一种分水器省料的高效制造方法及料棒加热装置

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1.本发明涉及一种分水器的制造生产领域，尤其涉及一种分水器的模锻工艺方法及分水器料棒的加热装置。


背景技术：

2.分水器是空调、地暖制造业以及很多工业设备中非常重要的核心零部件之一，其主要功能是将干路液体、气体等分成几个不同的支路输出，或者将几个不同支路上的液体、气体等汇总到一条干路。
3.分水器往往处于高温、高压等恶劣的工作环境，因此对零件可靠性和耐久性的要求较高；同时由于用量较大，对加工设备的可靠性和耐久性的要求也比较高。
4.在现有技术中，当前应用较多的分水器主要包括钢质分水器和铜质分水器，生产制造方式主要包括焊接、铸造、模锻等，并辅之以一定的机加工进行产品的最终修整。
5.(1)采用焊接方式制造的分水器，由于焊料与原材料不同，在遭遇高温高压等恶劣工作环境时，接口处容易发生破坏。
6.(2)采用铸造方式制造的分水器，一般质地也比较疏松，机械性能相对较差，为提高机械性能，则需要采用高压铸造的形式来克服质松的缺点，制造成本居高。
7.(3)采用模锻方式制造的分水器时，质量相对来说比较可靠。但是在使用钢质原料时，一方面钢件所需的锻造温度较高，一般需达到1000
‑
1200摄氏度甚至更高，对模具的性能要求较高，且对模具的寿命影响较大。
8.另一方面钢件在模锻结束后，其表面产生的氧化皮需反复敲掉，以及机加工修整外表面时对材料产生了较多的浪费，且超高温下金属晶粒也可能会发生变化，影响最终的产品性能。
9.(4)部分使用铜质原料加工的分水器，同样存在(1)和(2)中存在的缺点，即便在采用模锻方式进行加工制造。但由于模锻工艺方法不够优化，模锻不足容易导致产品质量出现缺陷，模锻过度易破坏模具的刚性，减少模具寿命。
10.因此创新研发出一种较优的省料的高效制造方法及料棒加热装置是非常必要的。


技术实现要素：

11.本发明针对现有技术的上述不足和缺陷，提供了一种分水器省料高效制造方法、生产线及分水器料棒的加热装置。
12.基于分水器产品制造工艺需求，根据计算机模拟计算，设计出一套包括原料定义、挤压策略等工艺步骤在内的新的分水器模锻工艺方法，并基于该工艺方法创新设计了专用的模锻装置及生产线，可以大大节省生产原材料，提高产品质量，延长模具使用寿命，降低企业生产成本，提高企业效益与竞争力。
13.本发明的技术方案如下，一种分水器省料的高效制造方法，其特征在于，包括如下工艺方法：
14.s1.利用计算机建立模型，计算分水器的尺寸参数；
15.s2.建立实心圆柱形料棒模型；
16.s3.按照上述参数预先制造包括分水器模锻模具、圆柱形料棒和生产线；
17.s5.通过料棒加热装置批量加热圆柱形料棒；
18.s7.对称挤压：将加热好的圆柱形料棒放在模具的型腔内，由挤压装置的挤压部件从模具的两侧双向挤压圆柱形料棒；
19.s8.脱膜，将挤压装置的挤压部件从模具的型腔内推出，模具打开，分水器脱模件取出；
20.s9.机加工修整，通过机加工对分水器脱模件进行钻孔和修整，最后产品完全成型。
21.在一个实施例中，在s3和s5之间还包括步骤s4；
22.s4.预生产准备:将料棒加热装置、吊具及中转台、并联机器人抓手、运输滑道、并联机器人抓手和模具及挤压装置依次放置，设置为待工作预备状态。
23.在一个实施例中，在s5和s7之间还包括步骤s6；
24.s6.中转运输:运输所述圆柱形料棒的同时，通过所述料棒加热装置对所述圆柱形料棒进行加热，加热完成后将所述圆柱形料棒从所述料棒加热装置中取出并运送到模具位置。
25.在一个实施例中，生产线按照制造工序依次放置料棒加热装置、吊台及中转台、第一组并联机器人抓手、快速运输滑道、第二组并联机器人抓手、所述模具及所述挤压装置，依次分别连接在一起。
