一种高颈法兰的压制模具及压制工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及法兰成型模具的技术领域，尤其是一种高颈法兰的压制模具。
【背景技术】
[0002]现有高颈法兰一般都是采用铸造，或整体锻造圆钢进行车加工成型。铸造法兰力学性能不好，还容易出现夹杂、气孔现象，无法在承压设备上使用；而整体锻制圆钢，车加工成型的方法，加工余量大，作业时间长，生产效率低。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种高颈法兰的压制模具以及利用该模具进行高颈法兰压制的工艺，采用模压成型的方法制作高颈法兰，成型工艺简单、成型外形好、加工余量小、力学性能优良、组织结构均匀。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种高颈法兰的压制模具，包括相互扣合的上成型模和下成型模，上成型模与下成型模之间围成高颈法兰的型腔，上成型模一端端面的中心设有芯杆，下成型模一端端面的中心开设沉槽，并于沉槽的底部中心开设通向下成型模另一端的通孔，并且通孔的内径大于芯杆的直径，其特征在于:该模具具有一个扩径球，芯杆末端设有与扩径球球面相配合的内凹面，在上成型模扣合在下成型模压制高颈法兰成型的过程中，由芯杆将内凹面顶在扩径球上插入型腔内预锻成型后的高颈法兰的内孔中，以推动扩径球对内孔进行扩径并延展高颈法兰的颈部长度。
[0005]优选的，所述扩径球的直径大于芯杆的直径，扩径球的球心在芯杆的中轴线上。
[0006]优选的，在所述沉槽底部环绕通孔均匀设置多个圆锥形凸起。
[0007]利用该模具进行高颈法兰的锻压压制工艺如下:
步骤一:采用锻制圆钢或厚钢板为原材料；
步骤二:根据所制作的法兰尺寸，选择下料长度，下料后，胚料重量是所制作的法兰重量的1.1倍；
步骤三:根据步骤一所选择的材料，将步骤二所得的胚料加热至始锻温度，然后放入预成型模具进行预锻成型，并冲内孔，使内孔的孔径小于扩径球的直径；
步骤四:将步骤三所得的预煅成型的高颈法兰加热至终锻温度后，放入所述的下成型模上，将扩径球放在法兰颈部内径口部，用上成型模芯杆的内凹面对准扩径球，并在外力作用下向下压制，使得扩径球对法兰颈部的内径进行扩径，并随着扩径的进行，将多余的胚料向下推送以延展高颈法兰颈部的长度；
步骤五:当上成型模与下成型模完全扣合时，停止压制，此时扩径球从法兰颈部下端掉出，然后取出压制成型的高颈法兰进行精车加工成型得到成品。
[0008]其中，所述的始锻温度与终锻温度与所选择的圆钢或厚钢板的材质有关，属于现有技术范畴。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果: 第一，利用本发明提供的压制模具以及压制工艺生产高颈法兰，可以克服铸造法兰以及整体锻制法兰的缺陷，具有更小的加工余量，力学性能优良，组织结构均匀；
第二，采用扩径球对初次成型的法兰颈部的内孔进行扩径，一方面在扩径的同时保证内孔内壁的光滑，另一方面可以延展高颈法兰颈部的长度，而且扩径球的直径大于芯杆的直径，这样可以便于扩径球在扩径后从芯杆上脱离下来；
第三，芯杆末端设置的内凹面以及内凹面上的摩擦层可以固定扩径球，避免扩径球在扩径过程中出现转动，而影响高颈法兰内孔的光滑度。
【附图说明】
[0010]图1是本发明装配后的剖视图。
[0011]图2是本发明的上成型模的结构示意图。
[0012]图3是本发明的上成型模的剖视图。
[0013]图4是本发明的下成型模的结构示意图。
[0014]图5是本发明的下成型模的剖视图。
[0015]图6是不同材质圆钢的锻制温度。
[0016]图中标记:1、上成型模，2、下成型模，3、扩径球，101、芯杆，102、压制板，103、内凹面，201、沉槽，202、通孔，203、突起。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图，通过【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0018]如图所示，一种高颈法兰的压制模具，包括上下扣合的上成型模I和下成型模2以及用于扩径的扩径球3，上成型模I与下成型模2扣合后围成高颈法兰成型的型腔，上成型模I为设置有芯杆101的圆形盖板，圆形盖板下表面设有圆形压制板102，所述的芯杆101垂直设置在该压制板102上，芯杆101的中轴线、圆形盖板的圆心以及压制板102的圆心均在同一直线上，在芯杆101的末端设置一内凹面103，内凹面103为球面的一部分，并在内凹面103上涂设一层耐磨的摩擦层，下成型模2为圆柱型结构，在其上表面设置可容纳上成型模中压制板102的沉槽201，沉槽201的深度大于压制板102的厚度，并在沉槽201的中心向下开设高颈法兰颈部成型的通孔202，沉槽201的底部环绕通孔202均匀设置多个圆锥形的突起203，所述扩径球3的直径大于芯杆102的直径，并由芯杆102端部的内凹面103顶住向下推动对高颈法兰的内孔进行扩径。
