一种提高原料利用率的法兰的生产工艺的制作方法

本发明涉及模锻技术领域，更具体地说，它涉及一种提高原料利用率的法兰的生产工艺。

背景技术：

法兰，又叫法兰凸缘盘或突缘。法兰是轴与轴之间或者管与管之间相互连接的零件，用于管端之间的连接；也有用在设备进出口上的法兰，用于两个设备之间的连接。法兰生产中最为常见的一种方式就是锻造。

锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。

目前，常见的带颈法兰制造工艺，包括以下步骤s1：切割，将坯料从方坯上切割下来；步骤s2：加热，将坯料放置于加热炉中加热，使坯料的温度大于再结晶温度并且小于固相线的温度；步骤s3：模锻，利用压力机对加热后的坯料放置于锻模上，然后利用压力机挤压坯料，使坯料成形；法兰锻造中的模锻包括上模和下模，上模和下模均开设模腔凹槽，所述模腔凹槽内均固定连接有型芯，上模和下模合模时，两个模腔凹槽组成和法兰外形相同，并且两个型芯不接触，避免合模时，因两个型芯撞击而损坏。模锻后坯料在中心孔的位置上会形成连皮，所以还设置步骤s4：冲连皮，利用压力机坯料模锻过程中形成的飞边和连皮；步骤s5，车削，利用车床对法兰进行车削。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：产品中心孔直径较大时，中心连皮的体积会增大，从而导致废料的增加，增加生产成本。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种提高原料利用率的法兰的生产工艺，达到提升原料的利用率的目的。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种提高原料利用率的法兰的生产工艺，主要包括以下步骤：步骤s1：切割，利用带锯床对圆钢进行切割，将其切割呈圆柱形的坯料；步骤s2：加热，将坯料放置于加热炉中加热，使坯料的温度大于再结晶温度并且小于固相线的温度；步骤s3：自由锻，利用压力机对加热后的坯料进行镦粗，然后利用冲头对坯料进行冲孔形成中心孔；步骤s4：拔长，利用锻锤锤击坯料的侧壁，增加坯料的轴向长度；步骤s5：扩孔，利用碾环机对坯料中心孔进行扩孔；步骤s6：模锻，将坯料放置于锻模，使坯料形成为工件；步骤s7：去飞边，然后利用冲压机将飞边冲落；步骤s8：粗车，依次对坯料的内孔、内孔轴向两端面进行粗车。

通过采用上述技术方案，先镦粗缩短坯料的轴向长度，然后再冲孔，从而减小冲孔落下的废料的厚度减小，增加了原料的利用率，提升生产成本。完成冲孔之后再拔长，减小坯料的外径，然后对坯料进行碾环机对坯料进行扩孔，使坯料接近产品的尺寸，然后再将产品放置于锻模中成型。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤s3中，利用双面冲孔法对坯料进行冲孔。

通过采用上述技术方案，通过双面冲孔法，进一步减少冲孔产生的废料的体积。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤s4中，先在坯料的中心孔内穿设芯棒，然后利用锻锤锤击坯料的侧壁，增加坯料的轴向长度。

通过采用上述技术方案，利用芯棒至于中心孔内，减小拔长时对中心孔孔径的影响，并且可以更加高效的挤压坯料侧壁，提高拔长效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤s5中，利用卧式碾环机对坯料进行扩孔，扩大坯料的中心孔的同时减小坯料的轴向长度。

通过采用上述技术方案，利用卧式碾环机在扩孔时，可以同时对坯料的轴向进行挤压，减小坯料的轴向长度，减小锻模时工件的形变量，避免单次形变量过大而导致坯料出现裂痕。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤s6中所述锻模包括上模和下模，所述上模朝向下的端面开设有上凹槽，所述下模朝上的端面开设有下凹槽，所述下模位于下凹槽的位置同轴固定连接有中心型芯，所述上模开设有于中心型芯同轴设置让位槽，所述上模和下模合模时所述上、下凹槽形成与法兰外形相同的模腔并且所述中心型芯穿置于让位槽内。