26.在一个实施例中，所述快速运输滑道包括进料口和出料口，其滑道宽度比料棒直径略大一点，滑道表面光滑，耐高温，在重力作用下，将高温的料棒快速从进料口运送至出料口，其中料棒为圆柱形，且运输滑道的进料口位置高于出料口。
27.在一个实施例中，所述快速运输滑道至少两组，以并联形式安装在一起。
28.一种根据权利要求1所述的高效制造方法中的料棒加热装置，其特征在于：包括圆柱形腔体、外燃烧器、外燃烧器喷火头、内燃烧器、内燃烧器喷火头和托盘；其中，外燃烧器沿周向均布在圆柱形腔体的外壁，在圆柱形腔体的内壁且与外燃烧器的对应位置设有外燃烧器喷火头，内燃烧器设在圆柱形腔体的中心轴向上，且内燃烧器喷火头沿着周向均布在内燃烧器的外壁上，外燃烧器喷火头和内燃烧器喷火头的位置一一对应，托盘和圆柱形腔体同轴心且水平设在竖直的圆柱形腔体内，且有若干只分水器料棒周向均布在托盘上，每只分水器料棒都设在一一对应的外燃烧器喷火头和内燃烧器喷火头之间。
29.在一个实施例中，所述托盘包括圆盘和支柱；其中，圆盘与所述圆柱形腔体同轴心且水平设在所述圆柱形腔体内，在圆盘边缘的周向均布若干根支柱，所述分水器料棒沿着圆盘的周向均匀布置。
30.在一个实施例中，所述托盘至少为两组，通过所述支柱以叠加的形式安装在一起。
31.在一个实施例中，叠加在一起所述的托盘安装在承重板上，承重板设在所述圆柱形腔体内；所述外燃烧器和所述内燃烧器分别通过气管与外部气罐连接，进行可燃气体和空气的供给。
32.本发明的主要有益效果是：
33.本发明提供了一种分水器省料高效制造方法、生产线及料棒快速加热装置。
34.基于分水器产品的制造工艺需求和计算机模拟计算，设计出一套包括原料定义、挤压策略等工艺步骤在内的新的分水器模锻工艺方法，并基于该工艺方法创新设计了专用的模锻装置及生产线，可以大大节省生产原材料，提高产品质量，延长模具使用寿命，降低企业生产成本，提高企业效益与竞争力。
附图说明：
35.图1为本发明一实施例中，铜质分水器专用模锻模具立体结构示意图；
36.图2为本发明一实施例中，铜质分水器专用模锻模具中，下模的立体结构示意图；
37.图3为本发明一实施例中，铜质分水器专用模锻模具中，上模的立体结构示意图；
38.图4为本发明一实施例中，圆柱形棒料放置在下模后的状态示意图；
39.图5为本发明一实施例中，圆柱形棒料先放置在下模后，上模再压紧的安装示意图；
40.图6为本发明一实施例中，挤压装置的挤压工作状态示意图；
41.图7为本发明一实施例中，圆柱形棒料的立体结构示意图；
42.图8为本发明一实施例中，分水器
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理论计算模型的示意图；
43.图9为本发明一实施例中，分水器
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脱模件的示意图；
44.图10为本发明一实施例中，分水器
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最终产品的示意图
45.图11为本发明一实施例中，高温加热装置与待加热圆柱形棒料总成工作状态示意图；
46.图12为本发明一实施例中，高温加热装置的立体结构示意图；
47.图13为本发明一实施例中，高温加热装置另一个角度的立体结构示意图；
48.图14为本发明一实施例中，待加热圆柱形棒料安装在托盘上的状态图；
49.图15为本发明一实施例中，托盘及待加热圆柱形棒料另一视角的状态图；
50.图16为本发明一实施例中，两个托盘叠加的安装示意图；
51.图17为本发明一实施例中，高温加热装置与待加热圆柱形棒料总成工作状态时的剖面图；
52.图18为本发明一实施例中，单条快速运输滑道的立体结构示意图；
53.图19为本发明一实施例中，待多条滑道的快速快速运输滑道的立体结构示意图；
54.图20为本发明一实施例中，生产线关键装置排布示意图；
55.图21为本发明一实施例中，制造方法的流程图。
具体实施方式：
