专利名称：减压式液压胀形护环装置的冲头的制作方法
技术领域：
本发明属于减压式液压胀形护环装置的冲头(模具)。
护环是汽轮发电机的关键零件，形状虽然简单，但要求其残余应力低、不导磁，且具有很高的强度和较好的塑性。这个零件大都用奥氏体钢制造，用冷变形强化工艺来提高它的强度，因此其造价特别大。
目前，国内外强化护环的工艺主要有马杠扩孔法，球面模具扩孔法，楔块扩孔法等。现在，强化护环最先进的工艺是采用减压式液压胀形来强化护环，这种强化护环工艺具有省力，模具结构简单，操作容易，生产率高，护环质量好等优点。
减压式液压胀形生产护环工艺是中国东北重型机械学院刘助柏副教授首先提出来的，研制报告发表在《东北重型机械学院学报》1979年第1-2期上，继而进行了工业实验和工业性生产。当时，用减压式液压胀形生产护环在世界上独此一家，以后，日本神户制钢所研制的减压式液压胀形装置，是在我国减压式液压胀形后发展的一种形式。
冲头(模具)是减压式液压胀形护环装置的重要部件，在现有技术中使用的冲头的外表面为直线型锥面，用直线型锥面为外表面的冲头生产的护环存在质量差、成品率较低等缺点，其原因主要是外表面为直线型锥面冲头在设计时就未曾考虑减力柱和密封环的弹性压缩，并且认为液体是不可压缩的，所以这种冲头存在如下不可避免的缺点;首先，当上、下冲头在压机作用下，内部液体压力之建立较压机加载滞后一定时间，即在护环弹性变形的最后阶段不易建立高压。其次，由于直线型锥面冲头前段的锥角较大，在护环毛坯整体还处于弹性变形阶段，而环坯的端部却在冲头的作用下，已经达到了塑性变形阶段，这样就增加了形成喇叭口的趋势。再次，由于环坯内部液体没有及时形成高压，加之环坯端部已达到塑性变形阶段，在上、下冲头的作用下，环坯端部形成了附加硬化，在塑性变形强化的最后阶段，毛坯端部的内表面容易产生裂纹，导致护环毛坯内部液体泄压，形成喇叭口，严重的情况造成废品。此外，直线型锥面冲头在整个胀形过程中，开始很长阶段，不喷雾模具表面得不到润滑，以后多余液本才喷雾，并且随着行程的增加而增加，造成多余液体使用不合理。
本发明的目的是设计几种新型线外表面冲头，用上、下冲头全为新型线外表面冲头或其中一个冲头为直线型外表面代替现有技术中使用的上、下冲头都是直线型锥面冲头，以克服上述直线型锥面冲头存在的缺点。
使用这种新型线外表面冲头，在护环胀形的开始阶段，使环坯内部迅速建立高压，实现环坯均匀胀形，从而提高护环的质量和成品率。
下面结合附图对本发明进行详细说明
图1为折线型冲头外表面曲线。
图2为直线曲线型冲头外表面曲线。
折线型冲头外表面曲线，由三段直线组成，如图1所示第一段直线锥角α0＝5～10°，锥面垂直高度小于单个冲头进入护环行程的三分之一。
第二段直线锥角α1＝tg-1[(d21-d2n)/2H0d1]，锥面垂直高度大于单个冲头进入护环行程的三分之一。
第三段直线锥角α2＝tg-1[(d22-d2n)/2H0d2]，锥面垂直高度大于单个冲头进入护环行程的三分之一。
式中d1-第一段胀形结束时毛坯的内径d2-第二段胀形结束时毛坯的内径dn-减力导向柱直径H0-环坯胀形前高度直线曲线型冲头外表面曲线，由一条直线和一条曲线组成，如图2所示直线锥角α0＝5～10°，锥面垂直高度小于单个冲头进入护环行程的三分之一。
曲线Y＝H0/2ln[(r2-r2n)/(r21-r2n)]式中H0-环坯胀形前高度r1-直线段胀形结束时毛坯的内半径r-以后胀形每一瞬间毛坯的内半径rn-导向减力柱半径将新型线冲头进行正火处理。
上、下冲头外表面曲线可有不同组合a、上、下冲头外表面可用同一折线型外表面。
b、上、下冲头外表面可用同一直线曲线型外表面。
c、上(或下)冲头外表面可用直线型外表面，下(或上)冲头外表面可用折线型外表面。
d、上(或下)冲头外表面可用直线型外表面，下(或上)冲头外表面可用直线曲线型外表面。
e、上(或下)冲头外表面可用折线型外表面，下(或上)冲头外表面可用直线曲线型外表面。
本发明设计的新型线冲头，减小冲头的理论锥面角度，这就保证了上、下冲头在压机作用下，冲头进入的体积弥补了液体的可压缩性和减力柱的弹性变形体积，使之能迅速建立高压，即保证了胀形开始阶段，实现均匀胀形。同时，避免了环坯端部引起的附加硬化及裂纹，防止了环坯内部液体泄压，从而使得护环正确成型，提高了护环的质量和成品率。
权利要求
1.一种减压式液压胀形护环装置的冲头(模具)，其外表面曲线是直线，本发明的特征是1)冲头的外表面曲线是折线型曲线，2)冲头的外表面曲线是直线曲线型曲线，3)冲头采用正火处理。
2.如权利要求1所述的减压式液压胀形护环装置的冲头，其特征是折线型冲头外表面曲线由三段直线组成，第一段直线锥角α0＝5～10°，锥面垂直高度小于单个冲头进入护环行程的三分之一，第二段直线锥角α1＝tg-1[(d21-d2n)/2H0d1]，锥面垂直高度大于单个冲头进入护环行程的三分之一，第三段直线锥角α2＝tg-1[(d22-d2n)/2H0d2]，锥面高度大于单个冲头进入护环行程的三分之一，式中d1-第一段胀形结束时毛坯的内径d2-第二段胀形结束时毛坯哪诰 dn-减力导向柱直径H0-环坯胀形前高度
3.如权利要求1所述的减压式液压胀形护环装置的冲头，其特征是直线曲线型冲头外表面曲线由一条直线和一条曲线组成，直线锥角α0＝5～10°，锥面垂直高度小于单个冲头进入护环行程的三分之一，曲线Y＝H0/2·ln[(r2-r2n)/(r21-r2n)]式中r1-直线段胀形结束时毛坯的内半径r-以后胀形每一瞬间的毛坯的内半径rn-导向减力柱半径H0-环坯胀形前高度
4.如权利要求1所述的减压式液压胀形护环装置的冲头，其特征是上下冲头中至少有一个冲头的外表面曲线为折线型曲线或直线曲线型曲线。
全文摘要
一种减压式液压胀形护环装置中使用的新型线冲头(模具)，其外表面曲线一种为折线型曲线，另一种为直线曲线型曲线。上、下冲头可采用同一种新型线外表面曲线，也可以相互交换使用，还可以和直线型冲头交换使用。冲头采用正火处理，降低了模具的材料与热处理费用，消除了模具的淬裂，解决了胀形出现的喇叭口等问题，提高了护环胀形强化的质量和成品率。
文档编号B21D26/02GK1034153SQ8910015
公开日1989年7月26日 申请日期1989年1月16日 优先权日1989年1月16日
发明者刘助柏 申请人:东北重型机械学院