专利名称：管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及方法
技术领域：
本发明涉及中部法兰管接头，特指管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及方法。
背景技术：
管接头是石油、化工、冶金、机械等行业中管道连接的关键零件，可采用铸造、焊接、塑性加工、切削加工等多种工艺方法生产；由于塑性加工生产效率高，节约材料，且加工的管接头强度高、抗腐蚀性能好，因此，大部分管接头的批量生产均采用塑性加工的工艺方法，相比之下，采用切削加工方法来生产中部法兰管接头，工序较多，生产效率低，材料利用率低。管接头的形状结构不同，其塑性加工工艺也不相同，一般可以采用冲压、锻造、挤压等工艺，中部法兰与端部法兰相比，采用塑性加工方法生产的难点在于中部的聚料，成形难度大，需要多次成形，目前未见采用管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于连接高压管道的中部法兰管接头的一步多向复合成形装置及方法。管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，所述管坯料外径为必，内径为為，其中式<^<&，為=J4+广2mm，管坯料的体积等于中部法兰管接头的体积；所述中部法兰管接头中部是以外接圆直径为^的正六角形法兰；上部为小端，小端的外径为式，高度为A1 ； 下部为大端，大端外径为知高度为h2,大端处有一台阶孔，孔径为式；所述中部法兰管接头中间有一通孔，通孔直径为式，所述装置由凸模和凹模组成，其特征在于所述凸模圆形模膛外径力2等于正六角形法兰外接圆直径久，所述凸模圆形模膛内径式等于中部法兰管接头小端外径式，所述凸模圆形模膛高度、等于中部法兰管接头小端的高度、，所述凸模上端圆柱孔的直径為与凹模芯棒上端圆柱体直径式间隙配合；所述凹模由凹模芯棒和凹模外圈组成，凹模芯棒位于凹模外圈内部，凹模芯棒第二台阶直径与凹模外圈圆形模膛直径J12 过渡配合，其中凹模芯棒上端圆柱体直径式等于中部法兰管接头中间通孔直径式等于管坯料内径广2mm，凹模芯棒第二台阶直径J11等于中部法兰管接头大端外径式，凹模芯棒第一台阶直径Jltl等于中部法兰管接头大端台阶孔孔径式，所述凹模外圈上端正六角形模膛外接圆直径、等于正六角形法兰外接圆直径力凹模芯棒置于凹模外圈内部后凹模外圈圆形模膛的上端到凹模芯棒第二台阶的高度、等于中部法兰管接头大端高度力2。所述的管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于所述凸模上端圆柱孔的直径A与凹模芯棒上端圆柱体直径d,配合面之间设置溢料槽。本发明所述的一步多向复合成形中部法兰管接头制造方法，具体如下
采用合适的管坯料为毛坯，施加足够使得管坯整体塑性变形的压力，通过镦粗成形管接头中部法兰，同时反挤压成形管接头小头端部，正挤压成形管接头大头端部。该方法可以使金属同时向上、向下和径向的多方向流动，充分发挥金属多向分流以减小成形载荷。与切削管接头相比材料利用率高，生产效率高，金属流向组织好，特别适合于高压管接头生产。本发明的有益效果为充分发挥了金属的多向流动特点，通过金属分流，降低了成形载荷；金属流动性好，材料利用率高，节省材料；工序少，提高了工作效率，节省加工时间；组织性能好，满足恶劣工况要求。
图1是本发明的中部法兰管接头的俯视示意图； 图2是图1的A-A半剖视图； 图3是本发明中部法兰管接头的仰视示意图； 图4是管坯料俯视示意图； 图5是图4的B-B剖视图； 图6是本发明的凸模示意图7是本发明的组合凹模示意图，由凹模芯棒和凹模外圈两部分组成，其间是过渡配合，采用组合凹模便于模具的加工和互换； 图8是凹模芯棒示意图； 图9是凹模外圈示意图10是本发明的坯料流动示意图，箭头所指方向为坯料流动趋势，在凸模的镦挤下， 管坯径向流动成形管接头的中部法兰部分，管坯正向流动成形管接头的大端部分，管坯反向流动成形管接头的小端部分；
1、凸模圆形模膛，2、凸模上端圆柱孔，3、凸模，4、凹模外圈，5、凹模芯棒，6、凹模外圈上端正六角形模膛，7、凹模外圈圆形模膛，8、凹模芯棒第一台阶，9、凹模芯棒第二台阶，10、凹模芯棒上端圆柱体。
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明进一步说明。图1、图2、图3为本发明中部法兰管接头的示意图，中部是以外接圆直径为力i的正六角形法兰；小端的外径为式，高度为A1 ；大端外径为式，高度为力2 ；中间有一通孔，通孔直径为式，大端处有一台阶孔，孔径为式。图4、图5是管坯料示意图，管坯料外径为式，内径为<。图6为凸模；图7为组合凹模，由图8凹模芯棒和图9凹模外圈组成。中部法兰管接头的制造工艺方法，具体如下
a.采用锯床按等体积原则下料，将管坯锯成如图4、图5所示的坯料，管坯料外径为d2, 内径为J1，其中 /6< /2</ν <=式+1 2mm ；
b.对坯料进行退火软化和磷化皂化处理；
