一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法与流程

本发明涉及大中型油缸锻锻压方法技术领域，具体涉及一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法。

背景技术

目前，矿用液压支架油缸主要采用焊接或订制大直径钢管直接进行机加工。

如图1中的现有技术，公开号为cn103386451a，公开了一种大直径活塞塞头、台阶轴或油缸成型工艺及其加工设备，该设备包括大直径活塞塞头、台阶轴或油缸成型工艺及其加工设备，采用梯度预处理、分体模具准备、上模、热挤压、开模过程，对待加工工件实施径向负载前提下的水平方向热挤压，完成待加工工件热挤压镦出过程。

如图2中的现有技术，公开号为cn104043769a，公开了一种热挤压空心车轴直接成型工艺，其通过钢管检验加工、梯度加热处理、上模、水平和径向加载、脱模后整体加热、再上模、再加载，以及重复上述步骤和检验处理后，有效完成了空心车轴的直接变径热挤压成型。

由于焊接工艺和机加工艺受企业加工设备的限制，现有技术不能一次加热完成油缸的鐓粗挤压复合成型，由于制造出的产品要经过焊接，容易导致油缸出现损坏，液压支架用大中型油缸的尺寸不可调节，因此依靠简单的工艺改进已无法满足液压支架大中型油缸的生产需求，鉴于上述现有情况，现提供一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法及专用设备以满足生产需求。

技术实现要素：

本发明提供一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法，该方法适用于直径为￠180mm～￠620mm之间，长度l为1200mm～2500mm之间的金属管上生产出矿用液压支架大中型油缸,本发明能够解决一次加热完成油缸的鐓粗挤压复合成型，不易导致油缸的损坏，并且解决了整体矿用液压支架大中型油缸的尺寸可被调节的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、生产前准备，将所要加工生产的油缸根据工艺要求绘制出油缸最终尺寸图纸，根据尺寸图纸着重计算变形部位所需金属管重量和尺寸，然后准备合适的金属管；

步骤二、在金属管标记需要变形区域的尺寸，在变形区域尺寸的基础上另加放大尺寸σφ(取值为150mm～200mm)标记为加热区域，将需要加热区域的金属管放在加热设备中高温加热；

步骤三、将加热好的金属管放入矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的设备中；

步骤四、准备模具，所述的模具包括上半模具和下半模具，把上半模具和下半模具固定设置在矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型设备的工作台上，上半模具固定设置在竖直加载液压机的活动横梁上，下半模具固定设置在固定底座上；

步骤五、利用竖直加载液压机采用定压保压方式，形成对整体模具的径向压力、卧式水平单面加载液压机采用定程压制方式，安装在卧式水平单面加载液压机上的水平模具对金属管挤压加工，完成工件复合变形，在加压的状态下，金属管的变形过程是可以被控制的，变形区在镦粗、膨胀过程中更易充满模腔，保证了镦出产品质量的可靠性。

优选的，所述的高温加热是把金属管需要变形区域的温度t均控制在1160℃～1220℃，金属管加热部分与不加热部分的温度差σt不大于50℃，保证金属管锻造的始锻温度。

优选的，为了保证金属管在加热的过程中和加热后的变形量，所述的温度t和温度差σt满足t·σt不大于60000。

优选的，为了保证金属管锻压毛坯能够制成油缸的质量，所述的放大尺寸σφ、温度t和温度差σt满足以下关系：

σt＝β·t/σφ；

其中，β为温度差调节系数，取值范围为6.3-8.2；上式只进行数值计算，不涉及单位运算。

上述的方法采用一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的设备：该设备包括水平模具、卧式水平单面加载液压机、固定拉杆、竖直四柱液压机、上半模具、下半模具、活动横梁、竖直加载液压机、固定底座、u型底座、支撑杆；所述的水平模具设置在卧式水平单面加载液压机的活动端，水平模具通过四个梯形螺栓和卧式水平单面加载液压机连接；所述的卧式水平单面加载液压机固定设置在u型底座的一端；所述的固定拉杆设置在u型底座两端，固定拉杆通过圆螺母固定u型底座两端的圆形孔内，形成一个口字型。

所述的竖直四柱液压机通过圆螺母固定在竖直加载液压机内；所述的上半模具固定在活动横梁的下端，上半模具通过梯形螺栓和活动横梁连接；所述的下半模具固定在u型底座上，下半模具通过梯形螺栓和u型底座连接；所述的活动横梁设置有四个圆孔，四根支撑杆插入活动横梁的四个圆孔；所述的竖直加载液压机通过四根支撑杆和u型底座连接；所述的固定底座设置在u型底座右端的内侧；所述的u型底座设置在设备的底部；所述的支撑杆设置在u型底座上和竖直加载液压机连接。

