一种水平分模的水平双动挤压组合模具的制作方法

本发明涉及一种水平分模的水平双动挤压组合模具，属于金属塑性成形技术领域。

背景技术：

大型双法兰中通体是石油、天然气开采，以及化工、核电等管道技术装备中关键的零部件，用以井口装置、采油树设备和输送管道的连接。传统的铸造、焊接方法所生产的制品，整体结构强度差、性能低下，难以满足高压使用性能要求；采用自由锻造时，由于锻件结构复杂，必须多火次加热，导致能耗高、效率低、材料利用率低，而且，必须经机加工去除大量材料后，才能形成双法兰和中空形状，材料的金属流线被切断，受介质的应力腐蚀，导致早期失效，影响使用寿命；采用单向整体模锻时，由于双侧法兰直径较大，模膛充满困难，易产生折叠缺陷，无法成形内孔，一般需要预制坯，留有脱模斜度，材料利用率也较低，且外形会产生较大飞边，需增加切边工序，飞边切除和内孔机加工同样会产生金属流线被切断的问题；有的采用垂直挤压方法，一次仅能成形一个法兰，需将工件掉头再次挤压成形另一个法兰，工序复杂、效率低，不能保证在一火内完成。

因此，需要开发一种水平分模的水平双动挤压组合模具,以解决上述存在的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，提供一种集铸造模腔成形和塑性挤压改性两种工艺优点于一体，既能有效提高材料充模质量，减少制品成形缺陷，又能实现大型双法兰中通体一次挤压成形的模具。

为实现上述目的，本发明公开了一种水平分模的水平双动挤压组合模具，其具体技术方案如下：

一种水平分模的水平双动挤压组合模具,包括垂直上凹模、垂直下凹模、左水平挤压模、右水平挤压模、左水平穿孔工具、右水平穿孔工具、穿孔针内水冷却装置和顶出头。

垂直上凹模和垂直下凹模位于垂直中心线上，在垂直合模时形成环周模腔，左水平挤压模和右水平挤压模位于与垂直中心线正交的水平中心线上，与合模后的垂直上凹模和垂直下凹模一起形成法兰的轴向模腔。

左水平穿孔工具设置在左水平挤压模内；右水平穿孔工具设置在右水平挤压模内，左水平穿孔工具和右水平穿孔工具可分别在左水平挤压模和右水平挤压模内导向，左水平穿孔工具和右水平穿孔工具内均设置有穿孔针内水冷却装置；顶出头设置在垂直下凹模内。

更进一步的，还包括上模底板和下模底板；垂直上凹模固定在上模底板的下部，垂直下凹模固定在下模底板的上部。垂直上凹模与上模底板之间、垂直下凹模与下模底板之间通过纵向键、横向键定位和t型头螺栓紧固。还包括活动横梁垫板和移动台；上模底板固定在活动横梁垫板的下方，下模底板固定在移动台的上方。而上模底板和下模底板则各通过快速夹紧装置分别与活动横梁垫板和移动台紧固。

更进一步的，垂直上凹模和垂直下凹模上设有若干个导柱装置，垂直上凹模和垂直下凹模通过导柱装置定位。一般选用二～四个导柱，固定在垂直下凹模上，垂直上凹模上设有与导柱相对应的导向孔，上下合模时，导柱伸入导向孔内，使得垂直上凹模与垂直下凹模实现准确定位。

更进一步的，还包括若干个挤压模调整垫；挤压模调整垫设置在下模底板上，用于定位左水平挤压模和右水平挤压模的中心高。一般选用四个挤压模调整垫。

更进一步的，还包括左水平主缸柱塞、右水平主缸柱塞、左穿孔缸柱塞和右穿孔缸柱塞；左穿孔缸柱塞和右穿孔缸柱塞分别设置在左水平主缸柱塞和右水平主缸柱塞内；左水平挤压模和右水平挤压模通过装夹装置一分别固定在左水平主缸柱塞和右水平主缸柱塞的端部，左水平穿孔工具和右水平穿孔工具通过装夹装置二分别固定在左穿孔缸柱塞和右穿孔缸柱塞的端部。

