大型板制单焊缝三通成形工艺方法及成形装置制造方法及图纸

一种大型板制单焊缝三通成形工艺方法及成形装置，其工艺方法主要是：以板坯作为原材料，精确下料；依次经过胀形(或拉深)和反拉深成形得到宽法兰筒形件，其中直筒部分作为三通支管；经U型截面成形和O型截面成形，将法兰部分成形为三通主管，同时对支管圆角部分进行整形；将主管焊合；切除支管的圆角及底部区域；切除主管两端多余材料，即可得到合格的单焊缝等径三通管件。为实现上述方法又设计出与其配套的装置。采用本发明专利技术获得的三通产品仅在主管背部存在一条焊缝，主管与支管过渡圆滑，改善了介质的流通性；所用坯料为板料，模具简单，成形设备要求低，可成形大型三通件；无需加热，管坯组织均匀，能源消耗少，材料利用率高，降低了产品成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大型板制三通的模压成形方法及成形装置。
技术介绍
大型三通主要用于油气输送管道中主干线与支线的连接处。按照支管直径D2和主管直径D1的关系，可将其分为小异径比(D2/D1≤2/3)三通和大异径比(2/3<D2/D1≤1)三通。特殊的，当D2/D1＝1时，主管与支管直径相等，即等径三通。大型三通的成形方法主要有铸造、焊接、液压成形和挤压成形等。铸造三通的内部缺陷较严重；焊接三通焊缝区域的冲击韧性较差；液压成形三通的最大成形三通管径较小；挤压三通的壁厚减薄较严重。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种壁厚均匀、焊缝数量少、成形质量稳定的大型板制单焊缝三通成形工艺方法及成形装置。本专利技术的方法主要是：以板坯作为原材料，精确下料；依次经过胀形(或拉深)和反拉深成形得到宽法兰筒形件，其中直筒部分作为三通支管；经U型截面成形和O型截面成形，将法兰部分成形为三通主管，同时对支管圆角部分进行整形；将主管焊合；切除支管的圆角及底部区域；切除主管两端多余材料，即可得到合格的单焊缝等径三通管件。为实现上述方法又设计出与其配套的装置。一、对于小异径比(支管直径D2和主管直径D1的比值D2/D1≤2/3)大型板制单焊缝三通：(一)本专利技术的方法之一具体如下：1.下料(1)确定坯料形状：坯料形状为矩形，长L＝π(D1-t)+(10～20)mm，宽D＝C+(100～200)mm。其中，D1为主管直径，t为三通壁厚，C为主管长度。(2)下料：选取与产品三通管件材质和壁厚相同的板坯作为原材料，按照计算所得矩形板料尺寸进行切割机下料。2.加工坡口将下好的坯料装卡在机床上，通过刀具与坯料的相对运动加工出坯料两短边段横截面要求的坡口尺寸。3.支管成形(1)胀形：将坯料放在凹模Ⅰ上，通过定位销定位，使坯料中心线与凹模中心线对齐。凸模Ⅰ与上模板通过螺钉联接，上模板通过现有技术与压机横梁相连。胀形过程中，首先由压边圈施加力将坯料压住，随后凸模Ⅰ将坯料压入凹模Ⅰ，待凸模球冠完全进入凹模，即胀形高度为H1时，停止成形，获得支管预成形坯。(2)反拉深将支管预成形坯放在凹模Ⅱ上，通过球头定位杆定位，使球冠中心线与凹模中心线对齐。凸模Ⅱ与上模板通过螺钉联接，上模板通过现有技术与压机横梁相连。反拉深成形过程中，凸模Ⅱ将坯料压入凹模Ⅱ，拉深高度达到H2＝M-D1/2+rd2时，停止成形，获得支管成形坯。4.