專利名稱：一種用于成形三通件的模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱加工領(lǐng)域，具體是一種在單向壓力機上成形三通件的裝置及其成形方法。
背景技術(shù)：
三通件作為一種重要的工業(yè)零件，在石油化工、動力工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應用。上述領(lǐng)域的發(fā)展在對三通件的需求愈來愈廣泛的同時對該類零件的組織和力學性能提出了更高的要求。目前此類零件的加工方式主要有鑄造、焊接、脹形、機械加工。鑄造件的鑄造缺 陷難以克服，常成為零件失效隱患；采用脹形方法成形三通件壁厚受限且均勻性難以控制；焊縫處的殘余應力易引發(fā)應力腐蝕斷裂，造成管道泄漏和破壞，且焊接零件對服役環(huán)境要求較高；機械加工成形三通件生產(chǎn)效率低、材料利用率低，且機加工時切斷金屬流線，影響產(chǎn)品強度和剛度等性能。中國專利申請CN1056830A公開了一種利用液壓脹形制造三通件的方法，通過將管坯置入型模內(nèi)，經(jīng)合模、鎖模、兩端模封管、充液、兩端模相對運動、放液、兩端?；爻?、主缸回程、頂出缸頂出等步驟，完成三通件的成形。首先該成形方法是在室溫下進行，由于受到材料塑性變形能力以及液體壓力的限制，脹形程度不宜過大，所以所成形三通管的壁厚受限，成形相對壁厚(管坯壁厚/管坯外徑)較大的工件困難；其次該方法所成形三通件是在模具的壓力下，迫使毛坯厚度減薄和表面積增大來獲得零件幾何尺寸，支管是由于主管材料向支管型腔流動形成，而材料在室溫下的流動能力和主管壁厚減薄有限，所以支管壁厚難以控制，易于減薄過度而發(fā)生破裂。中國發(fā)明專利CN101695739公布了一種大型正、斜三通的鍛制工藝，截出坯料預熱后在多向模鍛液壓機上鍛壓出主管，與此同時在鍛模內(nèi)主管上反擠壓形成凸塊，通過后續(xù)機加工成形支管。采用該方法在第一步鍛造成形三通管主管時，在成形后期由于金屬劇烈向支管型腔流動，導致金屬逐漸脫離成形主管的模具表面，形成空腔；同時采用機加工成形支管，降低材料利用率，切斷金屬流線，使得構(gòu)件流線外露，降低了構(gòu)件的力學性能和抗腐蝕性能。中國發(fā)明專利CN85202826U公布了一種用于模鍛氣壓、液壓傳動管路系統(tǒng)上的管接頭多向模鍛設備。該裝置的上模板、動圈和下模板內(nèi)分別裝有四組以下的鍥形工作機構(gòu)。水平?jīng)_頭通過鍥形塊、動圈和滑塊與垂直沖頭協(xié)調(diào)運動。加載時，上模板與壓力機滑塊一起下行，鍥形塊向外滑動的同時向下推壓動圈做向下運動，動圈下端的斜面所產(chǎn)生的水平分立推動側(cè)向滑塊及沖頭擠壓工件。該裝置的每組鍥形塊-動圈-滑塊之間傳動均依靠斜面提供的側(cè)向水平分力，裝置復雜，能量利用率低，為使水平?jīng)_頭達到相應載荷，壓力機需要提供較大的壓力，且該裝置只能成形主支管高度固定的管件。中國發(fā)明專利CN102248102A公布了一種整體成形鋁合金等徑三通件的方法，采用三通模具實施整體成形鋁合金等徑三通件，其加載成形過程為水平凸模先運動，側(cè)凸模稍后運動，三個凸模一起運動至最終成形位置，通過協(xié)調(diào)不同方向模具的加載順序控制成形過程中的金屬流動。此種成形方式要求在多向模鍛液壓機上進行，水平凸模和垂直凸模的運動依靠多向模鍛壓力機不同方向的加載，模具運動控制復雜，動力要求高。