c.将管坯料放入凹模芯棒上定位好以后，凸模镦粗成形管接头中部法兰，同时反挤压成形管接头小头端部、正挤压成形管接头大头端部。金属的流动如图10中箭头所示。所述凸模圆形模膛1外径、等于正六角形法兰外接圆直径久，所述凸模圆形模膛 1内径式等于中部法兰管接头小端外径式，所述凸模圆形模膛1高度、等于中部法兰管接头小端的高度力”所述凸模上端圆柱孔2的直径^与凹模芯棒上端圆柱体10直径式间隙配合，配合面之间可设置溢料槽。所述凹模由凹模芯棒5和凹模外圈4组成，凹模芯棒5位于凹模外圈4内部，凹模芯棒5第二台阶9直径J11与凹模外圈圆形模膛7直径J12过渡配合，其中凹模芯棒上端圆柱体5直径式等于中部法兰管接头中间通孔直径式等于管坯料内径J1-广2mm，以方便管坯料放置和定位，凹模芯棒第二台阶9直径J11等于中部法兰管接头大端外径式，凹模芯棒第一台阶8直径Jltl等于中部法兰管接头大端台阶孔孔径式，所述凹模外圈上端正六角形模膛 6的外接圆直径、等于正六角形法兰外接圆直径力1，凹模芯棒5置于凹模外圈4内部后， 凹模外圈圆形模膛7的上端到凹模芯棒第二台阶9的高度、等于中部法兰管接头大端高度h2od.机加工工序去除成形过程中形成的毛刺，加工出管接头两端的螺纹。实例一个典型的中部法兰管接头，小端外径i/3=20mm，高度力^Hmm，大端外径 i/6=24mm,高度力2=14mm，通孔直径i/4=12mm，大端台阶孔直径^=17. 8mm,中部六角法兰简化成直径为30mm的圆柱形法兰，中部法兰管接头总高力=38mm ；材料为15# ；采用管坯料外径 i/248mm，内径4=13讓，管坯料长度Z=27.5 ；凹模芯棒5置于凹模外圈4内，将管坯料套在凹模芯棒5上，将凸模3安装在凹模外圈上端正六角形模膛6内，位于管坯料上，在2000KN油压机上从上至下进行挤压，金属充填状况良好，金属流动情况与设计吻合。本发明的管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头方法，可以使金属同时形成向上、向下和径向的多方向流动，充分应用了分流减压的思想，成形力小，工位少；生产效率高，减少了大量的加工时间；材料利用率高，节省了大量的材料；组织性能好；特别适合于高压管接头生产。
权利要求
1.管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，所述管坯料外径为必，内径为為， 其中式<^<&，為=式+广2mm，管坯料的体积等于中部法兰管接头的体积；所述中部法兰管接头中部是以外接圆直径为力i的正六角形法兰；上部为小端，小端的外径为式，高度为A1 ；T 部为大端，大端外径为知高度为h2,大端处有一台阶孔，孔径为式；所述中部法兰管接头中间有一通孔，通孔直径为ch,所述装置由凸模和凹模组成，其特征在于所述凸模圆形模膛 (1)外径、等于正六角形法兰外接圆直径力i，所述凸模圆形模膛(1)内径式等于中部法兰管接头小端外径式，所述凸模圆形模膛(1)高度、等于中部法兰管接头小端的高度、，所述凸模上端圆柱孔(2)的直径為与凹模芯棒上端圆柱体(10)直径式间隙配合；所述凹模由凹模芯棒(5)和凹模外圈(4)组成，凹模芯棒(5)位于凹模外圈(4)内部，凹模芯棒第二台阶(9)直径Jw与凹模外圈圆形模膛(7)直径J12过渡配合，其中凹模芯棒上端圆柱体(10) 直径式等于中部法兰管接头中间通孔直径式也等于管坯料内径广2mm，凹模芯棒第二台阶(9)直径J11等于中部法兰管接头大端外径式，凹模芯棒第一台阶(8)直径Jltl等于中部法兰管接头大端台阶孔孔径式，所述凹模外圈上端正六角形模膛(6)外接圆直径、等于正六角形法兰外接圆直径力i，凹模芯棒(5)置于凹模外圈(4)内部后凹模外圈圆形模膛(7)的上端到凹模芯棒第二台阶(9)的高度A4等于中部法兰管接头大端高度力2。
2.如权利要求1所述的管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置，其特征在于所述凸模上端圆柱孔(2)与凹模芯棒上端圆柱体(10)配合面之间设置溢料槽。
3.使用如权利要求1所述的装置一步多向复合成形中部法兰管接头的方法，包括如下工序剪床精确下料、对管坯料退火软化处理和磷化皂化处理、成形中部法兰管接头、机加工去除毛刺和加工出两端的螺纹，其特征在于所述成形中部法兰管接头的方法为将管坯料放入凹模芯棒上定位好以后，施加足够使得管坯整体塑性变形的压力，凸模镦粗成形管接头中部法兰，同时反挤压成形管接头小头端部、正挤压成形管接头大头，从而实现一步多向复合成形中部法兰管接头。
全文摘要
本发明公开了管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及方法。采用合适的管坯为毛坯，施加足够使得管坯整体塑性变形的压力，通过镦粗成形管接头中部法兰，同时反挤压成形管接头小头端部、正挤压成形管接头大头端部，使金属同时向上、向下和径向多方向流动，成形力小，工位少。与切削管接头相比材料利用率高，生产效率高，金属流向组织好，特别适合于高压管接头生产。
文档编号B21C25/02GK102303090SQ201110242570
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者王楚翘, 王雷刚, 田辉, 黄瑶 申请人:江苏大学