通过采用上述技术方案，将坯料套设于中心型芯，然后压力机驱动上模对坯料进行锻压，使坯料产生塑性形变，因为中心型芯穿置于让位槽内，所以上模和下模合模时，不会对中心型芯产生较大的压力，进而保护锻模；因为中心型芯穿置于让位槽内，所以在模锻时坯料不会流动至中心型芯的端面，从而不会形成连皮。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述中心型芯为圆台，所述中心型芯靠近下模的一端为大径端，所述中心型芯侧壁的斜度为，其中。

通过采用上述技术方案，使中心型芯侧壁有一点斜度，便于产品脱模。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述上模和下模均开设有环形飞边槽，所述飞边槽与模腔连通。

通过采用上述技术方案，模锻时，利用飞边槽容纳坯料多余的量，多余的量在飞边槽内形成飞边。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述飞边槽底壁靠近模腔的一端固定连接有挡环，两个所述挡环之间有间隙。

通过采用上述技术方案，利用挡环对坯料进行阻挡，增加坯料进入飞边槽的阻力，使坯料形变过程中优先充满模腔，再流向飞边槽。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤s中的去飞边模具上端开设有工件外形相同的落料槽，所述飞边模具侧壁开设有出料槽，所述出料槽与落料槽连通。

通过采用上述技术方案，将工件防止送于下模上并且位于落料槽内，因为飞边的存在，飞边会抵触于下模的上表面，从而使工件悬空于落料槽内，启动压力机，利用压力机带动上模向下移动，冲头抵触于工件上，使工件向下移动，从而使工件和飞边分离，飞边留在下模的上表面，工件落入落料槽内，使飞边和工件的分离。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：以工件内圆为基准对工件的外圆进行车削，然后以外圆为基准对工件的端面进行车削。

通过采用上述技术方案，工件内圆没有形成飞边，所以其内圆更加平整，以其为基准可以提升外圆的精度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

其一，先镦粗缩短坯料的轴向长度，然后再冲孔，从而减小冲孔落下的废料的厚度减小，增加了原料的利用率，提升生产成本，完成冲孔之后再拔长，减小坯料的外径，然后对坯料进行碾环机对坯料进行扩孔，扩大坯料的中心孔的同时减小坯料的轴向长度，使坯料接近产品的尺寸，然后再将产品放置于锻模中成型；

其二，利用中心型芯使工件的中心孔保持成形，上模开设有于中心型芯同轴设置让位槽，上模和下模合模时，不会对中心型芯产生较大的压力，即保护锻模，同时模锻时坯料不会流动至中心型芯的端面，从而不会形成连皮；

其三，利用双面冲孔法对坯料进行冲孔，进一步减少冲孔产生的废料的体积。

附图说明

图1为本实施例锻造步骤的流程图；

图2为本实施例用于展示锻模的剖面图；

图3为图2的a部放大图；

图4为本实施例用于展示去飞边模具的剖面图。

附图标记：100、锻模；101、上模；102、下模；103、上凹槽；104、下凹槽；105、中心型芯；106、让位槽；107、飞边槽；108、挡环；200、去飞边模具；201、落料槽；202、出料槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：如图1所示，为本发明公开的一种提高原料利用率的法兰的生产工艺，包括以下步骤：

步骤s1：切割，利用带锯床对圆钢进行切割，将圆钢切割成多个坯料。每个坯料的重量为合格法兰重量的1.05倍~1.15倍。

步骤s2：加热，将坯料放置于加热炉中加热。加热炉为天然气炉，天然气加热炉的内部温度为1180℃~1220℃，将坯料放置于加热炉中加热两个小时，使坯料的温度接近但不超过其固相线的温度。

步骤s3:自由锻，利用锻锤对加热后的坯料进行镦粗，使坯料的直径变大，长度变短。镦粗后的产品外径使合格法兰外径的1.5倍以上，优选为2倍。然后再利用冲头对坯料进行冲孔形成中心孔。镦粗后再冲孔，可以减小冲孔产生废料的厚度，从而减小废料的体积，提升原料的利用率。冲孔方法优选双面冲孔法，可以进一步减少冲孔产生的废料的体积。