發(fā)明內(nèi)容針對以上提出的三通件成形過程中無法滿足高性能要求以及對設備要求高，加載過程復雜的缺點，本發(fā)明提出了一種在單向壓力機上成形三通件的裝置及其成形方法。本發(fā)明包括上模板、下模板、2個凹模、2個水平凸模、垂直凸模、2個滑塊、2個擋板、2個斜楔和2個墊塊；2個滑塊分別安裝在位于下模板上表面的兩端的滑塊槽內(nèi)；水平 凸模位于2個滑塊之間，并且該水平凸模的外端與滑塊內(nèi)側(cè)表面配合；2個擋板分別位于2個滑塊的外側(cè)，并嵌裝入下模板上表面的擋板安裝槽內(nèi)；2個斜楔的斜面分別置于2個滑塊的斜面上，并且各斜楔側(cè)表面的燕尾塊插入擋板側(cè)表面的燕尾槽內(nèi)；2個墊塊的下表面分別安放在斜楔的上表面；上模板位于所述墊塊的上表面；2個凹模位于2個墊塊之間；2個凹?？酆蠟檎w并固緊，使2個凹模上的水平凹槽形成完整的主管型腔，2個凹模上的垂直凹槽形成完整的支管型腔；所述凹模的主管型腔的中心線與水平凸模的中心線重合；所述凹模的支管型腔的中心線與垂直凸模的中心線重合；2個水平凸模分別位于2個滑塊的內(nèi)側(cè)；垂直凸模固定在上模板下表面的中心。在下模板的中部有凹模插塊固定槽；在所述下模板上表面的兩端的滑塊槽的外側(cè)分別有擋板的安裝槽，該安裝槽的槽底分布有安裝孔。在凹模的一個表面有三通槽，該三通槽的水平槽為所成形管件主管的型腔，位于所述水平槽的中間并與該水平槽垂直貫通的垂直槽為所成形工件支管的型腔；所述主管型腔和支管型腔的直徑均與所成形管件的外徑相同；在凹模I的下表面有凸出的插塊。斜楔的下表面與一側(cè)表面相交處的直角加工成斜面，該斜面的傾斜角度β為45° 60°。斜楔的另一側(cè)表面中部有燕尾塊?；瑝K4的上表面為平面，且上表面與一側(cè)表面相交處的直角加工成斜面，該斜面的傾斜角度α為45° 60°。滑塊4的下表面中部有凸出的插塊，該插塊能夠安裝在下模板的滑槽內(nèi)。本發(fā)明采用在單向壓力機上加載，通過斜楔、滑塊的配合實現(xiàn)多個方向同時加載。上模板直接受載，水平凸模經(jīng)墊塊-斜楔-滑塊傳力驅(qū)動，實現(xiàn)了三通件的整體一次成形，簡化了工藝流程。當需要調(diào)節(jié)主支管長度或更改加載方式時，無需整體取出凹模、沖頭，單獨替換不同高度的墊塊或更換不同斜度的滑塊-斜楔即可，增加了設計的靈活性，縮短了工作時間。

圖I為凹模的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖Ia為主視圖，圖Ib為側(cè)視圖；圖2為下|旲板的結(jié)構(gòu)不意圖，其中圖2a為主視圖，圖2b為俯視圖；圖3為水平凸模的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4a為主視圖，圖4b為側(cè)視圖；圖5為擋板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖5a為主視圖，圖5b為側(cè)視圖，圖5c為俯視圖；圖6為斜模的結(jié)構(gòu)不意圖，其中圖6a為主視圖，圖6b為俯視圖；圖7為垂直凸模的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖8為上|旲板的結(jié)構(gòu)不意圖,其中圖8a為主視圖，圖8b為俯視圖；圖9為所成形三通件結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖11為本發(fā)明的軸測圖。附圖中I.凹模2.下模板 3.水平凸模4.滑塊5.擋板6.斜楔7.垂直凸模8.上模板 9.墊塊10.工件
具體實施方式
