[發(fā)明專利]一種大型多管嘴管道熱擠壓成形工藝制定與模具設(shè)計(jì)方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201310523169.0 | 申請(qǐng)日： | 2013-10-29 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN103537509A | 公開(kāi)（公告）日： | 2014-01-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 孫朝陽(yáng);周慶軍;劉超;黃杰;楊競(jìng);張清東 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B21C37/06 | 分類號(hào)： | B21C37/06;B21C23/08;B21C25/02;B21C25/04;B21C27/00 |
| 代理公司： | 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401 | 代理人： | 皋吉甫 |
| 地址： | 100083*** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說(shuō)明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 大型 多管嘴 管道 擠壓 成形 工藝 制定 模具設(shè)計(jì) 方法 | ||
1.一種大型多管嘴管道熱擠壓成形工藝制定與模具設(shè)計(jì)方法，其特征在于，以大型雙管嘴管道熱擠壓成形工藝制定與模具設(shè)計(jì)方法為例，包括以下步驟：
步驟1：由雙管嘴管道成品件各部分的尺寸考慮機(jī)加工余量即可得到熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道各部分的尺寸：內(nèi)徑d5為d0與d5的機(jī)加工余量之差、外徑D5為D0與D5的機(jī)加工余量之和、長(zhǎng)度L1為L(zhǎng)0與L1的左、右端面的機(jī)加工余量之和，第一管嘴的內(nèi)徑d3為d1與d3的機(jī)加工余量之差、外徑D3為D1與D3的機(jī)加工余量之和、高度h3為h1與h3的機(jī)加工余量之和，第二管嘴的內(nèi)徑d4為d2與d4的機(jī)加工余量之差、外徑D4為D2與D4的機(jī)加工余量之和、高度h4為h2與h4的機(jī)加工余量之和，第一、第二管嘴中心距管道最右（下）端的距離l3為l1與L1的右端面的機(jī)加工余量之和、l2為l0與L1的右端面的機(jī)加工余量之和，第一、第二管嘴外徑與管道外徑交接處過(guò)渡圓角半徑r3為r1與r3的機(jī)加工余量之差、r4為r2與r4的機(jī)加工余量之差，其中，雙管嘴管道成品件各部分的尺寸：管道內(nèi)徑d0、外徑D0、長(zhǎng)度L0，第一管嘴的內(nèi)徑d1、外徑D1、高度h1，第二管嘴的內(nèi)徑d2、外徑D2、高度h2，第一、第二管嘴中心距管道最右（下）端的距離l1、l0，第一、第二管嘴外徑與管道外徑交接處過(guò)渡圓角半徑r1、r2；
步驟2：開(kāi)有雙預(yù)制孔的管坯預(yù)熱完成后會(huì)在其端面、內(nèi)表面、外表面以及預(yù)制孔的內(nèi)表面產(chǎn)生不同厚度的氧化皮，又因?yàn)殚_(kāi)有雙預(yù)制孔的管坯去除氧化皮后的體積與熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的體積相等，所以可以得到初始管坯內(nèi)徑d6為d5與內(nèi)表面氧化皮厚度之差，外徑D6為D5與外表面氧化皮厚度之和，長(zhǎng)度L2為：
式中，L2為初始管坯與開(kāi)有雙預(yù)制孔的管坯的長(zhǎng)度；
L1為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的長(zhǎng)度；
ΔL為開(kāi)有雙預(yù)制孔的管坯預(yù)熱后其端面的氧化皮厚度；
D5為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的外徑；
d5為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的內(nèi)徑；
d7為第一預(yù)制孔的孔徑；
Δd7為第一預(yù)制孔內(nèi)表面氧化皮的厚度；
d8為第二預(yù)制孔的孔徑；
Δd8為第二預(yù)制孔內(nèi)表面氧化皮的厚度；
D3為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的外徑；
d3為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的內(nèi)徑；
h3為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的高度；
