[發明專利]一種薄壁管端法蘭擴口-鐓粗復合成形裝置及方法

在審

• 申請號: 202210447783.2
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114833286A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 林鵬;關陽;孟令健;張鵬
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21D41/02;B21D37/10;B21J5/08;B21J13/02
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 程小娟

本發明提供了一種薄壁管端法蘭擴口?鐓粗復合成形裝置及方法，屬于管端法蘭塑性成形的技術領域，該方法對壁厚是外徑的1/30?1/15的薄壁管依次進行擴口和鐓粗，包括以下步驟，S1：用擴口沖頭對薄壁管高出擴口凹模的管端自由區進行擴口變形，得到管端為喇叭狀的中間管坯；S2：用帶芯棒的鐓粗凸模對置于鐓粗凹模中的中間管坯的管端擴口區進行鐓粗變形，得到薄壁管端法蘭。本發明通過合適的工藝參數，可以將鐓粗時產生的折疊缺陷從法蘭內壁轉移至法蘭上表面，減少了機加工量，進而獲得尺寸相對更大的薄壁管端法蘭。

技術領域

本發明屬于管端法蘭塑性成形的技術領域，尤其公開了一種薄壁管端法蘭擴口-鐓粗復合成形裝置及方法。

背景技術

薄壁管端法蘭類零件被廣泛用于石油化工、交通、車輛等行業。作為制造此類零件的一種主要成形方法，薄壁管端法蘭的局部鐓粗成形一直是研究的重點。因為自由高度與壁厚的比值超過一定值后，直接鐓粗薄壁管極易產生失穩，在法蘭內壁出現明顯的折疊缺陷，所以通過直接鐓粗方法成形出的薄壁管端法蘭的最大尺寸有限。目前對于薄壁管端大尺寸法蘭鐓粗方法主要有多步鐓粗和連續鐓擠等方法，多步鐓粗有工序多、成形載荷大、易在內壁出現折疊等缺點；連續鐓擠方法有模具結構復雜、對反頂凸模強度要求高、不適于長頸法蘭鐓粗等缺點。

發明內容

本發明提供一種薄壁管端法蘭擴口-鐓粗復合成形方法及裝置，對現有薄壁管端法蘭局部鐓粗方法進行改進，提高管端法蘭相對尺寸和成形效率。

本發明提供一種薄壁管端法蘭擴口-鐓粗復合成形裝置，適用于壁厚是外徑的1/30-1/15的薄壁管，包括擴口模具和鐓粗模具；擴口模具包括擴口沖頭和擴口凹模；擴口凹模用于容納薄壁管，內徑同所述薄壁管的外徑；擴口沖頭用于對薄壁管高出擴口凹模的管端自由區進行擴口變形，得到管端為喇叭狀的中間管坯；鐓粗模具包括鐓粗凹模和帶芯棒的鐓粗凸模；鐓粗凹模用于容納中間管坯，包括法蘭區和限制區，法蘭區的內徑同目標管端法蘭的外徑，限制區的內徑同所述薄壁管的外徑；鐓粗凸模的直徑同目標管端法蘭的外徑，芯棒直徑同所述薄壁管的內徑。

優選地，擴口沖頭的形狀為圓錐臺型，半錐角在0°-30°之間，圓錐臺小端的外徑同所述薄壁管的內徑。

優選地，擴口凹模為整體式或分瓣式。

優選地，鐓粗凹模為整體式或分瓣式。

優選地，芯棒長度至少為中間管坯喇叭狀擴口區高度的2倍。

本發明還提供一種薄壁管端法蘭擴口-鐓粗復合成形方法，適用于壁厚是外徑的1/30-1/15的薄壁管，采用上述薄壁管端法蘭擴口-鐓粗復合成形裝置依次進行擴口和鐓粗，包括以下步驟，

S1：用擴口沖頭對薄壁管高出擴口凹模的管端自由區進行擴口變形，得到管端為喇叭狀的中間管坯；

S2：用帶芯棒的鐓粗凸模對置于鐓粗凹模中的中間管坯的喇叭狀擴口區進行鐓粗變形，得到薄壁管端法蘭。

本發明具有以下有益效果。

1、在局部鐓粗前增加擴口變形，可以將管端金屬預分配至外側，有利于后續鐓粗變形的金屬流動、降低成形載荷、法蘭外側尖角易于成形飽滿。

2、通過選擇合適的工藝參數，可以將管端法蘭產生的折疊從內壁轉移至上表面，雖然存在折疊和內側尖角不飽滿，但是法蘭無缺陷部分尺寸相對直接鐓粗有明顯增大，可獲得內壁光滑且尺寸相對較大的薄壁管端法蘭。

3、改進后的方法所用模具結構簡單，適合于不同材料和不同頸部長度的薄壁管端法蘭成形，可以提高成形效率、降低能耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。