述第一通孔中；所述第二通孔的内径与所述冲孔冲头的第二端处的筒体的外径适配；优选的，当所述第二模具组件包括第二模板时，所述第一冲孔凸模结构通过所述凸模镶块实现与所述第二模板的连接；进一步优选的，所述第一冲孔凸模结构还包括凸模固定板；其中，所述凸模固定板将所述凸模镶块压接在压板上；所述凸模固定板、压板、第二模板之间通过紧固件紧固。

优选的，所述第二模具组件还包括：第二冲孔凸模结构；其中，所述第二冲孔凸模结构用于和所述凹模配合形成第二冲孔模具，用于对由所述第一冲孔模具冲孔后得到的具有冲孔的锚固法兰坯料进一步进行冲孔，以将其上的冲孔冲穿；其中，所述第二冲孔凸模结构包括压型冲头；优选的，所述第二冲孔模具组件还包括冲孔环，以在冲孔时，安置在所述凹模的型腔内，且用于支撑具有冲孔的锚固法兰坯料的待冲孔处。

所述第二模具组件还包括：

第一压型凸模结构，所述第一压型凸模结构用于和所述凹模配合形成第一压型模具，用于对开坯锻造后得到的坯料进行第一次压型处理，其中，所述第一压型凸模结构包括压型冲头和第一凸模压块；其中，所述第一凸模压块为板体结构，用于在压型冲头的作用下，对安置在所述凹模中的所述开坯锻造后得到的坯料施加压力；

第二压型凸模结构，所述第二压型凸模结构用于和所述凹模配合形成第二压型模具，用于对第一次压型后的坯料进行第二次压型处理，得到待第一次冲孔的所述锚固法兰坯料；其中，所述第二压型凸模结构包括压型冲头和第二凸模压块；

优选的，所述第二凸模压块具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述第二凸模压块的第一端上开设有圆台状腔体；其中，所述圆台状腔体的大端敞口，且所述第二凸模压块上的圆台状内腔的大端敞口位于所述第二凸模压块的第一端的端部上，使得所述第二凸模压块的第一端的端部上的其他部分相对于所述圆台状腔体形成压型台阶；

其中，当进行第二次压型时，所述压型冲头抵接所述第二凸模压块的第二端的端部，使第二凸模压块对第一次压型后的坯料进行第二次压型；在第二次压型处理时，所述第二凸模压块压入所述凹模内，且所述压型台阶与所述凹模的台阶结构相对设置，所述第二凸模压块上的圆台状腔体与所述凹模的圆台状型腔相对；

进一步优选的，所述第二凸模压块上的圆台状内腔的尺寸与所述凹模的圆台状型腔的大端处的型腔尺寸适配。

与现有技术相比，本发明的锚固法兰的精密挤压成形模具至少具有下列有益效果：

一方面，本发明实施例提供的精密挤压成形模具，通过使第一冲孔凸模结构包括冲孔冲头、及套设在冲孔冲头的限位块，限位块能对冲孔冲头进行导向，限制冲孔冲头晃动；在冲孔时：使限位块压入凹模的型腔内，和凹模限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔，对锚固法兰坯料进行内外同时限位；通过上述设置，在整个冲孔过程中，限位块和凹模的配合能限制锚固法兰坯料的移动(即，将锚固法兰坯料固定)，且限位块限制冲孔冲头晃动，这样使得冲孔冲头能对锚固法兰坯料进行直直地冲孔，进而实现减少挤压成形出的锚固法兰成形件的壁厚差，从而提高挤压成形的尺度精度，实现精密挤压成形，以及提高材料的利用率。

进一步地，本发明通过将凹模的型腔设置成相连通的圆柱状型腔和圆台状型腔结构，且圆柱状型腔与圆台状型腔的大端连通处形成台阶结构；同时，将限位块的第一端上设置圆台状限位腔体，且圆台状限位腔体的大端敞口，且敞口位于限位块的第一端端部，使得限位块的第一端端部的其他部分相对于圆台状限位腔体形成限位台阶；上述设置，使得限位块压入凹模的圆柱状型腔后，能与凹模的型腔限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔；并且，锚固法兰坯料受到凹模的约束，实现了对锚固法兰坯料的外限位，限位块受到凹模的限制，不能移动，同时限制冲孔冲头晃动，从而实现了对锚固法兰坯料的内限位；因此，上述结构的凹模和限位块可以对锚固法兰坯料进行内外同时限位。

进一步地，本发明实施例通过在限位块上开设与圆台状限位腔体连通、且与冲孔冲头的筒体外周尺寸适配的通孔，从而实现了将限位块套设于冲孔冲头上，且通过限位块上的通孔实现对冲孔冲头的导向，并限制冲孔冲头的晃动的目的。进一步地，本实施例通过在冲孔冲头的头部设置工作带、在限位块的通孔壁与圆台状限位腔体的小端端部相交处设置容置腔，用于容置冲孔冲头的工作带，这样设置，一方面便于减小成形载荷和拔模力，另一方面在冲孔结束后，能够将限位块从凹模中带出。

进一步地，本发明实施例提供通过在限位块和凹模对锚固法兰坯料进行限位后，使锚固法兰坯料的第二颈部(下颈部)悬置于凹模的圆台状型腔内、使锚固法兰坯料的第一颈部(上颈部)容置于限位块的圆台状限位腔体内，且与圆台状限位腔体的内壁之间留有空隙；这样设置，在冲孔过程中，金属向上下两个方向同时流动，相比于传统反挤压，减小了金属流动路径，起到省力成形的作用，而省力成形则能减小能耗、延长模具的使用寿命。

进一步地，本发明实施例通过使第一冲孔凸模结构包括套接在冲孔冲头的第二端(与冲孔冲头的头部相对的一端)上的凸模镶块，该凸模镶块在冲孔过程中，随着冲孔冲头下行，当凸模镶块下行至与限位块接触时，会带动限位块一起对具有冲孔的锚固法兰坯料的冲孔的口部施加作用力，这样能起到整形作用，从而保障挤压成形出的锚固法兰成形件的口部平齐，解决传统毛坯模锻自由冲孔中成形件口部出现塌角的问题，进一步提高材料的利用率。