實施例一本實施例是一種在單向壓力機上成形三通件的模具，包括上模板8、下模板2、2個凹模1、2個水平凸模3、垂直凸模7、2個滑塊4、2個擋板5、2個斜楔6和2個墊塊9。2個滑塊4分別安裝在位于下模板2上表面的兩端的滑塊安裝槽內(nèi)。水平凸模3位于2個滑塊4之間，并且該水平凸模3的外端與滑塊4內(nèi)側(cè)表面配合。2個擋板5分別位于2個滑塊4的外側(cè)，并嵌裝入下模板2上表面的擋板安裝槽內(nèi)。2個斜楔6的斜面分別置于2個滑塊4的斜面上，并且各斜楔6側(cè)表面的燕尾塊插入擋板5側(cè)表面的燕尾槽內(nèi)，實現(xiàn)斜楔6與擋板5的連接。2個墊塊9的下表面分別安放在斜楔6的上表面。上模板8位于所述墊塊9的上表面。2個凹模I位于2個墊塊9之間。2個凹模I扣合成為一個整體，并通過螺栓固緊，使2個凹模I上的水平凹槽形成完整的主管型腔，2個凹模I上的垂直凹槽形成完整的支管型腔。所述凹模I的主管型腔的中心線與水平凸模3的中心線重合。所述凹模I的支管型腔的中心線與垂直凸模7的中心線重合。2個水平凸模3分別位于2個滑塊4的內(nèi)側(cè)。垂直凸模7固定在上模板8下表面的中心。下模板2為矩形塊。在下模板2的上表面有凹模I的插塊安裝槽；所述的凹模插塊安裝槽位于下模板2長度方向的中部。在所述插塊安裝槽的兩側(cè)，分別有條狀的凹槽，該凹槽為滑塊4的滑道。在下模板2長度方向的兩端，有擋板5的安裝槽，在該安裝槽的底面分布有擋板5的安裝孔。所述上模板8亦為矩形塊狀。在上模板8的中心有垂直凸模7的安裝孔。所述凹模I為板件。在凹模I的一個表面有三通槽，該三通槽的水平槽為所成形管件主管的型腔，位于所述水平槽的中間并與該水平槽垂直的垂直槽為所成形工件支管的型腔。所述主管型腔和支管型腔的直徑均與所成形管件的外徑相同。在凹模I的下表面有凸出的插塊，通過該插塊，將凹模I固定在下模板2上表面的中心處。在凹模I的上表面、支管型腔的兩側(cè)對稱分布有貫通凹模I厚度的螺栓槽。使用時，將兩個凹模I有三通槽的表面貼合，使分別處于兩個凹模上的半圓形主管型腔和半圓形支管型腔型腔組合成為一個完整的型腔。所述水平凸模3有2個，為桿件，包括工作段和固定段。所述固定段的橫截面為方形，與滑塊4內(nèi)側(cè)表面配合。在工作段和固定段之間有徑向凸出的凸臺，該凸臺外徑與凹模I主管型腔直徑相等。所述垂直凸模7亦為桿件，包括工作段和固定段。在工作段和固定段之間有徑向凸出的凸臺，該凸臺外徑與凹模I支管型腔直徑相等。所述固定段的橫截面為方形，在所述固定段的端面有軸向的內(nèi)螺紋孔，用于將該垂直凸模7與上模板8固接。[0034]所述斜楔6有2個，均為塊狀。斜楔6的上表面為平面；斜楔6的下表面與一側(cè)表面相交處的直角加工成斜面，該斜面的傾斜角度β為45° 60°。傾斜角度為3的斜面。斜楔6的另一側(cè)表面中部有燕尾塊。所述滑塊4有2個，均為塊狀?；瑝K4的上表面為平面，且上表面與一側(cè)表面相交處的直角同樣加工成斜面，該斜面的傾斜角度α為45° 60°?；瑝K4的下表面中部有凸出的插塊，該插塊可安裝在下模板的滑槽內(nèi)。本實施例中，通過下模板2的凹槽及螺栓固定凹模I和擋板5 ;滑槽供滑塊4滑行。根據(jù)三通件為對稱結(jié)構(gòu)的特點，本實施例中的凹模I采用前后分模形式，即凹模I由對稱的前后兩半凹模組成，兩半凹模合模后形成直徑相等的主管型腔和支管型腔，且型腔均為三通件形。凹模I型腔的直徑與所成形三通件10的外徑相等。垂直凸模7通過上模板8中部的螺栓固定在上模板8的下表面。上模板8置于墊 塊9上，墊塊9置于斜楔6上，斜楔6與滑塊4之間通過斜面接觸。凸模由垂直凸模7和兩個水平凸模3組成。垂直凸模7和水平凸模3的工作段均呈圓柱形，并在端部倒圓角。工作時，水平凸模3在凹模I的主管型腔內(nèi)沿主管型腔軸線方向運動成形主管，該水平凸模3工作段的長度與三通件主管的深度相等，工作段的直徑與三通件主管的內(nèi)徑相等；垂直凸模7在凹模的支管型腔內(nèi)沿支管型腔軸線方向運動成形支管，該垂直凸模7工作段的長度與三通件支管的深度相等，工作段的直徑與三通件支管的內(nèi)徑相等。成形過程中由單向壓力機對上模板8加載，垂直凸模7隨上模板8向下運動，垂直擠壓工件10 ;墊塊9下行驅(qū)動斜楔6，斜楔6下端斜面所產(chǎn)生的水平分力推動滑塊4及水平凸模3運動，水平擠壓工件10。