D4為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的外徑；
d4為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的內(nèi)徑；
h4為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的高度；
步驟3：開(kāi)有雙預(yù)制孔的管坯預(yù)熱完成后會(huì)在其端面、內(nèi)表面、外表面以及預(yù)制孔的內(nèi)表面產(chǎn)生不同厚度的氧化皮，又因?yàn)槌尚蔚谝弧⒌诙茏觳捎貌煌臄D壓模，所以可以得到第二預(yù)制孔的中心到管坯最右（下）端的距離l4，第一預(yù)制孔的中心到管坯最右（下）端的距離l5滿足：
l5＝l3+ΔL????（3）
式中，l4為右預(yù)制孔的中心到管坯最右（下）端的距離；
l2為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的中心距管道最右（下）端的距離；
d8為第二預(yù)制孔的孔徑；
Δd8為第二預(yù)制孔內(nèi)表面氧化皮的厚度；
d4為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的內(nèi)徑；
l5為第一預(yù)制孔的中心到管坯最右（下）端的距離；
l3為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的中心距管道最右（下）端的距離；
ΔL為開(kāi)有雙預(yù)制孔的管坯預(yù)熱后其端面的氧化皮厚度；
為了保證管嘴與管道三通，第一管嘴的內(nèi)徑d3、第一預(yù)制孔孔徑d7、第一預(yù)制孔內(nèi)表面氧化皮的厚度Δd7滿足：
d3＝d7+2Δd7????（4）
為了實(shí)現(xiàn)少的機(jī)加工量和高的材料利用率，第二預(yù)制孔孔徑d8、第二預(yù)制孔內(nèi)表面氧化皮的厚度Δd8、第二管嘴的內(nèi)徑d4、第二管嘴的外徑D4一般滿足：
d4＜d8+Δd8＜D4????（5）
步驟4：
4.1）根據(jù)體積不變?cè)瓌t，得到第二管嘴熱擠壓成形完成后管道的長(zhǎng)度L3及除完氧化皮的帶預(yù)制孔管坯沿軸向的壓縮量Δh1如下：
式中，L3為第二管嘴熱擠壓成形完成后管道的長(zhǎng)度；
L2為初始管坯與開(kāi)有預(yù)制孔的管坯的長(zhǎng)度；
ΔL為開(kāi)有雙預(yù)制孔的管坯預(yù)熱后端面的氧化皮厚度；
D5為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的外徑；
d5為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的內(nèi)徑；
d8為第二預(yù)制孔的孔徑；
Δd8為第二預(yù)制孔內(nèi)表面氧化皮的厚度；
D4為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的外徑；
d4為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的內(nèi)徑；
h4為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的高度；
Δh1為完成下管嘴的熱擠壓連續(xù)成形所需要的除完氧化皮的帶預(yù)制孔管坯沿軸向的壓縮量；
4.2）根據(jù)體積不變?cè)瓌t，得到第二管嘴熱擠壓成形完成后繼續(xù)完成第一管嘴的熱擠壓成形所需要的管坯沿軸向的壓縮量Δh2如下：
式中，Δh2為第二管嘴熱擠壓成形完成后繼續(xù)完成第一管嘴的熱擠壓成形所需要的管坯沿軸向的壓縮量；
L3為第二管嘴熱擠壓成形完成后管道的長(zhǎng)度；
L1為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的長(zhǎng)度；
D5為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的外徑；
d5為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的內(nèi)徑；
d7為第一預(yù)制孔的孔徑；
Δd7為第一預(yù)制孔內(nèi)表面氧化皮的厚度；
D3為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的外徑；
d3為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的內(nèi)徑；
h3為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的高度；
4.3）除完氧化皮的帶預(yù)制孔管坯沿軸向壓縮Δh1+Δh2就可以完成第一、第二管嘴的熱擠壓連續(xù)成形；
