一种带中部法兰及侧壁孔的管类锻件成形装置的制作方法

本发明属于金属热加工技术领域，具体涉及一种带中部法兰及侧壁孔的管类锻件成形装置。

背景技术：

目前，带中部法兰及侧壁孔的筒体锻件成形工艺复杂。在管料中部法兰墩锻成形过程中，对管料另一区域进行无凹模冲孔，在市面上并没有出现能够满足该需求的模具。

然而，现有的管料侧壁多采用机加工方式加工方孔，加工时间工时长，耗时费力。另外，具体加工时涉及到的机械设备较多，不能够做到一体化，且自动化程度不高。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种带中部法兰及侧壁孔的管类锻件成形装置，在管料中部法兰墩锻成形过程中，对管料另一区域进行无凹模冲孔，完成多向成形，大大提高工作效率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种带中部法兰及侧壁孔的管类锻件成形装置，包括管料、顶杆，以及分别位于管料上、下、左、右、后方的上凹模组件、下凹模组件、左冲头、右冲头、后冲裁组件，所述上凹模组件和下凹模组件以管料的中间水平切面为对称面对称分布，所述后冲裁组件的中心线与左右冲头中心线、上下凹模组件中心线垂直交叉；

所述后冲裁组件包括后冲裁凸模连接杆、后冲裁凸模，所述下凹模组件包括下凹模座、下凹模ⅰ、下凹模ⅱ、下凹模ⅲ，所述上凹模组件包括上凹模座、上凹模ⅰ、上凹模ⅱ、上凹模ⅲ，所述左冲头、右冲头、下凹模ⅰ、下凹模ⅱ、下凹模ⅲ组成与管料形状相配合的型腔，所述管料加热后水平放入该型腔内。

所述上凹模座的内侧切面的四角分别设有导向定位块，下凹模座的内侧切面的四角分别设有与导向定位块相配合的导向定位凹槽。

进一步的，所述下凹模座内左右依次连接设有下凹模ⅰ、下凹模ⅱ、下凹模ⅲ，所述下凹模ⅰ、下凹模ⅱ、下凹模ⅲ的顶面结构均为与管料形状相配合的凹槽结构；所述下凹模座的中部间隔设有两个顶杆，单个所述的顶杆依次贯穿下凹模组件且顶端接触管料的底部。

进一步的，所述下凹模ⅰ的上方通过左挤压筒连接设有位于水平方向的左冲头，左冲头的外侧通过连接固定板以及左模组件定位连接杆设置左冲头连接杆；所述下凹模ⅲ的上方连接设有与左冲头相对应的右冲头，右冲头的外侧通过连接固定板设置右冲头连接杆。

进一步的，所述下凹模座的后侧连接设有后冲裁凸模，后冲裁凸模通过定位固定杆连接设有后冲裁凸模连接杆。

进一步的，所述上凹模座的底部内左右依次连接设有上凹模ⅰ、上凹模ⅱ、上凹模ⅲ，上凹模座的顶部通过上凹模座压板设有上凹模座连接杆，所述上凹模ⅰ、上凹模ⅱ、上凹模ⅲ的底面结构均为与管料形状相配合的凹槽结构。

进一步的，所述左冲头、右冲头、后冲裁凸模的内侧面均与管料相配合，所述上凹模ⅰ、上凹模ⅱ、上凹模ⅲ、下凹模ⅰ、下凹模ⅱ、下凹模ⅲ分别对应冲裁位置设有自由面。

进一步的，所述管料包括依次相连的法兰墩锻区域、中间区域、冲裁区域，所述法兰墩锻区域的坯料加热至1000-1150℃，中间区域为非加热区，冲裁区域的坯料加热至800-900℃。

进一步的，所述上凹模ⅰ、下凹模ⅰ、法兰墩锻区域位置均相对应，所述上凹模ⅱ、下凹模ⅱ、中间区域位置均相对应，所述上凹模ⅲ、下凹模ⅲ、后冲裁凸模、冲裁区域位置均相对应。

本发明的有益效果是：

本发明的一种带中部法兰及侧壁孔的管类锻件成形装置，在管料中部法兰墩锻成形过程中，对管料另一区域进行无凹模冲孔，完成多向成形，大大提高工作效率。具体表现在：

其一，使用多向成形工艺，管坯不同区域加热至不同温度，卧式挤墩管件中部法兰；通过设计模具动作，在同一个工位上完成对管件中部法兰的墩锻，在管件另一个区域完成对管壁的冲孔，减少了过程工序，提高了生产效率，降低了生产成本；