综上，本发明实施例提供的锚固法兰的精密挤压成形模具，一方面，设计了第一冲孔凸模结构，通过“内外同时限位”的挤压方式，减少了锚固法兰成形件的壁厚差问题，材料利用率可提高17％；另一方面，采用第一冲孔模具进行冲孔时，锚固法兰坯料悬置于凹模的圆台状型腔的口部，限位块与锚固法兰坯料的上部同时留有空隙，冲孔过程中金属同时向上下两个方向同时流动，相比于传统反挤压，减少了金属流动路径，起到省力成形的作用；再一方面，在限位块和凸模镶块的共同作用下，在锚固法兰成形件的口部和上端施加作用力，起到整形作用，保障坯料上端口部平齐，解决传统毛坯模锻自由冲孔中成形件口部出现塌角的问题。

本发明实现了材料利用率由47.4％提高至65％，提高生产效率和成品率，减少能耗与污染排放，有效减少制坯工序，降低综合成本，减少污染排放，保障产品性能一致性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例提供的第一压型模具的装配示意图；

图2是本发明实施例提供的第二压型模具的装配示意图；

图3是本发明实施例提供的第一冲孔模具的装配示意图；

图4是本发明实施例提供的第二冲孔模具的装配示意图；

图5是本发明实施例提供的锚固法兰的精密挤压成形模具进行挤压成形的流程图；

图6是本发明实施例提供的第一冲孔凸模结构与第二模板的装配示意图；

图7是本发明实施例提供的第一冲孔凸模结构中的冲孔冲头与限位块的连接示意图；

图8是图6所示结构中的局部示意图；

图9是本发明实施例提供的冲孔冲头的局部示意图；

图10是本发明实施例提供的限位块的结构示意图；

图11是钢制锚固法兰毛坯的微观组织图；

图12是开坯锻造后得到的坯料的微观组织图；

图13是钢制锚固法兰的微观组织图；

图14是热处理工艺图；

图15是采用传统自由式冲孔方式与本发明实施例采用精密挤压成形模具的冲孔方式得到的钢制锚固法兰成形件的效果对比图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例1

一方面，本实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，用于挤压成形出锚固法兰成形件，如图3、图5至图10所示，本实施例的锚固法兰的精密挤压成形模具包括：第一模具组件和第二模具组件；其中，第一模具组件包括凹模12；第二模具组件包括第一冲孔凸模结构(在此，第一冲孔凸模结构参见图6所示的固定在第二模板21上的M形组合凸模结构)；其中，该第一冲孔凸模结构用于和凹模12相配合形成第一冲孔模具，用于对锚固法兰坯料33进行冲孔。其中，第一冲孔凸模结构包括冲孔冲头231和限位块232；其中，限位块232套设在冲孔冲头231上，以在冲孔过程中，对冲孔冲头231进行导向，并限制冲孔冲头231晃动。其中，在冲孔时，限位块232用于压入凹模12的型腔内，和凹模12限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔(较佳地，该限位型腔为封闭腔体)，对锚固法兰坯料33进行内外同时限位(关于内外限位的说明如下：外限位指的是对锚固法兰坯料进行限位；内限位指的是：限制冲孔冲头的晃动；具体地，对于锚固法兰坯料来说，限位型腔中的凹模可以约束坯料，则形成外限位，而限位块受到凹模的约束不能左右移动，且限位块可以约束冲头，使得其在冲孔过程不能跑偏，则形成内限位)。

通过上述设置，在整个冲孔过程中，限位块232和凹模12的配合能限制锚固法兰坯料33的移动(即，将锚固法兰坯料33固定)，限位块232限制冲孔冲头231晃动，这样使得冲孔冲头231能对锚固法兰坯料33进行直直地冲孔，进而实现减少挤压成形出的锚固法兰成形件的壁厚差，从而提高挤压成形的尺度精度，实现精密成形，以及提高材料的利用率。

较佳地，本实施例及下述实施例中的第一模具组件还包括用于连接压力机的第一模板11(用于连接压力机的下部结构)；其中，凹模12固定在第一模板11上。

较佳地，本实施例及下述实施例中的第二模具组件还包括用于连接压力机的第二模板21(用于连接压力机的上部结构)；其中，第一冲孔凸模结构用于固定在第二模板21上。

较佳地，本实施例及下述实施例的锚固法兰的精密挤压成形模具主要用于挤压成形钢制的锚固法兰成形件。

实施例2

较佳地，本实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，与上一实施例相比，如图1至图5所示，本实施例将凹模12设计成如下结构：

凹模12的型腔包括：圆柱状型腔、圆台状型腔(即，圆锥台型腔)及垫块121。其中，圆柱状型腔具有相对设置的第一端和第二端；其中，圆柱状型腔的第一端敞口设置，作为凹模12的进口端。圆台状型腔的大端与圆柱状型腔的第二端直接连通，且圆台状型腔的大端的内径小于圆柱状型腔的内径，使得圆柱状型腔和圆台状型腔的连通处形成台阶结构(即，凹模12的型腔为阶梯状通孔结构)。垫块121与圆台状型腔的小端适配，安置在圆台状型腔的小端处。

较佳地，圆台状型腔的小端敞口设置，且圆台状型腔的小端敞口位于凹模12的固定端的端部。凹模的固定端的端部固定在第一模板11上，且第一模板11上设置有顶杆安装孔，且顶杆安装孔与圆台状型腔的小端敞口相对应。较佳地，第一模具组件还包括顶杆111；顶杆111的顶端内置于第一模板的顶杆安装孔中；进一步优选的，顶杆111的轴线与顶杆安装孔的轴线位于同一直线上；这样设置是为了通过顶杆上行实现脱模卸料。

实施例3

较佳地，本实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，在实施例2的基础上，如图1至图7、图10所示，本实施例进一步对第一冲孔凸模结构(M形组合凸模结构)中的限位块232的结构进一进行设计：

限位块232具有第一端(图10所示限位块的下端)，且限位块232的第一端上开设有圆台状限位腔体2321(即，圆锥台状限位腔体)；其中，圆台状限位腔体2321的大端敞口设置，且圆台状限位腔体2321的大端处的敞口位于限位块232的第一端端部上，使得限位块232的第一端端部的其他部分相对于圆台状限位腔体2321形成限位台阶。其中，当限位块232从凹模12的进口端压入圆柱状型腔后：限位块232的限位台阶与凹模的型腔内的台阶结构相对设置，以对锚固法兰坯料33的凸缘进行限位(锚固法兰坯料的凸缘外周与圆柱状型腔的内壁抵接接触，锚固法兰坯料的凸缘的一侧安置在凹模的台阶结构上，限位块的限位台阶抵接接触于锚固法兰坯料的凸缘的另一侧)；限位块232的圆台状限位腔体2321与凹模12的圆台状型腔相对设置，以对所述锚固法兰坯料33的两个颈部分别进行限位。