步骤s4：拔长，先在坯料的中心孔内穿置芯棒，然后将坯料的放置于锻锤上，坯料的中心轴线呈水平设置。锻锤在锤击坯料的侧壁的同时，以芯棒为转动中心不停的转动的坯料，从而减小坯料的壁厚，减小坯料的外径，增加坯料的轴向长度。拔长后的坯料中心孔的直径小于合格法兰中心孔的直径，坯料的外径小于合格法兰的外径，坯料轴向长度大于合格法兰的轴向长度。

步骤s5：扩孔，将拔长后的坯料放置于卧式碾环机上，利用卧式碾环机对坯料进行扩孔，扩大坯料的中心孔的同时减小坯料的轴向长度。使扩孔后的坯料内径大于合格法兰内径，坯料外径小于合格法兰外径，坯料轴向长度仍大于合格法兰的轴向长度。

步骤s6：模锻，将坯料放置于锻模，使坯料形成为工件。

如图2所示，锻模100包括上模101和下模102，上模101朝向下的端面开设有上凹槽103，下模102朝上的端面开设有下凹槽104，上模101和下模102合模时，上凹槽103和下凹槽104形成与法兰外形相同的模腔。

如图2所示，下模102位于下凹槽104的位置同轴固定连接有中心型芯105，上模101开设有与中心型芯105同轴设置让位槽106。上模101和下模102合模时，中心型芯105穿置于让位槽106内，并且中心型芯105上端与让位槽106顶端留有间隙。中心型芯105的直径小于合格法兰内径，使成形后的坯料留有足够的加工余量。为了方便脱模，中心型芯105为圆台，中心型芯105靠近下模102的一端为大径端，中心型芯105侧壁的斜度为，其中。

如图2所示，坯料套设于中心型芯105，压力机驱动上模101对坯料进行施加轴向压力，使坯料产生塑性形变法兰。因为中心型芯105上端与让位槽106顶端留有间隙，所以上模101和下模102合模时，不会对中心型芯105产生较大的压力，进而保护锻模100。又因为合模时，中心型芯105上端穿置于让位槽106内，所以在模锻时，坯料不会流动至中心型芯105的端面，从而不会形成连皮。

如图3所示，上模101和下模102均开设有环形飞边槽107，飞边槽107与模腔连通。模锻时，利用飞边槽107容纳坯料多余的量，多余的量在飞边槽107内形成飞边。飞边槽107底壁靠近模腔的一端固定连接有挡环108，两个挡环108之间有间隙。利用挡环108对坯料进行阻挡，增加坯料进入飞边槽107的阻力，使坯料形变过程中优先充满模腔，再流向飞边槽107。

步骤s7：去飞边，利用去飞边模具200对步骤s6中的法兰进行去飞边。

去飞边模具200上端开设有工件外形相同的落料槽201，将法兰放置于去飞边模具200上并且位于落料槽201内，因为飞边的存在，飞边会抵触于去飞边模具200的上表面，从而使法兰悬空于落料槽201内。启动锻锤，利用锻锤挤压法兰，使法兰向下移动，从而使法兰和飞边分离。飞边留在去飞边模具200的上表面，法兰落入落料槽201内，使了飞边和工件的分离。

为了方便将落料槽201中的工件取出，下模102侧壁开设有出料槽202，出料槽202与落料槽201连通，去飞边完成后的法兰可以从出料槽202内取出。

步骤s8：粗车，以工件内圆为基准对工件的外圆进行车削，然后以外圆为基准对工件的端面进行车削。工件内圆没有形成飞边，所以其内圆更加平整，以其为基准可以提升外圆的精度。

本实施例的具体工作原理：先镦粗缩短坯料的轴向长度，然后再冲孔，从而减小冲孔落下的废料的厚度减小，增加了原料的利用率，提升生产成本，完成冲孔之后再拔长，减小坯料的外径，然后对坯料进行碾环机对坯料进行扩孔，扩大坯料的中心孔的同时减小坯料的轴向长度，使坯料接近产品的尺寸，然后再将产品放置于锻模中成型；

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。