其二，管件侧壁冲孔，将后冲裁凸模在距刃口一定距离位置设计一定锥度，并将上/下凹模对应冲裁位置设置一定范围的自由面，当后冲裁凸模前缘平直段剪切管料侧壁时，管料外表面发生凹陷，这种凹陷将导致后续管料外表面的加工余量减少；后冲裁凸模继续运动，凸模的锥度段进入管料侧壁，将管料凹陷部分弥合；通过设计冲裁凸模形状，管料无模冲孔时，冲孔后管料外表面的凹陷能重新弥合，解决了管料无凹模冲裁时，外表面凹陷带来的加工余量减小的问题；

其三，管料中部法兰的墩锻，将凸模设计成挤压筒和冲头两部分，以降低整体式凸模时，模具易发生损坏，且模具更换成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明a-a向的前视剖视图；

图4为本发明d-d向的俯视剖视图；

图5为管料锻件时的结构示意图；

图6为本发明的前视图；

图7为本发明的左视图；

图8为管料坯料的结构示意图；

图9为经过本发明成形装置后的锻件结构示意图；

图中标记：1、左冲头连接杆，2、左冲头，3、左挤压筒，4、管料，401、法兰墩锻区域，402、中间区域，403、冲裁区域，5、右冲头，6、右冲头连接杆，7、连接固定板，8、下凹模ⅰ，9、下凹模ⅱ，10、下凹模ⅲ，11、下凹模座，12、顶杆，13、上凹模ⅰ，14、上凹模ⅱ，15、上凹模ⅲ，16、上凹模座，17、上凹模座压板，18、上凹模座连接杆，19、后冲裁凸模连接杆，20、后冲裁凸模，21、左模组件定位连接杆。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种带中部法兰及侧壁孔的管类锻件成形装置，包括管料4、顶杆12，以及分别位于管料4上、下、左、右、后方的上凹模组件、下凹模组件、左冲头2、右冲头5、后冲裁组件，所述上凹模组件和下凹模组件以管料4的中间水平切面为对称面对称分布，所述后冲裁组件的中心线与左右冲头中心线、上下凹模组件中心线垂直交叉；

所述后冲裁组件包括后冲裁凸模连接杆19、后冲裁凸模20，所述下凹模组件包括下凹模座11、下凹模ⅰ8、下凹模ⅱ9、下凹模ⅲ10，所述上凹模组件包括上凹模座16、上凹模ⅰ13、上凹模ⅱ14、上凹模ⅲ15，所述左冲头2、右冲头5、下凹模ⅰ8、下凹模ⅱ9、下凹模ⅲ10组成与管料4形状相配合的型腔，所述管料4加热后水平放入该型腔内。本发明中，使用多向成形工艺，管坯不同区域加热至不同温度，卧式挤墩管件中部法兰；通过设计模具动作，在同一个工位上完成对管件中部法兰的墩锻，在管件另一个区域完成对管壁的冲孔，减少了过程工序，提高了生产效率，降低了生产成本；管料中部法兰的墩锻，将凸模设计成挤压筒和冲头两部分，以降低整体式凸模时，模具易发生损坏，且模具更换成本高的问题。

进一步的，所述下凹模座11内左右依次连接设有下凹模ⅰ8、下凹模ⅱ9、下凹模ⅲ10，所述下凹模ⅰ8、下凹模ⅱ9、下凹模ⅲ10的顶面结构均为与管料4形状相配合的凹槽结构；所述下凹模座11的中部间隔设有两个顶杆12，单个所述的顶杆12依次贯穿下凹模组件且顶端接触管料4的底部。

进一步的，所述下凹模ⅰ8的上方通过左挤压筒3连接设有位于水平方向的左冲头2，左冲头2的外侧通过连接固定板7以及左模组件定位连接杆21设置左冲头连接杆1；所述下凹模ⅲ10的上方连接设有与左冲头2相对应的右冲头5，右冲头5的外侧通过连接固定板7设置右冲头连接杆6。

进一步的，所述下凹模座11的后侧连接设有后冲裁凸模20，后冲裁凸模20通过定位固定杆连接设有后冲裁凸模连接杆19。

进一步的，所述上凹模座16的底部内左右依次连接设有上凹模ⅰ13、上凹模ⅱ14、上凹模ⅲ15，上凹模座16的顶部通过上凹模座压板17设有上凹模座连接杆18，所述上凹模ⅰ13、上凹模ⅱ14、上凹模ⅲ15的底面结构均为与管料4形状相配合的凹槽结构。

进一步的，所述左冲头2、右冲头5、后冲裁凸模20的内侧面均与管料4相配合，所述上凹模ⅰ13、上凹模ⅱ14、上凹模ⅲ15、下凹模ⅰ8、下凹模ⅱ9、下凹模ⅲ10分别对应冲裁位置设有自由面。