權(quán)利要求1.一種用于成形三通件的模具，其特征在于，包括上模板、下模板、2個凹模、2個水平凸模、垂直凸模、2個滑塊、2個擋板、2個斜楔和2個墊塊；2個滑塊分別安裝在位于下模板上表面的兩端的滑塊槽內(nèi)；水平凸模位于2個滑塊之間，并且該水平凸模的外端與滑塊內(nèi)側(cè)表面配合；2個擋板分別位于2個滑塊的外側(cè)，并嵌裝入下模板上表面的擋板安裝槽內(nèi)；2個斜楔的斜面分別置于2個滑塊的斜面上，并且各斜楔側(cè)表面的燕尾塊插入擋板側(cè)表面的燕尾槽內(nèi)；2個墊塊的下表面分別安放在斜楔的上表面；上模板位于所述墊塊的上表面；2個凹模位于2個墊塊之間；2個凹?？酆蠟檎w并固緊，使2個凹模上的水平凹槽形成完整的主管型腔，2個凹模上的垂直凹槽形成完整的支管型腔；所述凹模的主管型腔的中心線與水平凸模的中心線重合；所述凹模的支管型腔的中心線與垂直凸模的中心線重合；2個水平凸模分別位于2個滑塊的內(nèi)側(cè)；垂直凸模固定在上模板下表面的中心。
2.如權(quán)利要求I所述一種用于成形三通件的模具，其特征在于，在下模板的中部有凹模插塊固定槽；在所述下模板上表面的兩端的滑塊槽的外側(cè)分別有擋板的安裝槽，該安裝槽的槽底分布有安裝孔。
3.如權(quán)利要求I所述一種用于成形三通件的模具，其特征在于，在凹模的一個表面有三通槽，該三通槽的水平槽為所成形管件主管的型腔，位于所述水平槽的中間并與該水平槽垂直貫通的垂直槽為所成形工件支管的型腔；所述主管型腔和支管型腔的直徑均與所成形管件的外徑相同；在凹模(I)的下表面有凸出的插塊。
4.如權(quán)利要求I所述一種用于成形三通件的模具，其特征在于，斜楔的下表面與一側(cè)表面相交處的直角加工成斜面，該斜面的傾斜角度P為45° 60° ;斜楔的另一側(cè)表面中部有燕尾塊。
5.如權(quán)利要求I所述一種用于成形三通件的模具，其特征在于，滑塊(4)的上表面為平面，且上表面與一側(cè)表面相交處的直角加工成斜面，該斜面的傾斜角度a為45° 60° ;滑塊(4)的下表面中部有凸出的插塊，該插塊能夠安裝在下模板的滑槽內(nèi)。
專利摘要一種用于成形三通件的模具，采用在單向壓力機上加載，通過斜楔、墊塊和滑塊的配合實施多個方向同時加載，實現(xiàn)了三通件在單向壓力機上的整體成形。本實用新型中，垂直凸模與上模板相連，上模板直接受載，水平凸模經(jīng)墊塊-斜楔-滑塊傳力驅(qū)動，實現(xiàn)了三通件的整體一次成形，簡化了工藝流程。當需要調(diào)節(jié)主支管長度或更改加載方式時，無需整體取出凹模、沖頭，單獨替換不同高度的墊塊或更換不同斜度的滑塊-斜楔即可，增加了設計的靈活性，縮短了工作時間。本實用新型減少了焊接和機加工過程，避免了焊縫腐蝕、切斷流線等缺陷，提高了構(gòu)件的可靠性，提高了材料的利用率，對加載環(huán)境要求低，具有操作簡單、方便，易實施的特點。
文檔編號B21D37/10GK202571011SQ201220180028
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者孫志超, 郭海龍, 楊合, 王江輝, 尹繼倫 申請人:西北工業(yè)大學