较佳地，限位块232上的圆台状限位腔体的锥角大于凹模12中的圆台状型腔的锥角；所述圆台状限位腔体2321的深度大于(略大于)圆台状型腔的大端端口与垫板121之间的距离；圆台状限位腔体的大端敞口的内径大于(略大于)圆台状型腔的大端敞口的内径。上述设置是为了能使锚固法兰坯料的上颈部容置在圆台状限位腔体2321后，能与圆台状限位腔体的内壁之间留有孔隙，具体有益效果参见下面的实施例5所述。

优选的，限位块232的外周尺寸与凹模12的圆柱状型腔的尺寸适配，以使限位块232从凹模12的进口端压入至圆柱状型腔后，与凹模的圆柱状型腔的腔壁相抵接接触；进一步优选的，限位块232的外周尺寸大于圆柱状型腔的直径(在此的大于是略大于，既能保证限位块232能进入圆柱状型腔内，也能保证限位块232能对锚固法兰坯料33的限位)；其中，凹模12的进口端(凹模的口部)设置有倒角，以使限位块232能压入凹模12的圆柱状型腔中。

在此需要说明的是：通过将凹模12的型腔设置成相连通的圆柱状型腔和圆台状型腔结构，且圆柱状型腔与圆台状型腔的大端连通处形成台阶结构；同时，将限位块232的第一端上设置圆台状限位腔体，且圆台状限位腔体的大端敞口，且敞口位于限位块232的第一端端部，使得限位块232的第一端端部的其他部分相对于圆台状限位腔体形成限位台阶；上述设置，使得限位块232压入凹模12的圆柱状型腔后，能与凹模12的型腔限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔；并且，锚固法兰坯料33的一个颈部(下颈部)受到凹模12的圆台状型腔的约束，实现了对锚固法兰坯料33的外限位，而限位块232受到凹模12的限制，不能左右移动，且限位块232又能约束冲头，使得冲头不能跑偏，实现了对锚固法兰坯料的内限位；因此，上述结构的凹模12和限位块232可以对锚固法兰坯料进行内外同时限位。

实施例4

较佳地，本实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，在实施例3的基础上，如图1至图10所示，本实施例进一步对第一冲孔凸模结构(M形组合凸模结构)中的限位块232与冲孔冲头231的结构、及两者的连接方式进一步进行如下设计：

限位块232具有第二端(图10所示限位块的上端)，限位块232的第二端与限位块232的第一端相对设置；其中，限位块232的第二端开设有通孔2322，用于使限位块232套设在所述冲孔冲头231上，以对所述冲孔冲头231进行导向并限制其晃动；其中，该通孔2322与圆台状限位腔体2321连通，通孔2322与冲孔冲头231的筒体外周尺寸适配，通孔2322的内径小于圆台状限位腔体2321的小端的内径。

较佳地，冲孔冲头231的头部设置有工作带2311；其中，所述工作带2311的直径大于冲孔冲头231的筒体直径、工作带2311的直径小于所述圆台状限位腔体2321的小端的内径(以使工作带2311可以沿冲孔的方向穿过圆台状限位腔体，不能沿着与冲孔方向相反的方向进入通孔中)。具体地，所述通孔2322的孔壁与圆台状限位腔体2321的小端的端部的相交处开设一圈容置腔2323，以容置所述冲孔冲头231的工作带2311，其中，所述容置腔2323的一端与通孔2322连通，另一端与圆台状限位腔体2321连通。上述设置，可以减小成形载荷和拔模力，同时在冲孔结束后，冲孔冲头231能够将限位块232带起。

从实施例3和实施例4中关于限位块232的结构特征、并结合附图，可以看出限位块232为M形限位块。

在此，本实施例通过在限位块232上开设与圆台状限位腔体连通、且与冲孔冲头231的筒体外周尺寸适配的通孔2322，从而实现了将限位块232套设于冲孔冲头231上，且通过限位块上的通孔2322实现对冲孔冲头231的导向，并限制冲孔冲头231的晃动。进一步地，本实施例通过在冲孔冲头231的头部设置工作带2311、在限位块232的通孔壁与圆台状限位腔体的小端端部相交处设置容置腔2323，用于容置冲孔冲头231的工作带2311，这样设置，一方面便于减小成形载荷和拔模力，另一方面在冲孔结束后，能够将限位块232带起。

实施例5

较佳地，本实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，与上述实施例相比，如图3和图5所示，本实施例进一步对第一冲孔模具进行如下设计：

当限位块232压入凹模12的型腔内，和凹模12限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔时：限位型腔的腔壁与锚固法兰坯料33的凸缘相抵接，锚固法兰坯料33的整个第一颈部(上颈部)与限位型腔的腔壁之间留有空隙、第二颈部(下颈部)的小端的端部与限位型腔的腔壁之间留有空隙。

具体地，在冲孔时，锚固法兰坯料33的第一颈部(上颈部)容置在限位块232上的圆台状限位腔体内，整个第一颈部与限位块232上的圆台状限位腔体的腔壁之间留有空隙；第二颈部(下颈部)与凹模12的圆台状型腔的侧壁相贴；第二颈部的小端端部与凹模12的圆台状型腔内的垫板121之间留有空隙。所述锚固法兰坯料33的凸缘的上侧与限位块232的限位台阶紧贴、所述锚固法兰坯料33的凸缘的下侧与凹模12的台阶结构紧贴。

在此，本实施例提供通过在限位块和凹模对锚固法兰坯料33进行限位后，使锚固法兰坯料33的第二颈部(下颈部)悬置于凹模12的圆台状型腔内、使锚固法兰坯料33的第一颈部(上颈部)与限位块232之间留有空隙；这样设置，在冲孔过程中，金属向上下两个方向同时流动，控制短程流动，相比于传统反挤压，减小了金属流动路径，起到省力成形的作用；而省力成形可以减少能耗、提高模具的寿命。

需要说明的是：由于在冲孔过程中金属的流动，当冲孔达到预定位置时，具有冲孔的锚固法兰坯料的外形与限位型腔的尺寸适配，即，具有冲孔的锚固法兰坯料与限位块、凹模之间不存在空隙。

实施例6

较佳地，本实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，在上述实施例的基础上，如图3、图5、图6及图8所示，本实施例进一步对第一冲孔凸模结构进一步进行如下设计：

