帶直段厚壁半球封頭的組合式沖頭裝置的制作方法

文檔序號:18232343發布日期:2019-07-20 01:34
帶直段厚壁半球封頭的組合式沖頭裝置的制作方法

本發明屬于沖壓領域,具體的是帶直段厚壁半球封頭的組合式沖頭裝置。



背景技術:

大型厚壁半球形封頭是石油、化工、鍋爐以及核電等壓力容器設備的重要零件之一,隨著這些設備設計要求的提高,對封頭的要求也相應的提高,為保證此類關鍵設備的穩定安全,封頭采用熱拉伸整體成形的方式進行制造。

目前熱拉伸整體成形厚壁半球封頭的模具如圖1所示,主要包括整體沖頭6、拉伸圈、墊圈5等,該種結構沖頭采用整體設計,封頭熱拉伸成形后直段部位脫模困難的問題,即使采取在沖頭成形封頭直段部位設置一定的錐度、成形前沖頭噴涂潤滑劑等措施也同樣不能有效解決,需要放置一段時間才能順利將封頭脫模,嚴重的甚至始終無法脫模,導致生產效率降低和材料浪費。



技術實現要素:

本發明所要解決的技術問題是提供一種帶直段厚壁半球封頭的組合式沖頭裝置,利于脫模。

本發明采用的技術方案是:帶直段厚壁半球封頭的組合式沖頭裝置,包括芯模和球形模具;所述球形模具包括N塊模具單元,各塊模具單元均包括外側成型面和內側模腔面;N塊模具單元環繞球形模具的中軸線布置,且外側成型面包圍形成球形模具的外表面,內側模腔面包圍形成錐形的模腔;

所述芯模包括芯體,所述芯體與模腔相適配,所述芯體與模具單元沿模腔軸向活動配合,所述芯體與各模具單元之間設置有連接結構,芯體與各模具單元經所述連接結構活動連接,并由所述連接結構作為芯體與模具單元軸向運動的限位結構,以及各模具單元徑向運動的驅動結構。

進一步的,所述連接結構包括設置于模具單元的吊板和設置于芯模的吊耳;所述吊板設置于外側成型面和內側模腔面之間,所述吊耳設置于芯體外周;在吊板上設置有長圓孔,所述長圓孔向上延伸并向模具單元重心的外側傾斜,且長圓孔的兩圓心之間的水平距離為δ

/2,;在吊耳上設置有吊孔;所述吊孔與長圓孔之間設置有銷軸,所述銷軸沿長圓孔長度方向與長圓孔活動配合,且各模具單元以銷軸為中心與芯體轉動配合連接。

進一步的,所述模具單元的外側成型面與內側模腔面包圍形成中空區域,所述吊板位于中空區域內,并與外側成型面及內側模腔面連接成一體。

進一步的,沿模具單元的環向,各模具單元的兩端均設置有支撐板,所述支撐板位于中空區域內,并與外側成型面及內側模腔面連接成一體,且位于模具單元兩端的支撐板關于吊板對稱。

進一步的,所述芯體由上至下依次包括呈圓柱形的圓柱段、呈圓錐形的圓錐段和球形的圓球段;

所述支撐板和吊板均包括與模腔相鄰的內側面,所述內側面為與芯體的圓柱段適配的弧面。

進一步的,所述芯體為一體成型件,由上至下依次包括呈圓柱形的圓柱段、呈圓錐形的圓錐段和球形的圓球段;所述吊耳安裝于圓柱段的外周。

進一步的,所述圓柱段與圓錐段的過渡面到吊孔中心的豎直距離為H1;所述長圓孔的兩圓心的豎直距離為H1。

進一步的,在芯體的頂端設置有底座;所述吊孔的圓心至底座底面的垂直距離為H0;所述長圓孔位于上方的圓心與吊板上端面的垂直距離為H0。

進一步的,所述N等于3。

進一步的,在球形模具底部的中心設置有由模腔貫通外側成型面的定位孔。

本發明的有益效果是:本發明,通過球形模具按模具單元分塊設置,芯體與模具單元圍成的模腔活動配合,使得芯體沿模腔軸向下壓時,各模具單元沿徑向外擴張,球形模具的直徑變大,實現封頭鍛件成形;芯體提起時,各模具單元沿徑向內收,球形模具的外表面與半球封頭的內表面之前產生間隙,球形模具已與封頭鍛件內表面脫離,便于脫模。

