CN117000940B - 一种燃油管粗材锻造模具、设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锻造技术领域，尤其涉及一种燃油管粗材锻造模具、设备及方法，包括：上模和下模；上模与下模上分别设置有相互配合的第一模腔、第二模腔与第三模腔，第一模腔对棒料进行预成型，第二模腔对预成型的棒料进行二次成型，第三模腔对二次成型的棒料进行精锻以保证尺寸；其中，第一模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积大于球形的体积，使棒料预成型后在球形处的体积大于目标值，第二模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积为目标值，使棒料二次成型时，将预成型的棒料球形处向球形之间挤压。本发明中，先将棒料更多的材料挤到球形处，在二次成型的过程中，会将材料从球形处向球形之间进行挤压，加强球形之间连接部分的结构密度，即增加其冷却后的结构强度。

Description

一种燃油管粗材锻造模具、设备及方法

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，尤其涉及一种燃油管粗材锻造模具、设备及方法。

背景技术

利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，这类工艺方法称为锻造。锻造是金属零件的重要成型方法之一，它能保证金属零件具有较好的力学性能，以满足使用要求。

如图1所示，燃油管粗材一边为柱形，一边为若干球形001，在加工时一般将棒料加热然后锻造成型，但是球形001之间的连接处是通过锻造模具上的尖头将棒料此处向两边挤压，并通过模具的型腔的形状，从而在两边挤出球形001，冷却后此处的结构强度较差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种燃油管粗材锻造模具、设备及方法，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种燃油管粗材锻造模具，包括：

上模和下模；

所述上模与所述下模上分别设置有相互配合的第一模腔、第二模腔与第三模腔，所述第一模腔对棒料进行预成型，所述第二模腔对预成型的棒料进行二次成型，所述第三模腔对二次成型的棒料进行精锻以保证尺寸；

其中，所述第一模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积大于球形的体积，使棒料预成型后在球形处的体积大于目标值，所述第二模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积为目标值，使棒料二次成型时，将预成型的棒料球形处向球形之间挤压。