第一冲孔凸模结构还包括凸模镶块233；其中，冲孔冲头231具有相对设置的第一端(下端)和第二端(上端)；其中，冲孔冲头231的头部位于冲孔冲头的第一端(下端、冲头端)，其中，凸模镶块233套接在冲孔冲头的第二端(上端、固定端)上；其中，在冲孔过程中，凸模镶块233随着冲孔冲头231下行，当凸模镶块233下行至与限位块232接触时(参见图5中的(e)图所示)，随着冲孔冲头211的继续下行，凸模镶块233带动所述限位块232共同下行，凸模镶块233和限位块232一起以对具有冲孔的锚固法兰坯料34的冲孔的口部(即，上口部)施加作用力。

在此，本实施例通过使第一冲孔凸模结构包括套接在冲孔冲头231的第二端(与冲孔冲头的头部相对的一端上)的凸模镶块233，该凸模镶块233在冲孔过程中，随着冲孔冲头下行，当凸模镶块233下行至与限位块232接触时，会与限位块232一起对具有冲孔的锚固法兰坯料34的冲孔的口部施加作用力，这样能起到整形作用，从而保障挤压成形出的锚固法兰成形件的口部平齐，解决传统毛坯模锻自由冲孔中成形件口部出现塌角的问题，进一步提高材料的利用率。

较佳地，凸模镶块233具有相连通的第一通孔和第二通孔，且第一通孔的内径大于第二通孔的内径；其中，冲孔冲头231第二端的端部设置成连接部；其中，连接部的尺寸与第一通孔适配，且安置在第一通孔中；第二通孔的内径与冲孔冲头的第二端处的筒体的外径适配；通过上述设置，实现了凸模镶块233与冲孔冲头231的第二端的套接。

较佳地，第一冲孔凸模结构通过凸模镶块233实现与第二模板21的连接。具体地，第一冲孔凸模结构还包括凸模固定板234；其中，凸模固定板234将凸模镶块233压接(压紧连接)在压板235上；凸模固定板234、压板235、第二模板21之间通过紧固件(如，螺栓)紧固。

实施例7

较佳地，本实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，与上述实施例相比，本实施例进一步对锚固法兰的精密挤压成形模具进行如下设计：

如前所述，采用第一冲孔凸模结构对锚固法兰坯料33进行冲孔，但是并未冲成穿孔，如图5中的(e)图，具有冲孔的锚固法兰坯料34的冲孔还具有底部。

如图4和图5所示，本实施例的第二模具组件还包括第二冲孔凸模结构，第二冲孔凸模结构用于和凹模12配合形成第二冲孔模具，用于对由所述第一冲孔模具冲孔后得到的具有冲孔的锚固法兰坯料34进一步进行冲孔，以将其上的冲孔冲穿(即，冲去剩余底厚坯料)，得到锚固法兰成形件35。其中，第二冲孔凸模结构包括压型冲头221。其中，压型冲头221用于连接在第二模板21上。

较佳地，第二冲孔模具组件还包括冲孔环122，以在冲孔时，安置在所述凹模12的型腔内，且用于支撑具有冲孔的锚固法兰坯料34的待冲孔处。具体地，在冲孔前。将冲孔环122安置在凹模12的圆台状型腔内的垫块121上，将具有冲孔的锚固法兰坯料34的下颈部的端部安置在冲孔环122上。

实施例8

较佳地，本实施例提供一种锚固法兰的精密挤压成形模具，与上述实施例相比，如图1至图3、图5所示，本实施例中的第二模具组件还包括用于压型成待冲孔的锚固法兰坯料33的压型模具，具体如下：

第二模具组件还包括第一压型凸模结构；其中，第一压型凸模结构用于和凹模12配合形成第一压型模具，用于对开坯锻造后得到的坯料31进行第一次压型处理，其中，第一压型凸模结构包括压型冲头221和第一凸模压块222；其中，第一凸模压块222为板体结构，用于在压型冲头的作用下，对安置在凹模12中的开坯锻造后得到的坯料31施加压力。

在此，开坯锻造后得到的坯料31为圆柱状坯料；该圆柱状坯料的外径小于凹模12的圆台状型腔的大端处的内径。

其中，经第一次压型处理后，得到的第一次压型后的坯料32的结构特征如下：第一次压型后的坯料32具有凸缘和位于凸缘一侧的一个圆台状的颈部，且第一次压型后的坯料32的凸缘的径向尺寸小于所需锚固法兰成形件35的凸缘的径向尺寸、第一次压型后的坯料的凸缘的纵向尺寸大于所需锚固法兰成形件35的凸缘的纵向尺寸、第一次压型后的坯料的颈部尺寸与凹模12的圆台状型腔内的垫板以上的部分适配。

第二模具组件还包括第二压型凸模结构，其中，第二压型凸模结构用于和凹模12配合形成第二压型模具，用于对第一次压型后的坯料32进行第二次压型处理，得到待第一次冲孔的锚固法兰坯料33；其中，第二压型凸模结构包括压型冲头221和第二凸模压块223。

其中，第二凸模压块223具有相对设置的第一端和第二端；其中，第二凸模压块223的第一端上开设有圆台状腔体；其中，圆台状腔体的大端敞口，且第二凸模压块223上的圆台状内腔的大端敞口位于第二凸模压块的第一端的端部上，使得第二凸模压块的第一端的端部上的其他部分相对于圆台状腔体形成压型台阶。其中，当进行第二次压型时，压型冲头221抵接第二凸模压块223的第二端的端部，使第二凸模压块223对第一次压型后的坯料32进行第二次压型；在第二次压型处理时，第二凸模压块223压入凹模12内，且压型台阶与凹模12的台阶结构相对设置，第二凸模压块223上的圆台状腔体与凹模23的圆台状型腔相对。

较佳地，所述第二凸模压块上的圆台状内腔的尺寸与凹模12的圆台状型腔的大端处的型腔尺寸适配(即，两者的锥角相同，但是圆台状内腔的深度小于圆台状型腔的大端敞口与垫板121之间的距离)。

较佳地，第二次压型后的锚固法兰坯料33包括凸缘、圆台状的第一颈部及圆台状的第二颈部；其中，第一颈部位于凸缘的一侧、第二颈部位于凸缘的另一侧；其中，锚固法兰坯料33的凸缘的径向尺寸与所需锚固法兰成形件的凸缘的径向尺寸适配；所述第一颈部的尺寸与所述凹模的圆台状型腔内的垫板以上的型腔部分适配；所述第二颈部的尺寸与第二凸模压块上的圆台状内腔的尺寸适配，即，第二颈部的尺寸与所述第一颈部的大端处的尺寸适配。