56.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要
说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
57.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
58.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
59.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
60.请参考图1并结合图2
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图21。参考图1所示，铜质分水器专用模锻模具1000包括下模1100和上模1200。
61.继续参考图2所示，下模1100包括中段型腔1101、台阶段型腔1102和1103、六角段型腔1104和六角段型腔1105；分支型腔1106、1107、1108、1109、1110。其中由中段型腔1101，台阶段型腔1102和1103，六角段型腔1104和1105共同组成主型腔。
62.继续参考图3所示，上模1200包括中段型腔1201，台阶段型腔1202和1203，六角段型腔1204和1205；分支型腔1206、1207、1208、1209、1210。其中中段型腔1201、台阶段型腔1202和1203、六角段型腔1204和1205共同组成主型腔。圆柱形棒料3000，放置在下模1100中的实际效果(参考图4)，随后扣合上模并压紧(参考图5)。
63.继续参考图6，挤压装置包括第一挤压装置2100和第二挤压装置2200，第一挤压装置2100包括液压装置2104、移动液压杆2103、液压推杆2102和推板2101；第二挤压装置2200同理，包括液压装置2204、移动液压杆2203、液压推杆2202和推板2201。液压推杆2102和2022的直径与分水器设计的实际产品的内孔直径一致，即直径等于通孔4016的孔径。
64.继续参考图8，图8是分水器的理论计算模型4000，包括中段管4001、台阶段管4002和4003、六角段管4004和4005、第一分支管4006、4007、4008、4009、4010，第二分支管4011、4012、4013、4014、4015和主体管内的通孔4016。
65.由中段管4001、台阶段管4002和4003、六角段管4004和4005，共同组成主体管。中段管4001、台阶段管4002和4003及六角段管4004和4005的内孔直径是一样的和连续的，即整个主体管仅外部造型可以分成圆柱状、台阶状、六角状等形状，内部孔的直径是一样的，即主体管的内部是一条平滑的通孔4016。通孔4016的孔径与最终产品孔径是一致的。
66.第一分支管4006、4007、4008、4009、4010和第二分支管4011、4012、4013、4014、4015是实心的，即还未进行机加工钻孔操作。
67.继续参考图9，图9展示的是分水器脱模件5000，它是挤压装置2100和2200对圆柱形棒料3000进行模锻之后所形成的形状，从铜质分水器专用模锻模具1000中脱出后的分水器状态。该状态的分水器通孔5016与分水器的理论计算模型4000的通孔4016孔径一致，仅轴向上可能剩余一点点余料，孔可能还未完全被挤压打通，需要再通过机加工微调，将分水器通孔5016加工至通孔4016的状态。其余地方均和理论计算模型4000完全一致，即第一分支管和第二分支管也都是实心的。
68.继续参考图10，图10是分水器的最终产品，它与分水器脱模件相比，将主体管和各分支管的孔都通过机加工完成，形成最终的分水器产品6000。
69.继续参考图11，图11是高温加热装置7100与待加热圆柱形棒料共同组成的高温加热装置7000的工作状态示意图，其剖面图参考图17。
