一种组合分模的垂直双动挤压组合模具的制作方法

本发明涉及一种带大型法兰中通体组合分模的垂直双动挤压组合模具,属于金属塑性成形技术领域。

背景技术：

带大型法兰中通体是石油、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，由于法兰侧直径较大，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。

因此，需要开发一种新型的带大型法兰中通体的一次成形模具,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，又能实现带大型法兰中通体一次挤压成形的模具。

为实现上述目的，本发明公开了一种带大型法兰中通体组合分模的垂直双动挤压组合模具，其具体技术方案如下：

一种组合分模的垂直双动挤压组合模具，包括左水平凹模、右水平凹模、上挤压模、下挤压模、上垂直穿孔工具、下垂直穿孔工具和穿孔针内水冷却装置；左水平凹模和右水平凹模分别左右设置且位于水平中心线上，在水平合模时形成垂直分模面和环周模腔，上挤压模和下挤压模位于与水平中心线正交的垂直中心线上，且上挤压模位于左水平凹模和右水平凹模的上方；下挤压模位于左水平凹模和右水平凹模的下方；合模后的上挤压模、下挤压模和合模后的左水平凹模、右水平凹模形成两端法兰的水平分模面和轴向模腔；所述上垂直穿孔工具设置在上挤压模内；所述下垂直穿孔工具设置在下挤压模内；所述穿孔针内水冷却装置位于上垂直穿孔工具内。

更进一步的，还包括上模底板、下模底板、活动横梁垫板、移动台、左水平主缸柱塞、右水平主缸柱塞和上垂直穿孔缸柱塞；所述上模底板通过纵向键、横向键和t型头螺栓定位固定在上挤压模上部；上挤压模通过纵向键定位、横向定位键和t型头螺栓与上模底板定位和紧固；下挤压模通过纵向键定位、横向定位键和t型头螺栓与下模底板定位和紧固；上模底板通过快速夹紧装置与活动横梁垫板紧固；下模底板通过快速夹紧装置与移动台紧固；所述左水平主缸柱塞和右水平主缸柱塞均通过快速夹紧装置固定在左水平凹模和右水平凹模的远离模腔的一端；所述上垂直穿孔缸柱塞通过快速夹紧装置与上垂直穿孔工具紧固。

更进一步的，左水平凹模包括左凹模座、左凹模芯和凹模芯固定装置；右水平凹模包括右凹模座、右凹模芯和凹模芯固定装置；左凹模座、右凹模座的内圆半径和对应的左凹模芯、右凹模芯的外圆半径相等，左凹模座、右凹模座与相对应的左凹模芯、右凹模芯均通过凹模芯固定装置固定；左凹模座、右凹模座为适应于不同规格左凹模芯、右凹模芯的钟型通用型结构；左凹模芯、右凹模芯按同类制品的不同规格制作。

更进一步的，所述凹模芯固定装置包括若干组固定块和调整块以及螺钉，固定块和调整块通过螺钉分别紧固在左凹模芯、右凹模芯和左凹模座、右凹模座上；调整块的两个侧面是角度相同的锥面，分别与左凹模座、右凹模座的锥面、固定块的锥面相配合，通过螺钉将调整块的锥度面紧固在左凹模座、右凹模座和固定块的两个锥面上；固定块与调整块之间的锥度配合面均带有斜度，从而将左凹模芯、右凹模芯悬挂和固定在左凹模座、右凹模座上；紧固或松开调整块，可使调整块适量压入或退出，用以左凹模芯、右凹模芯的中心高度调整。

更进一步的，上挤压模包括上模座、上挤压头和挤压头压板装置；下挤压模包括下模座、下挤压头和挤压头压板装置；上模座、下模座为适应于不同规格上挤压头、下挤压头安装的通用型结构，上挤压头、下挤压头按同类制品的不同规格制作；上挤压头、下挤压头分别装配在上模座、下模座上并通过对应的挤压头压板装置固定；上模座、下模座、上挤压头和下挤压头中心均设有通孔，上垂直穿孔工具和下垂直穿孔工具设在通孔内进行上下运动。