实施例9

本实施例采用上述任一实施例所述锚固法兰的精密挤压成形模具挤压成形出钢制的锚固法兰成形件；如图5所示，主要包括如下步骤：

挤压成形准备：将开坯锻造后得到的坯料31加热到挤压成形处理的温度(960℃)并保温，并将锚固法兰的精密挤压成形模具整体预热至400-450℃并保温(以减少热交换引起的变形不均匀)；将第一压型模具装配在压力机上(具体地，将第一压型凸模结构连接在第二模板21上，然后装配在压力机的上部结构结构)，并沿着第一凸模压块222、凹模12和垫块121的工作表面涂抹一定的润滑剂。

第一次压型步骤：将第一压型凸模结构和凹模12配合成第一压型模具，对开坯锻造后得到的坯料31进行第一次压型处理，得到第一次压型后的坯料32。

该步骤具体为：将开坯锻造后得到的坯料31置于凹模12的型腔内，并将第一凸模压块222置于开坯锻造后得到的坯料31(具体参见图5的(a)图所示)，压力机下行415mm。

开坯锻造后得到的坯料31的外径小于凹模12的圆台状型腔的大端处的内径；开坯锻造后得到的坯料31的一端安置在凹模的圆台状型腔内的垫板121上，开坯锻造后得到的坯料31的另一端位于凹模12的圆柱状型腔内。

其中，参见图5中的(b)图所示，第一次压型后的坯料32具有凸缘和位于凸缘一侧的圆台状的颈部；其中，第一次压型后的坯料32的凸缘的径向尺寸小于所需锚固法兰成形件的凸缘的径向尺寸、第一次压型后的坯料32的凸缘的纵向尺寸大于所需锚固法兰成形件的凸缘的纵向尺寸、第一次压型后的坯料的颈部尺寸与凹模的圆台状型腔内的垫板以上的部分适配。

第二次压型步骤：将第二压型凸模结构和凹模12配合成第二压型模具，对第一次压型后的坯料32进行第二次压型处理，得到锚固法兰坯料33。

该步骤具体为：在压型冲头221下行415mm后上行，移走第一凸模压块222。将第二凸模压块223的工作表面涂抹一定的润滑剂，并将第二凸模压块223置于第一次压型后的坯料32上(具体参见图5中的(b)图所示)，压力机下行39mm至镦满位置(具体参见图5中的(c)图所示)，得到锚固法兰坯料33。

锚固法兰坯料33包括凸缘、圆台状的第一颈部及圆台状的第二颈部；其中，第一颈部位于凸缘的一侧、第二颈部位于凸缘的另一侧；其中，第一颈部的尺寸与凹模12的圆台状型腔内的垫板121以上的部分适配；第二颈部的尺寸与第二凸模压块223上的圆台状腔体的尺寸适配。

在此需要说明的是：在第一次压型处理过程中，坯料并未压满，第一次压型后的坯料32的凸缘外周与凹模12内壁之间存在设定的距离，因此在第二次压型处理过程中，坯料在填充第二凸模压块223上的圆台状腔体的同时，还可以沿着径向继续填充，从而有利于减小第二次压型过程中成形载荷力。

另外，第二凸模压块223上的圆台状腔体和凹模12上的圆台状型腔的锥角相同，便于在冲孔过程中，锚固法兰坯料翻转180°后能够与凹模12的圆台状型腔的侧壁贴合。

第一次冲孔步骤：将第一冲孔凸模结构和凹模12配合成第一冲孔模具，对锚固法兰坯料33进行冲孔，得到具有冲孔的锚固法兰坯料34。该步骤具体参见图5中的(d)图和(e)图。

该步骤具体为：移走第二压型凸模结构，将第一冲孔凸模结构连接在第二模板21上，并装配在压力机的上部结构上，并沿着冲孔冲头231、凹模12、垫块121、限位块232的工作表面涂抹一定的润滑剂，将第二次压型后置于凹模12上的锚固法兰坯料33翻转180°后，再置于凹模12的型腔内。将限位块232置于凹模12的口部(进口端)，在凸模镶块233和限位块232之间放入圆柱形压块，压力机下行，将限位块232压入凹模12的圆柱状型腔内，与凹模12限位出与所需锚固法兰成形件适配的限位型腔，并对锚固法兰坯料33进行内外限位(此时，锚固法兰坯料33的第二颈部悬置于凹模12的圆台状型腔内(与垫板121之间存在空隙)，锚固法兰坯料33的第一颈部位于限位块的圆台状限位腔体内，且与圆台状限位腔体的内壁存在空隙，这样在冲孔冲头在下压过程中，金属可以沿着轴向向上或向下流动，减小冲孔过程中成形载荷力；锚固法兰坯料33的凸缘被限位在限位块的限位台阶和凹模的台阶结构之间)。冲孔冲头5下行对坯料进行冲孔(限位块232上的通孔对冲孔冲头进行导向、并限制其晃动)。当凸模镶块233下行至接触限位块232时，随着冲孔冲头5的下行，带动凸模镶块233和限位块232共同下行，对具有冲孔的锚固法兰坯料34的口部和上端施加作用力，使金属向口部流动，完成口部整形。

第二次冲孔步骤：将第二冲孔凸模结构和凹模12配合成第二冲孔模具，对具有冲孔的锚固法兰坯料34进一步冲孔，将冲孔冲穿，得到锚固法兰成形件35。该步骤具体参见图5中的(f)图。

该步骤具体为：移走第一冲孔凸模结构，将第二凸模结构连接在第二模板21上，并装配在压力机上；取出具有冲孔的锚固法兰坯料34，将冲孔环122置于凹模12的圆台状型腔内，且位于垫板121上。

具体地，沿着压型冲头221、凹模12、冲孔环122的工作表面涂抹一定的润滑剂，再将具有冲孔的锚固法兰坯料34放入凹模12的型腔内，压力机下行冲去剩余底厚坯料，将冲孔冲穿，完成锚固法兰成形件35的制取；顶杆111上行，取走锚固法兰成形件35(以上步骤参见图5中的(f)图和(g)图)。

另外，图15是采用传统自由式冲孔方式与本发明实施例采用精密挤压成形模具的冲孔方式得到的钢制锚固法兰成形件的效果对比图。其中，图15中的(a)图为采用传统自由式冲孔方式得到的钢制锚固法兰成形件的效果图；图15中(b)图是本发明实施例采用精密挤压成形模具的冲孔方式得到的锚固法兰成形件的效果图。

