[發(fā)明專利]在單向壓力機(jī)上成形三通件的模具及其成形方法

有效

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• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102641955A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫志超;郭海龍;楊合;王江輝;尹繼倫
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B21D37/10
• 分類號: B21D37/10;B21D31/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱加工領(lǐng)域，具體是一種在單向壓力機(jī)上成形三通件的裝置及其成形方法。

技術(shù)背景

三通件作為一種重要的工業(yè)零件，在石油化工、動力工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。上述領(lǐng)域的發(fā)展在對三通件的需求愈來愈廣泛的同時(shí)對該類零件的組織和力學(xué)性能提出了更高的要求。目前此類零件的加工方式主要有鑄造、焊接、脹形、機(jī)械加工。鑄造件的鑄造缺陷難以克服，常成為零件失效隱患；采用脹形方法成形三通件壁厚受限且均勻性難以控制；焊縫處的殘余應(yīng)力易引發(fā)應(yīng)力腐蝕斷裂，造成管道泄漏和破壞，且焊接零件對服役環(huán)境要求較高；機(jī)械加工成形三通件生產(chǎn)效率低、材料利用率低，且機(jī)加工時(shí)切斷金屬流線，影響產(chǎn)品強(qiáng)度和剛度等性能。

中國專利申請CN1056830A公開了一種利用液壓脹形制造三通件的方法，通過將管坯置入型模內(nèi)，經(jīng)合模、鎖模、兩端模封管、充液、兩端模相對運(yùn)動、放液、兩端模回程、主缸回程、頂出缸頂出等步驟，完成三通件的成形。首先該成形方法是在室溫下進(jìn)行，由于受到材料塑性變形能力以及液體壓力的限制，脹形程度不宜過大，所以所成形三通管的壁厚受限，成形相對壁厚(管坯壁厚/管坯外徑)較大的工件困難；其次該方法所成形三通件是在模具的壓力下，迫使毛坯厚度減薄和表面積增大來獲得零件幾何尺寸，支管是由于主管材料向支管型腔流動形成，而材料在室溫下的流動能力和主管壁厚減薄有限，所以支管壁厚難以控制，易于減薄過度而發(fā)生破裂。

中國發(fā)明專利CN101695739公布了一種大型正、斜三通的鍛制工藝，截出坯料預(yù)熱后在多向模鍛液壓機(jī)上鍛壓出主管，與此同時(shí)在鍛模內(nèi)主管上反擠壓形成凸塊，通過后續(xù)機(jī)加工成形支管。采用該方法在第一步鍛造成形三通管主管時(shí)，在成形后期由于金屬劇烈向支管型腔流動，導(dǎo)致金屬逐漸脫離成形主管的模具表面，形成空腔；同時(shí)采用機(jī)加工成形支管，降低材料利用率，切斷金屬流線，使得構(gòu)件流線外露，降低了構(gòu)件的力學(xué)性能和抗腐蝕性能。

中國發(fā)明專利CN85202826U公布了一種用于模鍛氣壓、液壓傳動管路系統(tǒng)上的管接頭多向模鍛設(shè)備。該裝置的上模板、動圈和下模板內(nèi)分別裝有四組以下的鍥形工作機(jī)構(gòu)。水平?jīng)_頭通過鍥形塊、動圈和滑塊與垂直沖頭協(xié)調(diào)運(yùn)動。加載時(shí)，上模板與壓力機(jī)滑塊一起下行，鍥形塊向外滑動的同時(shí)向下推壓動圈做向下運(yùn)動，動圈下端的斜面所產(chǎn)生的水平分立推動側(cè)向滑塊及沖頭擠壓工件。該裝置的每組鍥形塊-動圈-滑塊之間傳動均依靠斜面提供的側(cè)向水平分力，裝置復(fù)雜，能量利用率低，為使水平?jīng)_頭達(dá)到相應(yīng)載荷，壓力機(jī)需要提供較大的壓力，且該裝置只能成形主支管高度固定的管件。

中國發(fā)明專利CN102248102A公布了一種整體成形鋁合金等徑三通件的方法，采用三通模具實(shí)施整體成形鋁合金等徑三通件，其加載成形過程為水平凸模先運(yùn)動，側(cè)凸模稍后運(yùn)動，三個(gè)凸模一起運(yùn)動至最終成形位置，通過協(xié)調(diào)不同方向模具的加載順序控制成形過程中的金屬流動。此種成形方式要求在多向模鍛液壓機(jī)上進(jìn)行，水平凸模和垂直凸模的運(yùn)動依靠多向模鍛壓力機(jī)不同方向的加載，模具運(yùn)動控制復(fù)雜，動力要求高。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上提出的三通件成形過程中無法滿足高性能要求以及對設(shè)備要求高，加載過程復(fù)雜的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種在單向壓力機(jī)上成形三通件的裝置及其成形方法。

本發(fā)明包括上模板、下模板、2個(gè)凹模、2個(gè)水平凸模、垂直凸模、2個(gè)滑塊、2個(gè)擋板、2個(gè)斜楔和2個(gè)墊塊；2個(gè)滑塊分別安裝在位于下模板上表面的兩端的滑塊槽內(nèi)；水平凸模位于2個(gè)滑塊之間，并且該水平凸模的外端與滑塊內(nèi)側(cè)表面配合；2個(gè)擋板分別位于2個(gè)滑塊的外側(cè)，并嵌裝入下模板上表面的擋板安裝槽內(nèi)；2個(gè)斜楔的斜面分別置于2個(gè)滑塊的斜面上，并且各斜楔側(cè)表面的燕尾塊插入擋板側(cè)表面的燕尾槽內(nèi)；2個(gè)墊塊的下表面分別安放在斜楔的上表面；上模板位于所述墊塊的上表面；2個(gè)凹模位于2個(gè)墊塊之間；2個(gè)凹模扣合為整體并固緊，使2個(gè)凹模上的水平凹槽形成完整的主管型腔，2個(gè)凹模上的垂直凹槽形成完整的支管型腔；所述凹模的主管型腔的中心線與水平凸模的中心線重合；所述凹模的支管型腔的中心線與垂直凸模的中心線重合；2個(gè)水平凸模分別位于2個(gè)滑塊的內(nèi)側(cè)；垂直凸模固定在上模板下表面的中心。

在下模板的中部有凹模插塊固定槽；在所述下模板上表面的兩端的滑塊槽的外側(cè)分別有擋板的安裝槽，該安裝槽的槽底分布有安裝孔。

在凹模的一個(gè)表面有三通槽，該三通槽的水平槽為所成形管件主管的型腔，位于所述水平槽的中間并與該水平槽垂直貫通的垂直槽為所成形工件支管的型腔；所述主管型腔和支管型腔的直徑均與所成形管件的外徑相同；在凹模1的下表面有凸出的插塊。