进一步地，所述第一模腔在燃油管粗材球形处的为椭球形，两个所述椭球形之间为尖头，对棒料进行挤压，所述椭球形的体积大于燃油管粗材球形的体积。

进一步地，所述椭球形在水平方向两端的轴线与燃油管粗材球形相同，所述椭球形在竖直方向上的轴线大于燃油管粗材球形。

进一步地，所述第一模腔在竖直方向的截面包括：

两圆弧段，两所述圆弧段分别设置于所述上模和下模上，且位于竖直方向的两端；

直线段，所述直线段分别设置于两所述圆弧段水平方向的两端，且向另一所述圆弧段延伸；

相邻的两所述第一模腔的直线段之间为尖头，对棒料进行挤压；

其中，两所述圆弧段的半径大于燃油管粗材球形的半径，两所述圆弧段在竖直方向上最顶端与最底端之间的距离大于燃油管粗材球形的直径。

进一步地，所述尖头与棒材接触的一端为圆弧结构或平面结构。

进一步地，所述第三模腔位于所述第一模腔与第二模腔之间。

本发明还包括一种燃油管粗材锻造设备，包括：

液压机及设置在所述液压机上的如上述锻造模具，所述下模固定设置，所述上模由所述液压机驱动进行竖直方向的运动；

若干接近开关，若干所述接近开关用于监测所述上模的位置；

压力传感器，所述压力传感器用于监测所述下模受到的压力。

本发明还包括一种燃油管粗材锻造方法，使用如上述的燃油管粗材锻造设备，包括如下步骤：

模具预热，将所述模具加热至设定温度阈值范围；

在所述第一模腔内喷附脱模剂，将加热后的棒料放置在所述第一模腔内，驱动所述上模下压，对棒料进行预成型，并驱动所述上模与下模分离；

在所述第二模腔内喷附脱模剂，将预成型的棒料放置在所述第二模腔内，驱动所述上模下压，对预成型的棒料二次成型，并驱动所述上模与下模分离；

在所述第三模腔内喷附脱模剂，将二次成型的棒料放置在所述第三模腔内，驱动所述上模下压，对二次成型的棒料进行精锻，并驱动所述上模与下模分离；

取出产品。

进一步地，对棒料进行预成型和二次成型时，上模对下模施加的压力相等，且大于对棒料进行精锻时的压力。

进一步地，在锻造前，先预设所述接近开关的位置，包括：

在上模下降至与下模之间的距离为设定距离范围时，对应上模的位置安装第一接近开关；

液压机以固定油压P带动所述上模移动T秒后停止，对应上模的位置安装第二接近开关；

在上模运动的最高处安装第三接近开关；

在锻造时，所述上模运动至所述第一接近开关触发状态，触发后所述上模保压压住下模，并维持工艺时间后驱动上模上升；

每次所述上模上升时，以固定油压P带动所述上模上升，在T秒后读取第二接近开关的状态，若第二接近开关未触发，则发出报警。

本发明的有益效果为：本发明通过设置第一模腔、第二模腔与第三模腔，来对棒料进行预成型、二次成型和精锻，其中，第一模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积大于球形的体积，从而在预成型时，先将棒料更多的材料挤到球形处，第二模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积为目标值，从而在二次成型的过程中，由于此处的材料体积比目标值大，所以会将材料从球形处向球形之间进行挤压，加强球形之间连接部分的结构密度，即增加其冷却后的结构强度，同时还能对球形的外表面进行修整，最后通过第三模腔进行精锻来保证产品的尺寸，最终得到锻造后的产品，且球形之间连接处的结构强度也大大增加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为燃油管粗材的结构示意图；

图2为锻造模具的结构示意图；

图3为一种第一模腔的截面图；

图4为第二模腔的截面图；

图5为棒料从椭球形到球形的示意图；

图6为另一种第一模腔的截面图；

图7为棒料经图6的第一模腔预成型后的结构示意图；

图8为锻造设备的结构示意图；

图9为接近开关设置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图2至7所示：一种燃油管粗材锻造模具，包括：

上模1和下模2；

上模1与下模2上分别设置有相互配合的第一模腔11、第二模腔12与第三模腔13，第一模腔11对棒料002进行预成型，第二模腔12对预成型的棒料002进行二次成型，第三模腔13对二次成型的棒料002进行精锻以保证尺寸；

其中，第一模腔11在燃油管粗材球形001处腔体的体积大于球形001的体积，使棒料002预成型后在球形001处的体积大于目标值，第二模腔12在燃油管粗材球形001处腔体的体积为目标值，使棒料002二次成型时，将预成型的棒料002球形001处向球形001之间挤压。

通过设置第一模腔11、第二模腔12与第三模腔13，来对棒料002进行预成型、二次成型和精锻，其中，第一模腔11在燃油管粗材球形001处腔体的体积大于球形001的体积，从而在预成型时，先将棒料002更多的材料挤到球形001处，第二模腔12在燃油管粗材球形001处腔体的体积为目标值，从而在二次成型的过程中，由于此处的材料体积比目标值大，所以会将材料从球形001处向球形001之间进行挤压，加强球形001之间连接部分的结构密度，即增加其冷却后的结构强度，同时还能对球形001的外表面进行修整，最后通过第三模腔13进行精锻来保证产品的尺寸，最终得到锻造后的产品，且球形001之间连接处的结构强度也大大增加。

如图3至5所示，在本实施例中，第一模腔11在燃油管粗材球形001处的为椭球形114，两个椭球形114之间为尖头111，对棒料002进行挤压，椭球形114的体积大于燃油管粗材球形001的体积。

其中，椭球形114在水平方向两端的轴线与燃油管粗材球形001相同，椭球形114在竖直方向上的轴线大于燃油管粗材球形001。

通过将第一模腔11在燃油管粗材球形001处的腔体设置为椭球形114，椭球形114之间为尖头111，对棒料002的材料进行挤压，椭球形114在水平方向相互垂直的两端的轴线与球形001相同，只是在竖直方向上大于球形001，所以在后续第二模腔12内进行二次成型时，只需要将竖直方向上多余的材料向球形001之间的连接处挤压即可，可以在加强球形001间连接处的结构强度的同时，修整球形001表面。

或者如图6至7所示，作为另一种结构形式，第一模腔11在竖直方向的截面包括：

两圆弧段112，两圆弧段112分别设置于上模1和下模2上，且位于竖直方向的两端；

直线段113，直线段113分别设置于两圆弧段112水平方向的两端，且向另一圆弧段112延伸；

相邻的两第一模腔11的直线段113之间为尖头111，对棒料002进行挤压；

其中，两圆弧段112的半径大于燃油管粗材球形001的半径，两圆弧段112在竖直方向上最顶端与最底端之间的距离大于燃油管粗材球形001的直径。

通过将第一模腔11在竖直方向上的截面设置圆弧段112和直线段113，从而在预成型时，将球形001处先挤压出部分球形001，两个部分球形001之间为锥形，预成型后的棒料002结构如图7所示，通过控制圆弧段112的半径和最顶端与最底端之间的距离，来保证体积大于球形001的目标体积，从而控制预成型时挤压更多的材料到球形001处，供后续二次成型时，将这些材料向球形001之间的连接处挤压。且此种结构形式为两次成型提供了缓冲，由于需要预成型和二次成型，所以设置圆弧段112和直线段113，在预成型时只是先将部分材料挤压成圆弧状，中间通过锥形进行过渡，后续二次成型时，才将其全部挤压成球形001，成型效果更好。