在此，传统自由式冲孔方式由于变形抗力较大，在缺乏约束条件下，冲头易跑偏，造成壁厚差大(其中，壁厚差为15mm-30mm)，并产生塌角(从图15的(a)图中，可以明显看出塌角)，而本发明实施例采用精密挤压成形模具的冲孔方式得到的锚固法兰成形件的壁厚差为3-5mm，没有塌角，材料利用率由47.4％提高到65％，材料利用率提高17％以上。

此外，上述实施例的锚固法兰的精密挤压成形模具可用于高温挤压成形工艺(挤压成形处理的温度为1150-1200℃；目前钢制锚固法兰主要是高温挤压成形工艺)。但是，上述实施例的锚固法兰的精密挤压成形模具还适用于温挤压成形工艺(其中，挤压成形处理的温度为950-980℃)来挤压成形出钢制的锚固法兰成形件，进而能进一步实现以下优点：可以降低锚固法兰成形件的生产能耗，从而节约能源；温挤压成形能保证材料中的晶粒小、析出相弥散，从而大幅度提高锚固法兰的性能(高温挤压成形使得材料中的晶粒粗大)；温挤压成形后的锚固法兰件的尺寸精度高(高温挤压成形后，成形件的收缩率大)。

在此需要说明的是：当采用上述实施例的锚固法兰的精密挤压成形模具用于温挤压成形(挤压成形处理的温度为950-980℃)工艺时：开坯锻造后得到的坯料的平均晶粒尺寸为30-40.5μm。并且，开坯锻造后得到的坯料是对钢制锚固法兰毛坯进行开坯锻造后得到。其中，钢制锚固法兰毛坯的组织为奥氏体+珠光体，平均晶粒尺寸为56.9-70μm；开坯锻造的真应变大于1.8。开坯锻造(大变形开坯)后，晶粒细化，晶粒尺寸减小到30-40.5μm，并且钢中的脆性碳化物及内部偏析组织被打碎，晶粒细化及其碳化物的破碎增加了材料后续塑形变形的能力，因此后续模锻工序能够采用降低温度的条件实施。较佳地，为了降低后续挤压成形的成形力，采取更慢的挤压速度，挤压速度为1-3mm/s。

实验实施例1

本实验实施例主要是采用上述实施例的锚固法兰的精密挤压成形模具利用温挤压成形工艺挤压成形出钢制锚固法兰成形件然后，进一步对该钢制锚固法兰成形件进行热处理，制备出钢制锚固法兰(材质为CF-62改专用钢)。

其中，CF-62改专用钢(即，CF-62微合金化钢)，化学成分(％)如下：C：0.07-0.09；Mn：1.15-1.3；Si：0.05-0.2；P：≤0.025；S：≤0.015；Mo：0.2-0.3；V：0.05-0.08；Nb：0.02-0.05；As：≤0.02；Pb：≤0.01；Sb:≤0.01；Sn：≤0.012；Bi：≤0.01。注，气体含量：H≤3ppm，O≤50ppm，N≤80ppm。

如图5所示，主要包括如下步骤：

开坯锻造：对钢制锚固法兰毛坯进行开坯锻造，得到开坯锻造后得到的坯料31。

其中，钢制锚固法兰毛坯的微观组织图参见图11所示。开坯锻造后得到的坯料的微观组织图参见图12所示。钢制锚固法兰毛坯的原始组织为奥氏体+珠光体，锻造开坯的真应变大于1.8，锻造开坯后，晶粒细化，从56.9μm减小到40.5μm，钢中的脆性碳化物及内部偏析组织被打碎，晶粒细化及其碳化物的破碎增加了材料后续塑形变形的能力，使得后续模锻工序能够采用降低温度的条件实施，不需要像常规方法加热到1200℃的高温。

挤压成形准备：将开坯锻造后得到的坯料31加热到挤压成形处理的温度(960℃)并保温，并将钢制锚固法兰的精密挤压成形模具整体预热至450℃；将第一压型模具装配在压力机上(具体地，将第一压型凸模结构连接在第二模板21上，然后装配在压力机的上部结构结构)，并沿着第一凸模压块222、凹模12和垫块121的工作表面涂抹一定的润滑剂。

第一次压型步骤：将第一压型凸模结构和凹模12配合成第一压型模具，对开坯锻造后得到的坯料31进行第一次压型处理，得到第一次压型后的坯料32。

该步骤具体为：将开坯锻造后得到的坯料31置于凹模12的型腔内，并将第一凸模压块222置于开坯锻造后得到的坯料31(具体参见图5的(a)图所示)，压力机下行415mm。

开坯锻造后得到的坯料31的外径小于凹模12的圆台状型腔的大端处的内径；开坯锻造后得到的坯料31的一端安置在凹模的圆台状型腔内的垫板121上，开坯锻造后得到的坯料31的另一端位于凹模12的圆柱状型腔内。

其中，参见图5中的(b)图所示，第一次压型后的坯料32具有凸缘和位于凸缘一侧的圆台状的颈部；其中，第一次压型后的坯料32的凸缘的径向尺寸小于所需钢制锚固法兰成形件的凸缘的径向尺寸、第一次压型后的坯料32的凸缘的纵向尺寸大于所需钢制锚固法兰成形件的凸缘的纵向尺寸、第一次压型后的坯料的颈部尺寸与凹模的圆台状型腔内的垫板以上的部分适配。

第二次压型步骤：将第二压型凸模结构和凹模12配合成第二压型模具，对第一次压型后的坯料32进行第二次压型处理，得到锚固法兰坯料33。

该步骤具体为：在压型冲头221下行415mm后上行，移走第一凸模压块222。将第二凸模压块223的工作表面涂抹一定的润滑剂，并将第二凸模压块223置于第一次压型后的坯料32上(具体参见图5中的(b)图所示)，压力机下行39mm至镦满位置(具体参见图5中的(c)图所示)，得到锚固法兰坯料33。

锚固法兰坯料33包括凸缘、圆台状的第一颈部及圆台状的第二颈部；其中，第一颈部位于凸缘的一侧、第二颈部位于凸缘的另一侧；其中，第一颈部的尺寸与凹模12的圆台状型腔内的垫板121以上的部分适配；第二颈部的尺寸与第二凸模压块223上的圆台状腔体的尺寸适配。

在此需要说明的是：在第一次压型处理过程中，坯料并未压满，第一次压型后的坯料32上的凸缘外周与凹模12的内壁之间存在设定的距离，因此在第二次压型处理过程中，坯料在填充第二凸模压块223上的圆台状腔体的同时，还可以沿着径向继续填充，从而有利于减小第二次压型过程中成形载荷力。