步驟5：由雙管嘴管道成品件第一、第二管嘴外徑與管道外徑交接處的過(guò)渡圓角半徑r1、r2減去相應(yīng)的機(jī)加工余量即可得到熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一、第二管嘴外徑與管道外徑交接處的過(guò)渡圓角半徑r3、r4，而熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一、第二管嘴外徑與管道外徑交接處的過(guò)渡圓角半徑r3、r4與熱擠壓模具對(duì)應(yīng)此處的圓角半徑R1、R2相等，由此得到熱擠壓模具關(guān)鍵部位的尺寸；
步驟6：由雙管嘴管道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以得到熱擠壓模具的結(jié)構(gòu)形式：擠壓筒為四部分組合而成的開(kāi)有兩側(cè)孔的空心圓筒，兩端部分是帶半個(gè)第一側(cè)孔的空心圓筒及帶半個(gè)第二側(cè)孔的空心圓筒，中間部分是帶半個(gè)第一側(cè)孔和半個(gè)第二側(cè)孔的組合空心圓筒，可以是由帶半個(gè)第一側(cè)孔的半圓筒和帶半個(gè)第二側(cè)孔的半圓筒組合而成也可以是由帶半個(gè)第一側(cè)孔和半個(gè)第二側(cè)孔的半圓筒和同高度的不帶側(cè)孔的半圓筒組合而成擠壓模為空心圓筒與圓柱體嵌套式組合擠壓模及階梯圓柱體式擠壓模，組合式擠壓筒兩側(cè)孔的孔徑為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道對(duì)應(yīng)管嘴的外徑D3、D4與兩倍的玻璃膜的厚度之和，兩側(cè)孔的中心與熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道對(duì)應(yīng)管嘴的中心相重合，外圈與芯棒嵌套式組合擠壓模中外圈的外徑為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的外徑D3與兩倍的玻璃膜的厚度之和，芯棒的直徑為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第一管嘴的內(nèi)徑d3與兩倍的玻璃膜的厚度之差，階梯圓柱體式擠壓模的較大圓柱體直徑為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的外徑D4與兩倍的玻璃膜的厚度之和、較小圓柱體直徑為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道第二管嘴的內(nèi)徑d4與兩倍的玻璃膜的厚度之差，階梯圓柱體式模具中直徑為d4的圓柱體的高度即為熱擠壓成形后未進(jìn)行機(jī)加工的雙管嘴管道的第二管嘴高度與管道厚度之和，組合式擠壓筒的厚度大于h3，與管坯的厚度之和大于臺(tái)階圓柱體式擠壓模中直徑為d4的圓柱體的高度，熱擠壓成形第二管嘴時(shí)，外圈與芯棒嵌套式組合擠壓模中外圈及芯棒的端部必須靠緊管坯外表面，第二管嘴熱擠壓連續(xù)成形完成后第一管嘴熱擠壓成形開(kāi)始時(shí)，將外圈與芯棒嵌套式組合擠壓模的外圈沿自身軸心線由原位置移出h3，保持芯棒固定不動(dòng)；
步驟7：對(duì)整個(gè)成形過(guò)程建立有限元模型，并進(jìn)行數(shù)值模擬得到擠壓力隨行程的變化規(guī)律及最大擠壓力，據(jù)此選擇相應(yīng)噸位的擠壓機(jī)；
步驟8：雙管嘴管道熱擠壓成形過(guò)程的工藝流程為：初始管坯—開(kāi)預(yù)制孔—加熱—高壓水或機(jī)械除鱗—玻璃粉潤(rùn)滑—熱擠壓連續(xù)成形第二管嘴—熱擠壓連續(xù)成形第一管嘴—雙管嘴管道熱擠壓成形件，噴涂玻璃粉時(shí)，管坯及預(yù)制孔的內(nèi)表面噴涂A5玻璃粉，粒度為100目以上，噴涂后玻璃膜的厚度為0.2～0.4mm，管坯的外表面噴涂844-7玻璃粉，粒度為100～120目，噴涂后玻璃膜的厚度為0.2～0.4mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型多管嘴管道熱擠壓成形工藝制定與模具設(shè)計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于多管嘴管道熱擠壓成形，工藝制定與模具設(shè)計(jì)方法與權(quán)利要求1所述方法一致，由最后一個(gè)管嘴到第一管嘴依次擠壓成形，成形其余管嘴處的擠壓模選擇外圈與圓柱體嵌套式組合擠壓模，成形最后一個(gè)管嘴處的擠壓模選擇臺(tái)階式圓柱體擠壓模，擠壓筒選擇開(kāi)有側(cè)孔的組合式空心圓筒。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于北京科技大學(xué)，未經(jīng)北京科技大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201310523169.0/1.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明來(lái)源鉆瓜專利網(wǎng)。