更进一步的，垂直上凹模和垂直下凹模均包括模座、模芯和模芯压板装置；模座为半开口的方盒形通用型结构，模芯按同类制品的不同规格制作，通过适当的配合间隙装配在模座内，并通过模芯压板装置固定；垂直下凹模的模座和模芯中心均设有通孔，顶出头可在通孔内上下运动。

更进一步的，垂直下凹模的模座通过横向定位键和纵向键定位，并通过螺栓固定在下模底板上。垂直上凹模的模座也为半开口的方盒形通用型结构，同样采用横向和和纵向键定位，以及通过螺栓与上模底板固定。

更进一步的，左水平挤压模和右水平挤压模均包括支座和挤压头；支座和挤压头通过螺钉紧固。支座为钟形通用型结构，挤压头可按同类制品的不同规格制作；模芯、挤压头和顶出头均选用高强度耐热钢。

更进一步的，左水平穿孔工具和右水平穿孔工具均包括针支座、穿孔针和半合v型瓦装置；针支座和穿孔针通过半合v型瓦装置连接和紧固；针支座为通用型结构，穿孔针按同类制品的不同规格制作，并选用高强度耐热钢。

更进一步的，穿孔针内水冷却装置包括密封接头、进水管、三角管支架和配水体。左水平穿孔工具和右水平穿孔工具内均设有一个盲孔，盲孔底部和中部均设有三角管支架，进水管深入盲孔底部架设在三角管支架上；进水管外壁与盲孔内壁留有间隙，形成环形回流通道，盲孔的始端设有配水体，配水体与进水管和环形回流通道适配。

有益效果：

本发明的组合模具将垂直模具、水平挤压和穿孔工具设计成可独立运动的双动组合模具；将接触红料的部分与不接触红料的部分设计成组合结构，前者采用高强度耐热钢，受磨损后进行局部修复或更换，后者采用普通钢，设计为通用模具，而无需整体修复或报废；模具结构简单，制造成本低，周期短，寿命长，便于更换、装配和周转；模具无脱模斜度，制品尺寸精确。

穿孔针内水冷却装置可使处于高温环境下的穿孔针得到有效冷却，延长了穿孔针的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的制品挤压成形后的组合模具主视图；

图2是本发明的制品挤压成形后的组合模具侧视图；

图3是本发明的模芯压板装置的结构示意图；

图4是本发明的挤压模调整垫的结构示意图；

附图标记：1—垂直上凹模，2—垂直下凹模，3—左水平挤压模，4—右水平挤压模，5—左水平穿孔工具，6—右水平穿孔工具，7—穿孔针内水冷却装置，8—上模底板，9—下模底板，10—导柱装置，11—模芯压板装置，12—挤压模调整垫，13—活动横梁垫板，14—移动台，151—左水平主缸柱塞，152-右水平主缸柱塞；161—左穿孔缸柱塞，162-右穿孔缸柱塞，17—顶出头。

具体实施方式

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

大型双法兰中通体水平分模的水平双动挤压组合模具，主要包括垂直上凹模1，垂直下凹模2，左水平挤压模3，右水平挤压模4，左水平穿孔工具5，右水平穿孔工具6，穿孔针内水却装置7，上模底板,8，下模底板9，导柱装置10，模芯压板装置11，挤压模调整垫12，活动横梁垫板13，移动台14，左水平主缸柱塞151，右水平主缸柱塞152；左穿孔缸柱塞161，右穿孔缸柱塞162和顶出头17。

垂直上凹模1和垂直下凹模2分别由模座21、模芯22、模芯压板装置11、导柱装置10等组成，其中垂直下凹模还包含了一个顶出头17。模座21为通用型半封闭结构，模芯22按同类制品的不同规格制作，二者通过间隙配合装配，并由压板装置11紧固在一起。垂直上/下凹模1和2各通过纵向键23、横向键24和t型头螺栓25分别与上模底板8和下模底板9定位和紧固。而上模底板8和下模底板9则各通过快速夹紧装置26分别与活动横梁垫板13和移动台14紧固。垂直上/下凹模1和2在导柱装置10导向下实现垂直合模，形成了封闭的环周模腔，即可成形双法兰中通体的所有外周表面。