通過吊耳和吊板實現模具單元與芯模的組裝,并通過其上吊孔、長圓孔以及銷軸采用偏移重心設置,實現了依靠重力作用實現球形模具的直徑變小,不需要動力源輸入。

球形模具按模具單元分塊設置,且模具單元的中空區域的設置,相比以往實心沖頭重量大大減輕。

附圖說明

圖1為現有技術結構示意圖;

圖2為本發明結構示意圖;

圖3為芯模結構示意圖;

圖4為圖3的仰視圖;

圖5為圖4的A-A剖視圖;

圖6為模具單元結構示意圖;

圖7為圖6的俯視圖;

圖8為圖7的A-A剖視圖;

圖9為圖8的B處局部放大圖;

圖10為本發明下壓狀態示意圖;

圖11為本發明提起狀態示意圖。

圖中,芯模1、芯體11、圓柱段111、圓錐段112、圓球段113、底座12、吊耳13、吊孔131、球形模具2、模具單元21、外側成型面211、內側模腔面212、模腔213、吊板22、長圓孔221、支撐板23、內側面231、定位孔24、銷軸3、封頭鍛件4、墊圈5、沖頭6。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明如下:

帶直段厚壁半球封頭的組合式沖頭裝置,如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8所示,包括芯模1和球形模具2;所述球形模具2包括N塊模具單元21,各塊模具單元21均包括外側成型面211和內側模腔面212;N塊模具單元21環繞球形模具2的中軸線布置,且外側成型面211包圍形成球形模具2的外表面,內側模腔面212包圍形成錐形的模腔213;

所述芯模1包括芯體11,所述芯體11與模腔213相適配,所述芯體11與模具單元21沿模腔213軸向活動配合,所述芯體11與各模具單元21之間設置有連接結構,芯體11與各模具單元21經所述連接結構活動連接,并由所述連接結構作為芯體11與模具單元21軸向運動的限位結構,以及各模具單元21徑向運動的驅動結構。

本發明,球形模具2通過N塊模具單元21環繞球形模具2的中軸線布置而成,N塊模具單元21的外側成型面211包圍形成球形模具2的外表面,該外表面與待成型的封頭鍛件4的內表面尺寸以及形狀相同,包括與封頭鍛件4直段相適配的圓環段和與封頭鍛件4球形狀適配的球形段。

內側模腔面212包圍形成錐形的模腔213,模腔213與芯模1的芯體11相適配,即芯體11插接于模腔213內,形成完整的沖頭。沿模腔213軸向向下驅動芯體11時,由于芯體11錐形與模腔213的錐形構造,各模具單元21向外擴張,此時,球形模具2的外表面的球形段的球面直徑與封頭鍛件4內徑相等,球形模具2的外表面用于半球封頭的成型;沿模腔213軸向向上驅動芯體11時,在連接結構的帶動下,各模具單元21沿內收縮,此時,球形模具2的外表面與半球封頭的內表面之前產生間隙,球形模具2已與封頭鍛件4內表面脫離,便于脫模。

連接結構可以為鉸鏈、螺栓以及掛鉤等任意能夠將模具單元21與芯模1組裝在一起的結構,最優的,所述連接結構包括設置于模具單元21的吊板22和設置于芯模1的吊耳13;所述吊板22設置于外側成型面211和內側模腔面212之間,所述吊耳13設置于芯體11外周;如圖9所示,在吊板22上設置有長圓孔221,所述長圓孔221向上延伸并向模具單元21重心的外側傾斜,且長圓孔221的兩圓心之間的水平距離為δ/2,;在吊耳13上設置有吊孔131;所述吊孔131與長圓孔221之間設置有銷軸3,所述銷軸3沿長圓孔221長度方向與長圓孔221活動配合,且各模具單元21以銷軸3為中心與芯體11轉動配合連接。