作为上述实施例的优选，尖头111与棒材接触的一端为圆弧结构或平面结构。

在预成型时，由于需要尖头111对棒料002进行挤压，将棒料002的材料在尖头111两端挤出球形001，将尖头111设置为圆弧结构时，尖头111的结构强度更高，将尖头111设置为平面结构时，挤出的材料更多。

其中，第三模腔13位于第一模腔11与第二模腔12之间。由于第一模腔11和第二模腔12都需要对棒料002的材料进行挤压，使棒料002锻造出需要的形状，所以在第一模腔11和第二模腔12进行预成型和二次成型时，需要更大的压力，而第三模腔13仅是对产品尺寸进行控制，不需要像预成型和二次成型时挤压棒料002那么大的压力，所以将压力更大的第一模腔11和第二模腔12设置在模具的两边，压力更小的第三模腔13设置在中间，来保护下模2顶面的水平，提高模具使用寿命。

如图8所示，本实施例中还包括一种燃油管粗材锻造设备，包括：

液压机3及设置在液压机3上的如上述锻造模具，下模2固定设置，上模1由液压机3驱动进行竖直方向的运动；

若干接近开关，若干接近开关用于监测上模1的位置；

压力传感器5，压力传感器5用于监测下模2受到的压力。

本实施例中还包括一种燃油管粗材锻造方法，使用如上述的燃油管粗材锻造设备，包括如下步骤：

模具预热，将模具加热至设定温度阈值范围；

在第一模腔11内喷附脱模剂，将加热后的棒料002放置在第一模腔11内，驱动上模1下压，对棒料002进行预成型，并驱动上模1与下模2分离；

在第二模腔12内喷附脱模剂，将预成型的棒料002放置在第二模腔12内，驱动上模1下压，对预成型的棒料002二次成型，并驱动上模1与下模2分离；

在第三模腔13内喷附脱模剂，将二次成型的棒料002放置在第三模腔13内，驱动上模1下压，对二次成型的棒料002进行精锻，并驱动上模1与下模2分离；

取出产品。

在预成型时，先将棒料002更多的材料挤到球形001处，第二模腔12在燃油管粗材球形001处腔体的体积为目标值，从而在二次成型的过程中，由于此处的材料体积比目标值大，所以会将材料从球形001处向球形001之间进行挤压，加强球形001之间连接部分的结构密度，即增加其冷却后的结构强度，同时还能对球形001的外表面进行修整，最后通过第三模腔13进行精锻来保证产品的尺寸，最终得到锻造后的产品，且球形001之间连接处的结构强度也大大增加。

在本实施例中，对棒料002进行预成型和二次成型时，上模1对下模2施加的压力相等，且大于对棒料002进行精锻时的压力。

由于第一模腔11和第二模腔12都需要对棒料002的材料进行挤压，使棒料002锻造出需要的形状，所以在第一模腔11和第二模腔12进行预成型和二次成型时，需要更大的压力，而第三模腔13仅是对产品尺寸进行控制，不需要像预成型和二次成型时挤压棒料002那么大的压力，所以精锻时压力更小。

由于对燃油管粗材进行锻造所需要的压力很大，往往都是1000吨以上的液压机3驱动，所以长时间使用后，下模2容易变形下降过多，或者下模2变形导致分模困难，对锻造产品质量造成影响，所以需要对下模2变形下降或者分模困难等进行监测。

所以在锻造前，先预设接近开关的位置，如图9所示，包括：

在上模1下降至与下模2之间的距离为设定距离范围，如3-8mm时，对应上模1的位置安装第一接近开关41；

液压机3以固定油压P带动上模1移动T秒后停止，对应上模1的位置安装第二接近开关42；

在上模1运动的最高处安装第三接近开关43；

在锻造时，上模1运动至第一接近开关41触发状态，触发后上模1保压压住下模2，并维持工艺时间后驱动上模1上升；

每次上模1上升时，以固定油压P带动上模1上升，在T秒后读取第二接近开关42的状态，若第二接近开关42未触发，则发出报警。

通过每次上模1上升时，按照固定油压P带动上模1上升，并且在T秒后读取第二接近开关42的状态，看是否上模1运动到固定的位置，如果下模2出现变形导致分模困难或者下模2变形下降过多，则在T秒时，上模1无法到达第二接近开关42的位置，所以此时发出报警，需要对模具进行维修等，以保证锻造出的产品的质量。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种燃油管粗材锻造模具，其特征在于，包括：