更进一步的，所述挤压头压板装置包括内外圆均设有锥度的两个半环板和螺钉，通过螺钉将半环板的锥度面紧固在模座和挤压头的两个锥面上。

更进一步的，所述下挤压模的模座和挤压头均固定不动，挤压头的外圆柱面和上平面分别作为左水平凹模和右水平凹模合模时的垂直定位基准和水平定位基准。

更进一步的，所述上垂直穿孔工具包括针支座、穿孔针和半合v型瓦装置；所述针支座和穿孔针通过半合v型瓦装置连接固定；所述半合v型瓦装置包括两片半圆的瓦片，所述针支座和穿孔针通过凹凸面固定，所述瓦片围住二者的连接处，并通过螺钉将二者的连接处固定；所述下垂直穿孔工具为蘑菇头状结构，用于给制品下底穿孔或顶出制品；所述针支座为适应于不同规格穿孔针安装的通用型结构，穿孔针按照同类制品的不同规格制作；

更进一步的，所述凹模芯、挤压头或穿孔针均选用高强度耐热钢。

更进一步的，还包括斜楔块装置，所述斜楔块装置分别设在左水平凹模与下模底板之间和右水平凹模与下模底板之间，实现组合模具组装时的左水平凹模和右水平凹模中心高度的定位和调整。

有益效果：本发明的组合分模模具将垂直分模与水平分模组合在一起，使左/右水平凹模、上/下挤压模、上/下垂直穿孔工具设计成可独立运动的双动组合模具；将模具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；本发明组合分模模具特别适宜于带大型单法兰或带大小径法兰的中通体件的垂直挤压成形，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是本发明的左/右水平凹模的主视图；

图3是本发明的左/右水平凹模的俯视图；

图4是本发明的丫头压板装置放大图。

附图标记：1—左水平凹模，2—右水平凹模，3—上挤压模，4—下挤压模，5—上垂直穿孔工具，6—下垂直穿孔工具，7—穿孔针内水冷却装置，8—上模底板，9—下模底板，10—活动横梁垫板，11—移动台，12—左水平主缸柱塞，13-右水平主缸柱塞，14—快速夹紧装置，15—挤压头压板装置，16—凹模芯固定装置，17—半合v型瓦夹紧装置，18—上垂直穿孔缸柱塞，19—纵向键定位，20—横向定位键，21—t型头螺栓，22—斜楔块装置，111-左凹模座，211—右凹模座，112-左凹模芯；212—右凹模芯，311—上模座，312-上挤压头；411-下模座，412—下挤压头，511—针支座，512—穿孔针。

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。

如附图1所示，带大型法兰中通体组合分模的垂直双动挤压组合模具，主要包括左水平凹模1，右水平凹模2，上挤压模3，下挤压模4，上垂直穿孔工具5，下垂直穿孔工具6，穿孔针内水冷却装置7，上模底板8，下模底板9，活动横梁垫板10，移动台11，左水平主缸柱塞12，右水平主缸柱塞13，快速夹紧装置14，挤压头压板装置15，凹模芯固定装置16，半合v型瓦夹紧装置17，上垂直穿孔缸柱塞18，纵向键定位19，横向定位键20，t型头螺栓21，斜楔块装置22。

左水平凹模1和右水平凹模2分别左右设置且位于水平中心线上，在水平合模时形成垂直分模面和环周模腔，上挤压模3和下挤压模4位于与水平中心线正交的垂直中心线上，且上挤压模3位于左水平凹模1和右水平凹模2的上方；下挤压模4位于左水平凹模1和右水平凹模2的下方；合模后的上挤压模3、下挤压模4和合模后的左水平凹模1、右水平凹模2形成两端法兰的水平分模面和轴向模腔；所述上垂直穿孔工具5设置在上挤压模3内；所述下垂直穿孔工具6设置在下挤压模4内；所述穿孔针内水冷却装置7位于上垂直穿孔工具5内。

所述上模底板8通过纵向键19、横向键20和t型头螺栓21定位固定在上挤压模3上部；所述下模底板9纵向键19、横向键20和t型头螺栓21定位固定在下挤压模4下部；所述活动横梁垫板10通过纵向键19、横向键20和快速夹紧装置14固定在上模底板8上方，所述移动台11通过纵向键19、横向键20和快速夹紧装置14固定在所述下模底板9下方；所述左水平主缸柱塞12和右水平主缸柱塞13均通过快速夹紧装置14固定在左水平凹模1和右水平凹模2的远离模腔的一端；所述上垂直穿孔缸柱塞18通过快速夹紧装置14与上垂直穿孔工具5紧固。

