[发明专利]一种薄壁管端法兰扩口-镦粗复合成形装置及方法

说明书

本发明提供了一种薄壁管端法兰扩口‑镦粗复合成形装置及方法，属于管端法兰塑性成形的技术领域，该方法对壁厚是外径的1/30‑1/15的薄壁管依次进行扩口和镦粗，包括以下步骤，S1：用扩口冲头对薄壁管高出扩口凹模的管端自由区进行扩口变形，得到管端为喇叭状的中间管坯；S2：用带芯棒的镦粗凸模对置于镦粗凹模中的中间管坯的管端扩口区进行镦粗变形，得到薄壁管端法兰。本发明通过合适的工艺参数，可以将镦粗时产生的折叠缺陷从法兰内壁转移至法兰上表面，减少了机加工量，进而获得尺寸相对更大的薄壁管端法兰。

技术领域

本发明属于管端法兰塑性成形的技术领域，尤其公开了一种薄壁管端法兰扩口-镦粗复合成形装置及方法。

背景技术

薄壁管端法兰类零件被广泛用于石油化工、交通、车辆等行业。作为制造此类零件的一种主要成形方法，薄壁管端法兰的局部镦粗成形一直是研究的重点。因为自由高度与壁厚的比值超过一定值后，直接镦粗薄壁管极易产生失稳，在法兰内壁出现明显的折叠缺陷，所以通过直接镦粗方法成形出的薄壁管端法兰的最大尺寸有限。目前对于薄壁管端大尺寸法兰镦粗方法主要有多步镦粗和连续镦挤等方法，多步镦粗有工序多、成形载荷大、易在内壁出现折叠等缺点；连续镦挤方法有模具结构复杂、对反顶凸模强度要求高、不适于长颈法兰镦粗等缺点。

发明内容

本发明提供一种薄壁管端法兰扩口-镦粗复合成形方法及装置，对现有薄壁管端法兰局部镦粗方法进行改进，提高管端法兰相对尺寸和成形效率。

本发明提供一种薄壁管端法兰扩口-镦粗复合成形装置，适用于壁厚是外径的1/30-1/15的薄壁管，包括扩口模具和镦粗模具；扩口模具包括扩口冲头和扩口凹模；扩口凹模用于容纳薄壁管，内径同所述薄壁管的外径；扩口冲头用于对薄壁管高出扩口凹模的管端自由区进行扩口变形，得到管端为喇叭状的中间管坯；镦粗模具包括镦粗凹模和带芯棒的镦粗凸模；镦粗凹模用于容纳中间管坯，包括法兰区和限制区，法兰区的内径同目标管端法兰的外径，限制区的内径同所述薄壁管的外径；镦粗凸模的直径同目标管端法兰的外径，芯棒直径同所述薄壁管的内径。

优选地，扩口冲头的形状为圆锥台型，半锥角在0°-30°之间，圆锥台小端的外径同所述薄壁管的内径。

优选地，扩口凹模为整体式或分瓣式。

优选地，镦粗凹模为整体式或分瓣式。

优选地，芯棒长度至少为中间管坯喇叭状扩口区高度的2倍。

本发明还提供一种薄壁管端法兰扩口-镦粗复合成形方法，适用于壁厚是外径的1/30-1/15的薄壁管，采用上述薄壁管端法兰扩口-镦粗复合成形装置依次进行扩口和镦粗，包括以下步骤，

S1：用扩口冲头对薄壁管高出扩口凹模的管端自由区进行扩口变形，得到管端为喇叭状的中间管坯；

S2：用带芯棒的镦粗凸模对置于镦粗凹模中的中间管坯的喇叭状扩口区进行镦粗变形，得到薄壁管端法兰。

本发明具有以下有益效果。

1、在局部镦粗前增加扩口变形，可以将管端金属预分配至外侧，有利于后续镦粗变形的金属流动、降低成形载荷、法兰外侧尖角易于成形饱满。

2、通过选择合适的工艺参数，可以将管端法兰产生的折叠从内壁转移至上表面，虽然存在折叠和内侧尖角不饱满，但是法兰无缺陷部分尺寸相对直接镦粗有明显增大，可获得内壁光滑且尺寸相对较大的薄壁管端法兰。

3、改进后的方法所用模具结构简单，适合于不同材料和不同颈部长度的薄壁管端法兰成形，可以提高成形效率、降低能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。