通過吊耳13和吊板22的設置,便于模具單元21與芯模1的組裝,使模具單元21與芯模1成一各組合整體,且吊耳13與吊板22結構簡單,制作容易,占用空間小。吊板22設置于外側成型面211和內側模腔面212之間,不占用模具單元21外部空間,不會增大球形模具2的外圍尺寸,使球形模具2的結構更緊湊。最重要的是,吊板22上向上向重心外側傾斜的長圓孔221以及吊耳13上銷軸3的設置,使得上提芯體11時,銷軸3由長圓孔221的下端移動至長圓孔221的上端,模具單元21處于懸掛于芯體11的狀態,此時由于模具單元21與芯體11掛接的位置沿徑向向外推移δ/2的水平距離,使得模具單元21在重力的作用下沿銷軸3旋轉,從而沿徑向向內收縮δ/2的距離,而不需要外部動力源輸入。

優選的,所述模具單元21的外側成型面211與內側模腔面212包圍形成中空區域,所述吊板22位于中空區域內,并與外側成型面211及內側模腔面212連接成一體。

模具單元21的外側成型面211與內側模腔面212包圍形成中空區域,與傳統實心沖頭相比,其重量大大減輕。同時,中空區域為吊板22的安裝創造空間,保證了模具單元21的結構緊湊性。

為了增大相鄰模具單元21的接觸面,使得各模具單元21向內收縮后圍成的球形模具的準確度高,優選的,沿模具單元21的環向,各模具單元21的兩端均設置有支撐板23,所述支撐板23位于中空區域內,并與外側成型面211及內側模腔面212連接成一體,且位于模具單元21兩端的支撐板23關于吊板22對稱。

支撐板23增加了相鄰模具單元21的接觸面積,使得在各模具單元21內收的過程中,各模具單元21發生錯縫的程度降低。而各模具單元21兩端的支撐板23關于吊板22對稱,使模具單元21的重心沿其環向位于中部位置,避免了模具單元21向其旁側傾斜。

優選的,所述芯體11為一體成型件,由上至下依次包括呈圓柱形的圓柱段111、呈圓錐形的圓錐段112和球形的圓球段113。

芯體11為一體成型件,能有效保證芯體11尺寸的精確度。芯體11的圓錐段112的設置,使得芯體11壓下時能夠為模具單元21提供水平移動的動力。芯體11的圓錐段112與模具單元21的內側模腔面212配合,起到導向傳力的作用,使得芯體11壓下時,芯體11的圓錐段112推動模具單元21沿徑向向外擴張。而圓柱段111為吊耳13的安裝創造有利條件。

而支撐板23和吊板22的內側面231為與芯體11的圓柱段111適配的弧面,如圖10和圖11所示,當模具單元21的重心靠近芯體11時,在重力作用下內側面231與芯體11的圓柱段111實現自然貼合,此時芯體11的圓錐段112與模腔213分離,當芯體壓下H0距離時,芯體11的圓錐段112與模腔213貼合,內側面231與芯體11的圓柱段111實現分離,間隙為δ/2,實現外側成型面211徑向向外移動δ/2;當芯體提起H0距離時,內側面231在重力作用下與芯體11的圓柱段111實現自然貼合,外側成型面211沿徑向向內移動δ/2,外側成型面211與封頭鍛件4出現間隙δ/2,實現脫模。

所述吊孔131位于所述圓柱段111與圓錐段112的過渡面的上方,且所述圓柱段111與圓錐段112的過渡面到吊孔131中心的豎直距離為H1;所述長圓孔221的兩圓心的豎直距離為H1。使得芯體11豎直運動盡可能少的距離,便能達到模具單元21在重力的作用下內收的目的。

在芯體11的頂端設置有底座12;所述吊孔131的圓心至底座12底面的垂直距離為H0;所述長圓孔221位于上方的圓心與吊板22以及支撐板23上端面的垂直距離為H0。

該結構,使得芯體11下壓到位后,底座12支撐于支撐板23和吊板22共同支撐芯體11,保證了對芯體11支撐的穩定可靠性。同時,底座12的設置,便于與提供壓力的壓力機連接。

球形模具2可以由4塊或者更多塊模具單元21組成,但是,為了便于加工與使用,優選的,所述球形模具2由3塊相同的模具單元21環繞球形模具2的中軸線組合而成。

為了對球形模具2起到定位作用,避免該組合式沖頭裝置偏離坯料中心,優選的,在球形模具2底部的中心設置有由模腔213貫通外側成型面211的定位孔24。具體使用時,可以先用定位銷安裝至定位孔24與坯料中心,將球形模具2與坯料的相對位置鎖定,然后進行沖壓成型。

再多了解一些
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