本发明中，管料侧壁冲孔，将后冲裁凸模在距刃口一定距离位置设计一定锥度，并将上/下凹模对应冲裁位置设置一定范围的自由面，当后冲裁凸模前缘平直段剪切管料侧壁时，管料外表面发生凹陷，这种凹陷将导致后续管料外表面的加工余量减少；后冲裁凸模继续运动，凸模的锥度段进入管料侧壁，将管料凹陷部分弥合；通过设计冲裁凸模形状，管料无模冲孔时，冲孔后管料外表面的凹陷能重新弥合，解决了管料无凹模冲裁时，外表面凹陷带来的加工余量减小的问题。

进一步的，所述管料4包括依次相连的法兰墩锻区域401、中间区域402、冲裁区域403，所述法兰墩锻区域401的坯料加热至1000-1150℃，中间区域402为非加热区，冲裁区域403的坯料加热至800-900℃。

进一步的，所述上凹模ⅰ13、下凹模ⅰ8、法兰墩锻区域401位置均相对应，所述上凹模ⅱ14、下凹模ⅱ9、中间区域402位置均相对应，所述上凹模ⅲ13、下凹模ⅲ10、后冲裁凸模20、冲裁区域403位置均相对应。

进一步的，所述上凹模座16的内侧切面的四角分别设有导向定位块，下凹模座11的内侧切面的四角分别设有与导向定位块相配合的导向定位凹槽。

进一步的，所述后冲裁凸模20具有一用于剪切管料4侧壁的前缘平直段，在后冲裁凸模20上靠近前缘平直段刃口的位置具有一定锥度。

本发明的一种带中部法兰及侧壁孔的管类锻件成形装置的成形工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：将管料4的坯料通过专用中频炉分段加热装置，对管料4分段加热，管料4的法兰墩锻区域坯料加热至1000-1150℃，冲裁区域加热至800-900℃，中间区域为非加热区；

步骤2：上凹模座16及其组件处于开启状态，左挤压筒3、左冲头2以及右冲头5以及后冲裁凸模20均处于初始设定位置；将加热后的管料4坯料按照对应的加热的区域，水平放入由左冲头2、右冲头5、下凹模ⅰ8、下凹模ⅱ9、下凹模ⅲ10组成的型腔当中，完成坯料的放料与定位；

步骤3：上凹模座16及其组件向下运动，与下凹模座11及其组件闭合；上凹模座16向下运动的过程中，其设置的4个导向定位块与下凹模座11上设置的4个导向定位凹槽逐渐闭合，起到导向定位作用；并在闭模之后的过程中防止上凹模座16与下凹模座11发生错位；

步骤4：左冲头连接杆1、右冲头连接杆6和后冲裁凸模连接杆21外接多向压机动力源；在上凹模座16与下凹模座11闭模后，左冲头连接杆1推动左冲头2水平向右运动，在运动过程中左冲头连接杆1法兰右端面与左挤压筒3法兰左端面接触，此后左冲头连接杆1推动左冲头2和左挤压筒3共同向右运动；与此同时右冲头连接杆6推动右冲头5向左运动，左冲头2的法兰右端面与右冲头5的法兰左端面同时接触管料4坯料的两端面；此时右冲头连接杆6法兰左端面与上凹模座16和下凹模座11的右侧壁相接触，此时右冲头连接杆6和右冲头5由于法兰的刚性限位保持不动，由于左冲头连接杆1和右冲头连接杆6所连接的动力源压力时刻相同，左冲头连接杆1继续推动左冲头2和左挤压筒3继续向右运动，管件中部法兰逐渐成形，在左挤压筒3法兰右端面与上凹模座16和下凹模座11的左侧壁接触后，停止运动完成管件中部法兰的墩锻。

步骤5：通过程序控制，保持左冲头连接杆1、左冲头2和左挤压筒3位置不动，右冲头连接杆6拉动右冲头5向右运动设定位置，即右冲头5左端面位于管料右端面左侧20mm距离处；后冲裁凸模连接杆19推动后冲裁凸模20水平向前运动，运动至后冲裁凸模连接杆19法兰前端面与上凹模座16和下凹模座11的后侧壁相接触时，停止运动，完成管料侧壁的冲孔；

步骤6：左冲头连接杆1拉动左冲头2向左运动，并在运动一定距离后左冲头连接杆1的法兰左侧与左模组件定位连接杆21的端部法兰右侧面接触，带动左模组件定位连接杆21及与其固定连接的左挤压筒3一同向左运动，并回归到初始设定位置；与此同时，后冲裁凸模连接杆19拉动后冲裁凸模20水平向后运动，右冲头连接杆6拉动右冲头5向右运动，均回到各自的初始设定位置；

步骤7：上凹模座16及其组件向上运动，与下凹模座11及其组件分离，待回到初始设定位置后停止运动；

步骤8：顶杆12顶出成形后的管料锻件，高度10mm，取出管料锻件，即完成一个生产周期。

综上所述，一种带中部法兰及侧壁孔的管类锻件成形装置，在管料中部法兰墩锻成形过程中，对管料另一区域进行无凹模冲孔，大大提高工作效率。

以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。