优选的，所述的竖直四柱液压机等同于普通四柱液压机，只是选用大工作台，小行程能加载于垂直方向的径向压力，以保证水平挤压过程中锻压模具不得径向扩张，竖直四柱液压机主要用于提供锻压模具所需的径向加载力，以保证水平挤压过程中可以被控制。

优选的，所述的卧式水平单面加载液压机用于产生水平推力，对待加工工件形成轴向加载，采用单面轨道方式，上面为开口布局，有利于设备维修及模具安装，水平方向增加两根水平拉杆，可在水平方向另一端根据需要增加液压油缸，完成多向锻造的不同需求，以保证镦粗、挤压过程顺利进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法可改变长期以来矿用液压支架固有的堆焊工艺，提高液压支架大中型油缸的生产效率，提升产品品质，提高生产效率，降低生产成本，减少原有焊接操作所造成的环境污染。

2、本发明不仅仅可应用于矿用液压支架大中型油缸的生产，同时可应用于石油行业阀体的生产及汽车零部件的生产，可有效扩展设备的通用性，实现更多复杂异形零件的开发和批量生产。

3、本发明能够解决一次加热完成油缸的鐓粗挤压复合成型，不易导致油缸的损坏，并且解决了整体矿用液压支架大中型油缸可被调节尺寸的问题。

附图说明

图1为现有技术的一种热挤压空心车轴直接成型工艺设备结构图；

图2为本发明的矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法步骤图；

图3为本发明的矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型设备结构图；

图4为本发明的矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型设备的三维图；

在图3中：1.水平模具，2.卧式水平单面加载液压机，3.固定拉杆，4.竖直四柱液压机，5.上半模具，6.下半模具，7.活动横梁，8.竖直加载液压机，9.固定底座，10.u型底座，11.支撑杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图2所示，本发明提供一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、生产前准备，将所要加工生产的油缸根据工艺要求绘制出油缸最终尺寸图纸，根据尺寸图纸着重计算变形部位所需金属管重量和尺寸，然后准备合适的金属管；

步骤二、在金属管标记需要变形区域的尺寸，在变形区域尺寸的基础上另加放大尺寸σφ(取值为150mm～200mm)画线标记为加热区域，将需要加热区域的金属管放在加热设备中进行高温加热；所述的高温加热是把金属管需要变形区域的温度t均控制在1160℃～1220℃，金属管加热部分与不加热部分的温度差σt不大于50℃，保证金属管锻造的始锻温度；

步骤三、将加热好的金属管采用人工铲车的方式放入矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的设备中；

步骤四、准备模具，所述的模具包括上半模具5和下半模具6，把上半模具5和下半模具6固定设置在矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型设备的工作台上，上半模具5固定设置在竖直加载液压机8的活动横梁7上，下半模具6固定设置在固定底座9上；

步骤五、利用竖直加载液压机8采用定压保压方式，形成对整体模具的径向压力、卧式水平单面加载液压机2采用定程压制方式，安装在卧式水平单面加载液压机2上的水平模具对金属管挤压加工，完成工件复合变形，在加压的状态下，金属管的变形过程是可以被控制的，变形区在镦粗、膨胀过程中更易充满模腔，保证了镦出产品质量的可靠性。

为了保证金属管在加热的过程中和加热后的变形量，所述的温度t和温度差σt满足t·σt不大于60000。

为了保证金属管锻压毛坯能够制成油缸的质量，所述的放大尺寸σφ、温度t和温度差σt满足以下关系：

σt＝β·t/σφ；

其中，β为温度差调节系数，取值范围为6.3-8.2；上式只进行数值计算，不涉及单位运算。

如图3-4所示，上述的方法采用一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的设备，该设备包括：水平模具1、卧式水平单面加载液压机2、固定拉杆3、竖直四柱液压机4、上半模具5、下半模具6、活动横梁7、竖直加载液压机8、固定底座9、u型底座10、支撑杆11；