70.高温加热装置7000包括高温加热装置7100，托盘7200，待加热圆柱形棒料7203。
71.继续参考图12和图13，高温加热装置7100包括外燃烧器7101、外燃烧器喷火口7102、内燃烧器7103、内燃烧器喷火口7104、承重板7105和液压装置7106。外燃烧器7101，外燃烧器喷火口7102，内燃烧器喷火口7104分别有8个，可以同时对8个棒料进行加热。外燃烧器7101和内燃烧器7103分别通过气管与外部气罐连接，进行可燃气体和空气的供给。
72.参考图14和图15，托盘7200包括圆盘7201，上下分别有支柱7202。上面放置有待加热圆柱形棒料7203，7203呈一圈排布，每个7203分别位于一对外燃烧器喷火口7102和内燃烧器喷火口7104中间。
73.继续参考图16和图17，两个托盘7200可上下叠放，且分别承载有待加热圆柱形棒料，两个托盘叠放后，放置到高温加热装置7100的承重板7105上。
74.继续参考图18，快速运输滑道8000，主要包括进料口8001和出料口8002，其滑道宽度比圆柱形棒料直径略大一点，滑道表面光滑，耐高温，可在重力作用下，将高温的圆柱形棒料快速从进料口8001运送至出料口8002。
75.继续参考图19，图19是8个快速运输滑道8000并排使用的效果。
76.继续参考图20，图20是生产线关键装置的排布图，包括依次分别为：高温加热装置、吊具及中转台、第一组并联机器人抓手、快速运输滑道、第二组并联机器人抓手和模具及挤压装置，依次分别连接，按照预设的工艺步骤完成分水器省料且高效的生产工作。
77.可以理解的是，在实施例中使用5个分支型腔，但不仅限于5个，实际数量可以根据需要设置。外燃烧器、外燃烧器喷火口、内燃烧器喷火口、待加热棒料、滑道等都有8个，但不仅限于8个，实际数量可以根据需要设置。
78.一种分水器省料高效制造方法及生产线，其各部分连接关系如下：
79.参考图20，图20中的高温加热装置、吊具及中转台、第一组并联机器人抓手、快速运输滑道、第二组并联机器人抓手和模具及挤压装置分别依次连接。
80.继续参考图5并结合图6，下模1100固定在工厂指定的工作区域地面上，第一挤压装置2100和第二挤压装置2200同理。上模1200与下模1100扣合安装在一起，通过孔和圆柱进行导向安装(图中未示出)，模具型腔与产品形状相适应。
81.第一挤压装置2100的液压推杆2102和推板2101呈可相互移动的孔轴配合，液压推杆2102的直径小于分水器主体管的内孔径，液压推杆2102可伸入和退出模具主型腔，推板2101可与模具外壁贴合。第二挤压装置2200同理，不赘述。
82.所述一种分水器省料高效制造方法及生产线，具体工作实施方式如下；
83.模锻工艺方法与具体工作过程如下：
84.1.建立模型，计算各部分体积。
85.利用计算机三维建模软件，根据实际所需的分水器的尺寸大小等参数，建立三维模型，赋予铜质材料属性。要求分水器模型的主体管为空心的实际产品状态，各分支管路为未开孔之前的实心状态，如图8所示，即为分水器理论计算模型4000。计算该模型的体积，分
水器模型空心的主体管体积记为a，各实心的分支管路体积之和记为b，a+b即为整个分水器模型体积，并据此模型外轮廓形状建立模具的主型腔和各分支型腔。
86.2.建立实心圆柱形棒料模型。
87.其体积略大于分水器理论计算模型4000的体积，即略大于a+b之和，其直径等于或略小于模具主型腔直径(中段型腔1201的直径)，长度明显小于模具主型腔长度。选用材质为铜质。
88.3.按照上述参数预先制造铜质分水器专用模锻模具1000，以及圆柱形棒料3000，生产线等。
89.4.预生产准备
90.高温加热装置，吊具及中转台，并联机器人抓手，快速运输滑道，并联机器人抓手，模具及挤压装置依次放置，设置为待工作预备状态。
91.下模1100固定设置在工厂指定的工作区域地面上，第一挤压装置2100和第二挤压装置2200同理，同时第一挤压装置2100的液压装置2104工作，带动移动液压杆2103、液压推杆2102、推板2101后撤至预备工作位置。