左/右水平挤压模3和4分别由支座31和挤压头32组成。支座31为通用型的钟形结构，可为穿孔柱塞和穿孔工具留出足够的行程空间，挤压头32按同类制品的不同规格制作，支座31和挤压头32二者通过精密配合装配，并由螺钉紧固在一起。在与柱塞紧固前，挤压头31由垂直上/下凹模1和2的环周模腔定位，支座32由安装在下模底板9上的挤压模调整垫12定位挤压模的中心高。左/右水平挤压模3和4的挤压头31与垂直上/下凹模1和2闭合后，形成了封闭的法兰轴向模腔，即可成形双法兰的轴向长度尺寸。

左/右水平穿孔工具5和6分别由针支座51、穿孔针52、半合v型瓦装置53和穿孔针内水冷却装置7组成。针支座51为通用型结构，穿孔针52按同类制品的不同规格制作，二者通过半合v型瓦装置53连接装配，并由螺钉紧固在一起。

左/右水平穿孔工具5和6各通过一套快速夹紧装置54分别与左/右水平穿孔缸的柱塞16紧固。左/右水平穿孔针52可将双法兰中通体的中心通孔冲出。穿孔针内水冷却装置7由进水管72、三角管支架73、密封接头71、配水体74等组成。冷却水由配水体74进入进水管72，流向穿孔针52的内孔前端，冷却穿孔针52后的热水流经进水管72与穿孔针52内孔形成的环形腔，经由配水体74排出，热水由机外冷却后循环使用，使处于高温环境下的穿孔针得到有效冷却。

所有接触高温坯料(即红料)的模芯22、挤压头31、顶出头17和穿孔针52与不接触红料的部分设计成组合结构，前者采用高强度耐热钢，受磨损后进行局部修复或更换，后者采用普通钢，设计为通用模具，而无需整体修复或报废；模具结构简单，制造成本低，周期短，寿命长，便于更换。

如图3所示,所述模芯22设有限位槽221，所述模座21上设有凹槽211。所述模芯压板11装置包括螺钉111和螺柱112，所述螺钉111和螺柱112拧在模座21上，分别用于固定限位块1111和1121，限位块1111和限位块1121设有斜面，相互适配；通过限位块1121的上下移动，使限位块1111左右移动，实现与模芯22上的斜面适配，并通过螺钉111紧固限位块1111，从而将模芯22压紧在模座21上。

如图4所示,所述挤压模调整垫12包括固定键1201、螺柱1202和螺柱1203；所述固定键1201固定在下模底板9上，所述螺柱1202和螺柱1203拧在下模底板9上，分别用于固定限位块1204和1205，限位块1204和1205设有斜面，相互适配；通过限位块1204的上下移动，使限位块1205左右移动，从而实现定位挤压模的中心高度的调整。

如附图1所示，所述半合v型瓦装置53包括两片半圆的瓦片，所述针支座51和穿孔针52通过凹凸面固定，所述瓦片围住二者的v形面连接处，并通过螺钉将二者的v形面处固定。

采用上述水平分模的水平双动挤压组合模具，实现大型双法兰中通体垂直分模的水平双动挤压一次成形方法的操过程如下：

1)将组合模具预热后，转运到液压机中心，由快速夹紧装置依次将组合模具与各个机构夹紧，并使模具分离，各自回程到给定位置；

2)将加热的坯料卧式放入垂直下凹模内，使垂直上凹模与垂直下凹模闭合；

3)左/右水平挤压模与左/右水平穿孔针一起相向同步行程，进入垂直上/下凹模的法兰环形腔；

4)左/右水平穿孔针对坯料实施同步穿孔行程，当左/右水平挤压模端部分别接触到坯料后，实施挤压行程；

5)左水平挤压模和左水平穿孔针到达给定行程位置，并形成左法兰和内孔腔时停止；由右水平挤压模与右水平穿孔针继续挤压和穿孔到达给定行程位置，使坯料充满模腔，并成右法兰和内孔腔时停止；

6)各机构各自回程到原始位置，将制品从垂直下凹模中顶出。