所述的水平模具1设置在卧式水平单面加载液压机2的活动端，水平模具1通过四个梯形螺栓和卧式水平单面加载液压机2连接；所述的卧式水平单面加载液压机2固定设置在u型底座10的一端；所述的固定拉杆3设置在u型底座10两端，固定拉杆3通过圆螺母固定u型底座10两端的圆形孔内，形成一个口字型；所述的竖直四柱液压机4通过圆螺母固定在竖直加载液压机8内；所述的上半模具5固定在活动横梁7的下端，上半模具5通过梯形螺栓和活动横梁7连接；所述的下半模具6固定在u型底座10上，下半模具6通过梯形螺栓和u型底座10连接；所述的活动横梁7设置有四个圆孔，四根支撑杆插入活动横梁7的四个圆孔；所述的竖直加载液压机8通过四根支撑杆和u型底座10连接；所述的固定底座9设置在u型底座10右端的内侧；所述的u型底座10设置在设备的底部；所述的支撑杆设置在u型底座10上和竖直加载液压机8连接。

所述的竖直四柱液压机8等同于普通四柱液压机，只是选用大工作台，小行程能加载于垂直方向的径向压力，以保证水平挤压过程中锻压模具不得径向扩张，竖直四柱液压机8主要用于提供锻压模具所需的径向加载力，以保证水平挤压过程中可以被控制。

所述的卧式水平单面加载液压机2用于产生水平推力，对待加工工件形成轴向加载，采用单面轨道方式，上面为开口布局，有利于设备维修及模具安装，水平方向增加两根水平拉杆，可在水平方向另一端根据需要增加液压油缸，完成多向锻造的不同需求，以保证镦粗、挤压过程顺利进行。

实施例2

如图2所示，本发明提供一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、生产前准备，将所要加工生产的油缸根据工艺要求绘制出油缸最终尺寸图纸，根据尺寸图纸着重计算变形部位所需金属管重量和尺寸，然后准备合适的金属管；

步骤二、在金属管标记需要变形区域的尺寸，在变形区域的基础上另加150mm～200mm画线标记为加热区域，采用人工将需要加热区域的金属管放在加热设备中高温加热；

步骤三、将加热好的金属管采用人工铲车的方式放入矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的设备中；

步骤四、准备模具，所述的模具包括上半模具5和下半模具6，把上半模具5和下半模具6固定设置在矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型设备的工作台上，上半模具5固定设置在竖直加载液压机8的活动横梁7上，下半模具6固定设置在固定底座9上；

步骤四、利用竖直加载液压机8采用定压保压方式，形成对整体模具的径向压力、卧式水平单面加载液压机2采用定程压制方式，安装在卧式水平单面加载液压机2上的水平模具对金属管挤压加工，完成工件复合变形，在加压的状态下，金属管的变形过程是可以被控制的，变形区在镦粗、膨胀过程中更易充满模腔，保证了镦出产品质量的可靠性。

如图3-4所示，上述的方法采用一种矿用液压支架大中型油缸锻压毛坯成型的设备，该设备包括：水平模具1、卧式水平单面加载液压机2、固定拉杆3、竖直四柱液压机4、上半模具5、下半模具6、活动横梁7、竖直加载液压机8、固定底座9、u型底座10、支撑杆11。

所述的水平模具1设置在卧式水平单面加载液压机2的活动端，水平模具1通过四个梯形螺栓和卧式水平单面加载液压机2连接；所述的卧式水平单面加载液压机2固定设置在u型底座10的一端；所述的固定拉杆3设置在u型底座10两端，固定拉杆3通过圆螺母固定u型底座10两端的圆形孔内，形成一个口字型；所述的竖直四柱液压机4通过圆螺母固定在竖直加载液压机8内；所述的上半模具5固定在活动横梁7的下端，上半模具5通过梯形螺栓和活动横梁7连接；所述的下半模具6固定在u型底座10上，下半模具6通过梯形螺栓和u型底座10连接；所述的活动横梁7设置有四个圆孔，四根支撑杆插入活动横梁7的四个圆孔；所述的竖直加载液压机8通过四根支撑杆和u型底座10连接；所述的固定底座9设置在u型底座10右端的内侧；所述的u型底座10设置在设备的底部；所述的支撑杆设置在u型底座10上和竖直加载液压机8连接。

所述的竖直四柱液压机8等同于普通四柱液压机，只是选用大工作台，小行程能加载于垂直方向的径向压力，以保证水平挤压过程中锻压模具不得径向扩张，竖直四柱液压机8主要用于提供锻压模具所需的径向加载力，以保证水平挤压过程中可以被控制。

所述的卧式水平单面加载液压机2用于产生水平推力，对待加工工件形成轴向加载，采用单面轨道方式，上面为开口布局，有利于设备维修及模具安装，水平方向增加两根水平拉杆，可在水平方向另一端根据需要增加液压油缸，完成多向锻造的不同需求，以保证镦粗、挤压过程顺利进行。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。