[0019]优选的，所述的通孔202上部为倒置的圆台形，下部为圆柱形，圆台形的大直径端与沉槽201之间设有弧形过渡。
[0020]利用该模具进行高颈法兰的锻压压制方法如下:
步骤一:采用锻制圆钢为原材料，圆钢的材质为SA105 ;
步骤二:根据所制作的法兰尺寸，选择下料长度，下料后，胚料重量是所制作的法兰重量的1.1倍；
步骤三:加热胚料至始锻温度1250~1200°c，然后放入预成型模具进行预锻成型，并冲内孔，使内孔的孔径小于扩径球的直径；
步骤四:将初次成型的高颈法兰加热至终锻温度800°C后，放入本发明压制模具的下成型模上，将扩径球放在法兰的内孔口部，用上成型模芯杆的内凹面对准扩径球，并在外力作用下向下压制，使得扩径球对法兰内孔进行扩径，并随着扩径的进行，将多余的胚料向下推送以延展高颈法兰的颈部长度；
步骤五:当上成型模与下成型模完全扣合时，停止压制，此时扩径球从法兰颈部的内孔中掉出，然后取出压制成型的高颈法兰进行精车加工成型得到成品。
[0021]在上述方法中，所述的始锻温度与终锻温度与圆钢的材质有关，其关系如图6。
【主权项】
1.一种高颈法兰的压制模具，包括相互扣合的上成型模(I)和下成型模(2)，上成型模(I)与下成型模(2)之间围成高颈法兰的型腔(4)，上成型模(I) 一端端面的中心设有芯杆(101)，下成型模(2)—端端面的中心开设沉槽(201)，并于沉槽(201)的底部中心开设通向下成型模(2)另一端的通孔(202)，并且通孔(202)的内径大于芯杆(101)的直径，其特征在于:该模具具有一个扩径球(3)，芯杆(101)末端设有与扩径球(3)球面相配合的内凹面(103)，在上成型模(I)扣合在下成型模(2)压制高颈法兰成型的过程中，由芯杆(101)将内凹面(103)顶在扩径球(3)上插入型腔(4)内预锻成型后的高颈法兰的内孔中，以推动扩径球(3)对内孔进行扩径并延展高颈法兰的颈部长度。2.根据权利要求1所述的一种高颈法兰的压制模具，其特征在于:所述扩径球(3)的直径大于芯杆(101)的直径，扩径球(3)的球心在芯杆(101)的中轴线上。3.根据权利要求1所述的一种高颈法兰的压制模具，其特征在于:在所述沉槽(201)底部环绕通孔(202)均匀设置多个圆锥形凸起(203)。4.一种利用权利要求2所述的高颈法兰的压制模具压制高颈法兰的工艺，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一:采用锻制圆钢或厚钢板为原材料； 步骤二:根据所制作的法兰尺寸，选择下料长度，下料后，胚料重量是所制作的法兰重量的1.1倍； 步骤三:根据步骤一所选择的材料，将步骤二所得的胚料加热至始锻温度，然后放入预成型模具进行预锻成型，并冲内孔，使内孔的孔径小于扩径球(3)的直径； 步骤四:将步骤三所得的预锻成型的高颈法兰加热至终锻温度后，放入所述的下成型模(2)上，将扩径球(3)放在法兰颈部内孔口部，用上成型模(I)芯杆(101)的内凹面(103)对准扩径球(3)，并在外力作用下向下压制，使得扩径球(3)对法兰颈部的内孔进行扩径，并随着扩径的进行，将多余的胚料向下推送以延展高颈法兰颈部的长度； 步骤五:当上成型模(I)与下成型模(2 )完全扣合时，停止压制，此时扩径球(3 )从法兰颈部下端掉出，然后取出压制成型的高颈法兰进行精车加工成型得到成品。
【专利摘要】一种高颈法兰的压制模具，包括上下扣合的上成型模和下成型模以及用于扩径的扩径球，上成型模与下成型模之间围成高颈法兰的型腔，上成型模一端端面的中心设有芯杆，芯杆末端设有与扩径球球面相配合的内凹面，利用该模具进行高颈法兰的压制工艺中，将选择的原料进行下料后放入预成型模具预锻成型，然后将预锻成型的高颈法兰放入该模具的下成型模内，利用上成型模的芯杆顶在扩径球上下压，对高颈法兰的内孔进行扩径并延展法兰颈部的长度，压制完成后，对高颈法兰再进行精车加工得到成品。利用本发明的模具和工艺制作高颈法兰，成型工艺简单、成型外形好、加工余量小、力学性能优良、组织结构均匀，可以克服铸造法兰以及整体锻制法兰的缺陷。
【IPC分类】B21J13/02, B21K1/32
【公开号】CN105033142
【申请号】CN201510402535
【发明人】高建飞
【申请人】河南光大管业有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月10日