另外，第二凸模压块223上的圆台状腔体和凹模12上的圆台状型腔的锥角相同，便于在冲孔过程中，锚固法兰坯料翻转180°后，锚固法兰坯料的第二颈部能够与凹模12的圆台状型腔的侧壁贴合。

第一次冲孔步骤：将第一冲孔凸模结构和凹模12配合成第一冲孔模具，对锚固法兰坯料33进行冲孔，得到具有冲孔的锚固法兰坯料34。该步骤具体参见图5中的(d)图和(e)图。

该步骤具体为：移走第二压型凸模结构，将第一冲孔凸模结构连接在第二模板21上，并装配在压力机的上部结构上，并沿着冲孔冲头231、凹模12、垫块121、限位块232的工作表面涂抹一定的润滑剂，将第二次压型后置于凹模12上的锚固法兰坯料33翻转180°后，再置于凹模12的型腔内。将限位块232置于凹模12的口部(进口端)，在凸模镶块233和限位块232之间放入圆柱形压块，压力机下行，将限位块232压入凹模12的圆柱状型腔内，与凹模12限位出与所需钢制锚固法兰成形件适配的限位型腔，并对锚固法兰坯料33进行内外限位(此时，锚固法兰坯料33的第二颈部悬置于凹模12的圆台状型腔内(与垫板121之间存在空隙)，锚固法兰坯料33的第一颈部位于限位块的圆台状限位腔体内，且与圆台状限位腔体的内壁存在空隙，这样在冲孔冲头在下压过程中，金属可以沿着轴向向上或向下流动，减小冲孔过程中成形载荷力；锚固法兰坯料33的凸缘被限位在限位块的限位台阶和凹模的台阶结构之间)。冲孔冲头5下行对坯料进行冲孔(限位块232上的通孔对冲孔冲头进行导向、并限制其晃动)。当凸模镶块233下行至接触限位块232时，随着冲孔冲头5的下行，带动凸模镶块233和限位块232共同下行，对具有冲孔的锚固法兰坯料34的口部和上端施加作用力，使金属向口部流动，完成口部整形。

第二次冲孔步骤：将第二冲孔凸模结构和凹模12配合成第二冲孔模具，对具有冲孔的锚固法兰坯料34进一步冲孔，将冲孔冲穿，得到钢制锚固法兰成形件35。该步骤具体参见图5中的(f)图。

该步骤具体为：移走第一冲孔凸模结构，将第二凸模结构连接在第二模板21上，并装配在压力机上；取出具有冲孔的锚固法兰坯料34，将冲孔环122置于凹模12的圆台状型腔内，且位于垫板121上。

具体地，沿着压型冲头221、凹模12、冲孔环122的工作表面涂抹一定的润滑剂，再将具有冲孔的锚固法兰坯料34放入凹模12的型腔内，压力机下行冲去剩余底厚坯料，将冲孔冲穿，完成钢制锚固法兰成形件35的制取；顶杆111上行，取走锚固法兰成形件35(以上步骤参见图5中的(f)图和(g)图)。

对本实验实施例1制备钢制锚固法兰成形件35进行热处理，热处理工艺参见图14所示，得到钢制锚固法兰。

其中，钢制锚固法兰的微观组织参见图13所示；其中，经过热处理后，针片状铁素体发生了再结晶，晶粒得到进一步细化，得到等轴铁素体和渗碳体的机械混合组织(回火索氏体)，组织均匀，平均晶粒尺寸为7.8μm。通过SEM可以观察到，在晶粒的晶界处，存在微合金元素形成的化合物，使得晶界不易发生迁移，晶粒不易长大。EDS分析表明化合物中存在微合金元素Nb与钢中的碳氮形成的化合物。Nb的碳氮化合物对位错的钉扎和阻止亚晶界迁移阻碍了晶粒长大速率，同时Nb阻止晶粒回复的作用强烈，产生显著的晶粒细化作用。

其中，钢制锚固法兰的性能参见表1所示。

表1

综上，本发明针对钢制锚固法兰精密挤压成形，实现了材料利用率由47.4％提高至65％，提高生产效率和成品率，减少能耗与污染排放，有效减少制坯工序，降低综合成本，减少污染排放，保障产品性能一致性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种锚固法兰的精密挤压成形模具，用于挤压成形出锚固法兰成形件，其特征在于，其包括：

第一模具组件，所述第一模具组件包括凹模；

第二模具组件，所述第二模具组件包括第一冲孔凸模结构；其中，所述第一冲孔凸模结构用于和所述凹模相配合形成第一冲孔模具，用于对锚固法兰坯料进行冲孔；

其中，所述第一冲孔凸模结构包括冲孔冲头和限位块；其中，所述限位块套设在所述冲孔冲头上，以在冲孔过程中，对所述冲孔冲头进行导向，并限制所述冲孔冲头晃动；

其中，在冲孔时，所述限位块用于压入所述凹模的型腔内，和所述凹模限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔，对所述锚固法兰坯料进行内外同时限位。

2.根据权利要求1所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，

所述第一模具组件还包括用于连接压力机的第一模板；其中，所述凹模固定在所述第一模板上；和/或

所述第二模具组件还包括用于连接压力机的第二模板；其中，所述第一冲孔凸模结构用于固定在所述第二模板上。

3.根据权利要求1或2所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，所述凹模的型腔包括：

圆柱状型腔，所述圆柱状型腔具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述圆柱状型腔的第一端敞口设置，作为所述凹模的进口端；

圆台状型腔，所述圆台状型腔的大端与所述圆柱状型腔的第二端直接连通，且所述圆台状型腔的大端的内径小于所述圆柱状型腔的内径，使得所述圆柱状型腔和圆台状型腔的连通处形成台阶结构；

垫块，所述垫块与所述圆台状型腔的小端适配，安置在所述圆台状型腔的小端处。

4.根据权利要求3所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，所述圆台状型腔的小端敞口设置，且所述圆台状型腔的小端敞口位于所述凹模的固定端的端部；其中，

当所述第一模具组件还包括用于连接压力机的第一模板时，所述凹模的固定端的端部固定在所述第一模板上；所述第一模板上设置有顶杆安装孔，且所述顶杆安装孔与所述圆台状型腔的小端敞口相对应。

5.根据权利要求3或4所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，所述限位块的第一端上开设有圆台状限位腔体；其中，所述圆台状限位腔体的大端敞口设置，且所述圆台状限位腔体的大端处的敞口位于所述限位块的第一端端部上，使得所述限位块的第一端端部的其他部分相对于所述圆台状限位腔体形成限位台阶；