92.5.批量加热圆柱形棒料
93.如图14/15所示，在托盘7200上放置8个待加热圆柱形棒料7203(即加热前的圆柱形棒料3000)，7203呈一圈排布，每个7203分别位于一对外燃烧器喷火口7102和内燃烧器喷火口7104中间。两个托盘7200上下叠放，放置到高温加热装置7100的承重板7105。
94.开始加热，8组外燃烧器喷火口7102和内燃烧器喷火口7104同时燃烧混合气体，同时向外喷火，快速且均匀的加热8个铜质圆柱形棒料7203。
95.将铜质圆柱形棒料加热至600摄氏度，达到预设的最佳模锻温度，随后升温至650摄氏度，并保持恒温范围为650
±
10摄氏度。这样可以保证正式模锻时锻件温度恰好降至600摄氏度左右，从而保证模锻效果。同时铜料高温氧化不会脱落氧化皮，材料损失较少，从而保证了理论数据与实际产品的高度匹配。
96.6.快速中转运输
97.由吊具将托盘7200整体吊出，放置在中转台上，并联机器人抓手快速抓取托盘7200上放置的已经加热好的铜质圆柱形棒料7203，并分别放到每一条快速运输滑道8000的进料口8001，在重力作用下，铜质圆柱形棒料7203快速滑到出料口8002，每一个圆柱形棒料7203都按此方式快速运输到出料口8002。然后位于出料口8002旁边的并联机器人抓手快速抓取每一个圆柱形棒料7203放置到一个下模1100的主型腔中，8个圆柱形棒料7203都按此方式快速放到8个下模1100中。
98.在运输上述棒料的同时，高温加热装置7100的承重板7105在液压装置7106的作用下向上升，将底部的一个托盘7200和其上的圆柱形棒料7203送到加热位置，继续加热一组8个棒料。减少设备空闲时间，提高工作效率。
99.7.对称挤压
100.将每一个圆柱形棒料3000分别放到对应的模具中，同时进行下述操作。
101.将加热好的铜质圆柱形棒料3000快速转移至下模1100的主型腔内，如图4所示，随后进行合模和封堵。上模1200扣合到下模1100上，并压紧，如图5所示。
102.第一挤压装置2100的液压装置2104工作，带动移动液压杆2103、液压推杆2102、推
板2101向前移动，推板2101紧紧贴合在模具侧壁上，液压推杆2102的前端与推板2101前端面持平，第二挤压装置2200同理。
103.随后已经就位于模具主型腔两端的液压推杆2102和2202开始工作，双向前伸，挤压圆柱形棒料3000，使其变形，金属慢慢流动充满模具主型腔和各分支型腔。挤压时，两边液压推杆按照恒定推力向前推进，各自进入主型腔的长度也保持一致，恒定推力的设定不能太高，需保证能够充分挤压质软的高温铜材，但挤压时又不会破坏模具的刚性或以其他形式损坏模具。
104.充分挤压直至两边推杆都推进到二分之一主型腔的长度，或者接近二分之一主型腔的长度但在该恒定推力下已经无法继续推进时，表示锻件已经被充分挤压，完成成形操作。
105.此时圆柱形棒料3000已经被完全挤压充满主型腔和分支型腔，仅剩少量残留的多余的料被挤在两个液压推杆中间。因为圆柱形棒料的体积略大于分水器理论计算模型4000的体积。
106.8.脱模
107.撤出液压推杆2102和2202后，推板2101和2201后撤，降低上模1200的内部水路温度，可以低于下模1100，从而使得分水器与上模挤压程度变弱，便于上模先脱离，防止移走上模时由于粘连和挤压等作用，把分水器也一起带出来，随后移走上模，分水器逐渐冷却后，将其从下模中取出。
108.此时样件状态如图9所示，主体管中间还剩一点点剩料需要清理，各分支管是实心的，还需钻孔和打通。
109.9.机加工修整
110.通过机加工对分水器脱模件5000进行钻孔、修整等操作，最后产品完全成型，如图10所示，得到最终的铜质分水器产品6000。
111.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。