上模和下模；

所述上模与所述下模上分别设置有相互配合的第一模腔、第二模腔与第三模腔，所述第一模腔对棒料进行预成型，所述第二模腔对预成型的棒料进行二次成型，所述第三模腔对二次成型的棒料进行精锻以保证尺寸；

其中，所述第一模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积大于球形的体积，使棒料预成型后在球形处的体积大于目标值，所述第二模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积为目标值，使棒料二次成型时，将预成型的棒料球形处向球形之间挤压；

所述第一模腔在燃油管粗材球形处为椭球形，两个所述椭球形之间为尖头，对棒料进行挤压，所述椭球形的体积大于燃油管粗材球形的体积；

所述椭球形在水平方向两端的轴线与燃油管粗材球形相同，所述椭球形在竖直方向上的轴线大于燃油管粗材球形；

所述第三模腔位于所述第一模腔与第二模腔之间。

2.根据权利要求1所述的燃油管粗材锻造模具，其特征在于，所述尖头与棒材接触的一端为圆弧结构或平面结构。

3.一种燃油管粗材锻造模具，其特征在于，包括：

上模和下模；

所述上模与所述下模上分别设置有相互配合的第一模腔、第二模腔与第三模腔，所述第一模腔对棒料进行预成型，所述第二模腔对预成型的棒料进行二次成型，所述第三模腔对二次成型的棒料进行精锻以保证尺寸；

其中，所述第一模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积大于球形的体积，使棒料预成型后在球形处的体积大于目标值，所述第二模腔在燃油管粗材球形处腔体的体积为目标值，使棒料二次成型时，将预成型的棒料球形处向球形之间挤压；

所述第一模腔在竖直方向的截面包括：

两圆弧段，两所述圆弧段分别设置于所述上模和下模上，且位于竖直方向的两端；

直线段，所述直线段分别设置于两所述圆弧段水平方向的两端，且向另一所述圆弧段延伸；

相邻的两所述第一模腔的直线段之间为尖头，对棒料进行挤压；

其中，两所述圆弧段的半径大于燃油管粗材球形的半径，两所述圆弧段在竖直方向上最顶端与最底端之间的距离大于燃油管粗材球形的直径；

所述第三模腔位于所述第一模腔与第二模腔之间。

4.根据权利要求3所述的燃油管粗材锻造模具，其特征在于，所述尖头与棒材接触的一端为圆弧结构或平面结构。

5.一种燃油管粗材锻造设备，其特征在于，包括：

液压机及设置在所述液压机上的如权利要求1至4任一项所述锻造模具，所述下模固定设置，所述上模由所述液压机驱动进行竖直方向的运动；

若干接近开关，若干所述接近开关用于监测所述上模的位置；

压力传感器，所述压力传感器用于监测所述下模受到的压力。

6.一种燃油管粗材锻造方法，其特征在于，使用如权利要求5所述的燃油管粗材锻造设备，包括如下步骤：

模具预热，将所述模具加热至设定温度阈值范围；

在所述第一模腔内喷附脱模剂，将加热后的棒料放置在所述第一模腔内，驱动所述上模下压，对棒料进行预成型，并驱动所述上模与下模分离；

在所述第二模腔内喷附脱模剂，将预成型的棒料放置在所述第二模腔内，驱动所述上模下压，对预成型的棒料二次成型，并驱动所述上模与下模分离；

在所述第三模腔内喷附脱模剂，将二次成型的棒料放置在所述第三模腔内，驱动所述上模下压，对二次成型的棒料进行精锻，并驱动所述上模与下模分离；

取出产品。

7.根据权利要求6所述的燃油管粗材锻造方法，其特征在于，对棒料进行预成型和二次成型时，上模对下模施加的压力相等，且大于对棒料进行精锻时的压力。

8.根据权利要求6所述的燃油管粗材锻造方法，其特征在于，在锻造前，先预设所述接近开关的位置，包括：

在上模下降至与下模之间的距离为设定距离范围时，对应上模的位置安装第一接近开关；

液压机以固定油压P带动所述上模移动T秒后停止，对应上模的位置安装第二接近开关；

在上模运动的最高处安装第三接近开关；

在锻造时，所述上模运动至所述第一接近开关处为触发状态，触发后所述上模保压压住下模，并维持工艺时间后驱动上模上升；

每次所述上模上升时，以固定油压P带动所述上模上升，在T秒后读取第二接近开关的状态，若第二接近开关未触发，则发出报警。