其中，当所述限位块从所述凹模的进口端压入所述圆柱状型腔后：所述限位块的限位台阶与所述凹模的型腔内的台阶结构相对设置，以对所述锚固法兰坯料的凸缘进行限位；所述限位块的圆台状限位腔体与所述凹模的圆台状型腔相对设置，以对所述锚固法兰坯料的两个颈部分别进行限位；

优选的，所述圆台状限位腔体的锥角大于所述圆台状型腔的锥角；优选的，所述圆台状限位腔体的深度大于所述圆台状型腔的大端端口与所述垫板之间的距离；优选的，所述圆台状限位腔体的大端敞口的内径大于所述圆台状型腔的大端敞口的内径；

优选的，所述限位块的外周尺寸与所述凹模的圆柱状型腔的尺寸适配，以使所述限位块从所述凹模的进口端压入至所述圆柱状型腔后，与所述凹模的圆柱状型腔的腔壁相抵接；进一步优选的，所述限位块的外周尺寸大于所述圆柱状型腔的直径；其中，所述凹模的进口端设置有倒角，以使所述限位块能压入所述圆柱状型腔中。

6.根据权利要求5所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，所述限位块具有第二端，所述限位块的第二端与所述限位块的第一端相对设置；其中，

所述限位块的第二端开设有通孔，用于使限位块套设在所述冲孔冲头上，以对所述冲孔冲头进行导向并限制其晃动；其中，所述通孔与所述圆台状限位腔体连通，所述通孔与所述冲孔冲头的筒体外周尺寸适配，所述通孔的内径小于所述圆台状限位腔体的小端的内径；

优选的，所述冲孔冲头的头部设置有工作带；其中，所述工作带的直径大于所述冲孔冲头的筒体直径、所述工作带的直径小于所述圆台状限位腔体的小端的内径；

进一步优选的，所述通孔的孔壁与所述圆台状限位腔体的小端的端部的相交处设置成与所述工作带适配的容置腔，用于容置所述冲孔冲头的工作带，其中，所述容置腔的一端与所述通孔连通，另一端与所述圆台状限位腔体连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，当所述限位块压入所述凹模的型腔内，和所述凹模限位出与所需锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔时：所述限位型腔的腔壁与所述锚固法兰坯料的凸缘相抵接，所述锚固法兰坯料的整个第一颈部与所述限位型腔的腔壁之间留有空隙、第二颈部的小端的端部与所述限位型腔的腔壁之间留有空隙；

优选的，当所述凹模包括圆柱状型腔和圆台状型腔、且所述限位块开设有圆台状限位腔时：所述锚固法兰坯料的第一颈部容置在所述限位块上的圆台状限位腔体内，整个第一颈部与所述限位块上的圆台状限位腔体的腔壁之间留有空隙；第二颈部与所述凹模上的圆台状型腔的侧壁相贴；所述第二颈部的小端端部与所述凹模上的圆台状型腔内的垫板之间留有空隙。

8.根据权利要求1-7任一项所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，所述第一冲孔凸模结构还包括凸模镶块；其中，

所述冲孔冲头具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述冲孔冲头的头部位于所述冲孔冲头的第一端，其中，所述凸模镶块套接在所述冲孔冲头的第二端上；其中，在冲孔过程中，所述凸模镶块随着所述冲孔冲头下行，当所述凸模镶块下行至与所述限位块接触时，随着冲孔冲头继续下行，凸模镶块带动所述限位块共同下行，以对具有冲孔的锚固法兰坯料的冲孔的口部施加作用力；

优选的，所述凸模镶块具有相连通的第一通孔和第二通孔，且第一通孔的内径大于所述第二通孔的内径；其中，所述冲孔冲头第二端的端部设置成连接部；其中，所述连接部的尺寸与所述第一通孔适配，且安置在所述第一通孔中；所述第二通孔的内径与所述冲孔冲头的第二端处的筒体的外径适配；

优选的，当所述第二模具组件包括第二模板时，所述第一冲孔凸模结构通过所述凸模镶块实现与所述第二模板的连接；进一步优选的，所述第一冲孔凸模结构还包括凸模固定板；其中，所述凸模固定板将所述凸模镶块压接在压板上；所述凸模固定板、压板、第二模板之间通过紧固件紧固。

9.根据权利要求1-8任一项所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，所述第二模具组件还包括：

第二冲孔凸模结构，所述第二冲孔凸模结构用于和所述凹模配合形成第二冲孔模具，用于对由所述第一冲孔模具冲孔后得到的具有冲孔的锚固法兰坯料进一步进行冲孔，以将其上的冲孔冲穿；其中，所述第二冲孔凸模结构包括压型冲头；

优选的，所述第二冲孔模具组件还包括冲孔环，以在冲孔时，安置在所述凹模的型腔内，且用于支撑具有冲孔的锚固法兰坯料的待冲孔处。

10.根据权利要求1-9任一项所述的锚固法兰的精密挤压成形模具，其特征在于，所述第二模具组件还包括：

第一压型凸模结构，所述第一压型凸模结构用于和所述凹模配合形成第一压型模具，用于对开坯锻造后得到的坯料进行第一次压型处理，其中，所述第一压型凸模结构包括压型冲头和第一凸模压块；

第二压型凸模结构，所述第二压型凸模结构用于和所述凹模配合形成第二压型模具，用于对第一次压型后的坯料进行第二次压型处理，得到待第一次冲孔的所述锚固法兰坯料；其中，所述第二压型凸模结构包括压型冲头和第二凸模压块；

优选的，所述第二凸模压块具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述第二凸模压块的第一端上开设有圆台状腔体；其中，所述圆台状腔体的大端敞口，且所述第二凸模压块上的圆台状内腔的大端敞口位于所述第二凸模压块的第一端的端部上，使得所述第二凸模压块的第一端的端部上的其他部分相对于所述圆台状腔体形成压型台阶；

其中，当进行第二次压型时，所述压型冲头抵接所述第二凸模压块的第二端的端部，使第二凸模压块对第一次压型后的坯料进行第二次压型；

在第二次压型处理时，所述第二凸模压块压入所述凹模内，且所述压型台阶与所述凹模的台阶结构相对设置，所述第二凸模压块上的圆台状腔体与所述凹模的圆台状型腔相对；

进一步优选的，所述第二凸模压块上的圆台状内腔的尺寸与所述凹模的圆台状型腔的大端处的型腔尺寸适配。

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