左水平凹模1和右水平凹模位2分别由对应的左凹模座111、右凹模座211、左凹模芯112、右凹模芯212和凹模芯固定装置16组成。左凹模座111、右凹模座211为适合于不同规格凹模芯的通用型钟形半封闭结构，左凹模芯112和右凹模芯212按同类制品的不同规格制作，二者的内外圆配合半径完全相同，由凹模芯固定装置16装配和紧固在一起。左右水平凹模1和右水平凹模2各通过快速夹紧装置14分别与左水平主缸柱塞12和右水平主缸柱塞13定位和紧固。

上挤压模3和下挤压模4分别由上挤压模座311与上挤压头312和下挤压模座311和下挤压头412组成，上挤压模座311和下挤压模座311为适合于不同规格挤压头的通用型结构，上挤压头312和下挤压头412按同类制品的不同规格制作，由挤压头压板装置15装配和紧固在一起。压板装置15包括内外圆为一定锥度的两个半环板和螺钉，通过螺钉将半环板的锥度面紧固在挤压模座和挤压头的两个锥面上。

下挤压模4的下模座311和下挤压头412保持在液压机中心固定不动，以下挤压头412的外圆柱面和上平面分别作为左水平凹模1和右水平凹模2合模时的垂直定位基准和水平定位基准，实现左水平凹模1和右水平凹模2的水平合模，形成了封闭的环周模腔，即可成形带法兰中通体的所有外周表面和其两端垂直模腔，即可成形制品的高度尺寸。

上垂直穿孔工具5由针支座511、穿孔针512、半合v型瓦夹紧装置17和穿孔针内水冷却装置7组成。针支座511为通用型结构，穿孔针512按同类制品的不同规格制作，二者通过半合v型瓦装置17连接装配，所述半合v型瓦装置17包括两片半圆的瓦片，所述针支座511和穿孔针512通过凹凸面固定，所述瓦片围住二者的连接处，并通过螺钉将二者的连接处固定。下垂直穿孔工具6设置于下挤压模4中心，并在其中导向。

上垂直穿孔工具5通过一套快速夹紧装置14与上垂直穿孔缸柱塞18紧固。上垂直穿孔针512可将中通体的上部中心孔冲出。下垂直穿孔工具6为蘑菇头状结构，设置于下挤压模4中心，并在其中导向，用作下底孔的成形，同时，作为制品顶出器功能。

穿孔针内水冷却装置7采用现有的成熟技术，将冷却水引入穿孔针512内部，通过机外循环，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左凹模芯112和右凹模芯212、上挤压头312和下挤压头412、下穿孔工具6和穿孔针512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。

图2为左水平凹模和右水平凹模的主视图，图3为左水平凹模和右水平凹模的俯视图，凹模芯固定装置16包括固定块161、调整块162和螺钉163；固定块161由螺钉163分别紧固在左凹模芯112和右凹模芯212上，调整块162由螺钉163分别紧固在左凹模座111和右凹模芯112上；调整块162的两个侧面是角度相同的锥面164，分别与左凹模座111或右凹模座112的锥面、固定块161的锥面相配合，通过螺钉163紧固调整块162，从而将左凹模芯112和右凹模芯212压紧在左凹模座111和右凹模座112上。

由图2可见，固定块161与调整块162之间的锥度配合面164并非垂直面，而是带有一定的斜度165，从而将左凹模芯112和右凹模芯212悬挂和固定在对应的左凹模座111和右凹模座112上。当需左凹模芯112和右凹模芯212的中心高度调整时，固定块161与调整块162之间的锥度配合面164将会产生适量间隙，此时，仅需通过调整螺钉163的紧固或松开量，使调整块162适量压入或退出，依然可使其锥度配合面164分别与左凹模座111或右凹模座112的锥面、固定块161的锥面配合紧密。

由图2可见，采用斜楔块装置22，实现组合模具组装时的左/右水平凹模中心高度的定位和调整。