[发明专利]一种外弧单焊缝弯头冷冲成形模具及方法

说明书

本发明公开了一种外弧单焊缝弯头冷冲成形模具及方法，包括内弧区域成形模具和外弧区域成形模具；内弧区域成形模具包括下模板、凹模、第一上模板和第一凸模，凹模内设置有成形弯头内弧外壁的型面，外弧区域成形模具包括下模板、凹模、第一上模板和第一凸模，第二凸模的底部设置有成形弯头外弧外壁的型面；进行外弧单焊缝弯头冷冲成形时，将坯料放在凹模上，第一凸模压下将坯料压制成内凹U型空间曲面，将弯头的内弧区域成形；再将成形的U型空间曲面坯料置于凹模内，第二凸模压下将U型空间曲面坯料压制成O型截面，将弯头的外弧区域压制成形，最后通过压机顶杆将其顶出；由此成形的弯头的焊缝在弯头的外弧侧，残余应力小，产品安全性好。

技术领域

本发明涉及冲压成形技术领域，特别是涉及一种外弧单焊缝弯头冷冲成形模具及方法。

背景技术

弯头在现代工业中应用非常广泛，在石油、天然气、化工、电工及纺织中均可见到。其成形方法主要包括冲压-对焊、热推制、冷推制、煨制、挤压及压制等。冲压-对焊弯头的优点是模具结构简单，使用方便灵活，模具成本低，并且不需要专用的液压设备(可以充分利用先有的液压机)，投资成本较小，可加工的范围广，但是所成形弯头的内弧与外弧会各留下一道焊缝，使弯头的机械性能有所下降。热推成形工艺加工的弯头拥有壁厚匀称、外观光滑，并适合大批量生产，并且能加工壁厚较厚的管件。但是需要专用的卧式弯头推弯机和专用的模具，工艺相对复杂，坯料需加热处理，浪费能源，另外成形过程中需要使用有污染性的润滑剂进行润滑，环境污染较为严重。现有的单焊缝弯头成形技术的焊缝在弯头的内弧侧。然而，相关理论和实验表明，弯头管件在内部高压的作用下，弯头发生均会在内弧侧发生破裂，内弧侧是高压服役弯头的危险区。因此，将焊缝留在内弧侧的单焊缝弯头模压成形工艺是不合理的。

发明内容

本发明的目的是提供一种外弧单焊缝弯头冷冲成形模具及方法，以解决上述现有技术存在的问题，成形的产品焊缝少，不需整形即可达到产品要求的尺寸；焊缝在弯头的外弧侧，残余应力小，产品安全性好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种外弧单焊缝弯头冷冲成形的内弧区域成形模具，包括下模板、凹模、第一上模板和第一凸模；

所述凹模固定于所述下模板的顶部，所述下模板与压机工作台连接，所述凹模内设置有成形弯头内弧外壁的型面，型面尺寸与弯头内弧外壁型面尺寸相同；所述凹模的型腔内两侧分别设有一垫块，所述垫块顶面为平面，所述垫块底部设置有半圆形缺口，半圆形缺口与所述凹模内型面两侧的轮廓相同，并罩设在所述凹模内的型面两侧，所述垫块的顶部横向向外延伸有连接板，所述连接板与所述凹模的上端面可拆卸连接，两个所述垫块的间距与成形弯头的外径尺寸相等；所述凹模的底部中心设有一圆孔，弯头成形后压机顶杆通过所述圆孔将成形弯头将其顶出；

所述第一凸模固定于所述第一上模板的底部，所述第一上模板与压机横梁连接，所述第一凸模的底部设置有成形弯头内弧内壁的型面，型面尺寸与弯头的内弧内壁型面尺寸相同，所述第一凸模与所述垫块的单边间隙为加工弯头壁厚的1-1.05倍。

优选地，所述下模板与所述凹模通过螺钉固定连接。

优选地，所述连接板通过螺钉与所述凹模的顶部端面固定连接。

优选地，所述第一上模板与所述第一凸模通过螺钉固定连接。

本发明还提供了一种外弧单焊缝弯头冷冲成形的外弧区域成形模具，包括下模板、凹模、第二上模板和第二凸模；其中所述凹模与权利要求1中凹模结构相同，且所述凹模在使用时需要将所述凹模型腔内两侧设置的垫块卸下；所述第二凸模固定于与所述第二上模板的底部，所述第二上模板与压机横梁连接，所述第二凸模的底部设置有成形弯头外弧外壁的型面，且型面尺寸与弯头外弧外壁型面尺寸相同。

优选地，所述第二上模板与所述第二凸模通过螺钉固定连接。