主管成形(1)U型截面成形：将支管成形坯放在凹模III上，通过定位销定位，使坯料中心线与凹模中心线对齐。凹模III与下模板通过螺钉联接，下模板上设有与现有技术相同的与压机工作台相连的机构。该成形步骤与反拉深成形共用凸模Ⅱ。凸模Ⅱ压下，将支管成形坯压入凹模III，平面凸缘部分形成U型主管坯。(2)O型截面成形将凹模III内的两块垫块卸下，将U型主管坯置于凹模内。凸模III与上模板通过螺钉联接，上模板通过现有技术与压机横梁相连。滑块带动凸模III压下，将U型主管坯压制成O型主管坯，制得三通管坯。5.焊接将三通管坯的主管背部开口处用焊机焊合，焊缝为位于主管底部的一条纵向焊缝。5.切除余料将三通管坯主管两端以及支管端部多余的坯料用切割机切除，并按三通规格要求加工端面后即可得到合格的三通零件。(二)成形模具1、支管成形模具(1)胀形模具：凸模I为底板下面设有与其垂直相连的圆头柱体，该圆头柱体的自由端为球冠，球冠直径为Dp1＝D2/m-2z (1)其中，D2为支管直径；m为拉深系数，查阅设计手册确定；z为凸模Ⅰ与凹模Ⅰ的间隙z＝(1-1.1)t。球冠高度为 H 1 = 4 t + 2.24 t 2 + D 2 M - 0.5 D 1 D 2 + 0.56 D 2 t - 2.28 D 2 t / m - - - ( 2 ) ]]>其中，M为支管高度。与凸模对应的凹模Ⅰ为设有中心通孔的矩形板块，中心通孔的直径为Dd1＝D2/m，该凹模Ⅰ的中心通孔与顶面设圆角，该圆角半径为rd1＝(3-5)t。(2)反拉深模具：凸模II为底板下面设有与其垂直相连的U型体，该U型体是由立方体与半圆柱体相连组成的几何体，该U型型面半径r＝D1/2,宽b1＝D2-2z；圆角半径为rp2＝(3-5)t。U型体下端中部设有与其连为一体的平头圆柱体，其直径为Dp2＝D2-2z。与凸模II对应的凹模Ⅱ为设有中心通孔的矩形板块，中心通孔的直径为为Dd2＝D2，该凹模Ⅱ的中心通孔与顶面设圆角，该圆角半径为rd2＝(3-5)t。2、主管成形模具(1)U型截面成形模具：主管成形U型截面成形模具的凸模结构与凸模II相同，共用。凹模III为型面尺寸与三通外壁型面尺寸相同两端敞开且开口向上的U型槽体，该U型槽体的半圆柱形底面中部设与支管对应的通孔，U型槽体的两个竖直壁内设与其平行的开口槽，开口槽内设有与其对应的垫块，垫块通过螺钉与凹模III联接，两垫块间距b2＝D1。(2)O型截面成形模具：凸模III为两端敞开且开口向下的U型槽体，该U型槽体的半圆柱形底面即型面尺寸与三通主管外壁型面尺寸相同。与凸模III对应的凹模与U型截面成形凹模III结构相同，但不加垫块。二、对于大异径比(支管直径D2和主管直径D1的比值2/3<D2/D1≤1)大型板制单焊缝三通：(一)本专利技术的方法之二具体如下：1.下料(1)确定坯料形状：以宽法兰筒形件作为反算模型，利用DYNAFORM软件自带的BSE(板料尺寸计算)功能将其展开，得到合理的坯料尺寸。宽法兰筒形件的特征在于法兰长度为L＝π(D1-t)+(10～20)mm，宽度为D＝C+(100～200)mm,直壁筒的直径为d＝D2/m，高度H2＝M-D1/2+rd。其中，D1为主管直径；t为三通壁厚；C为主管长度；D2为支管直径；m为拉深系数，查阅设计手册确定；M为支管高度，rd为圆角半径，rd＝(3-5)t。(2)下料：选取与产品三通管件材质和壁厚相同的板坯作为原材料，按照反算坯料形状及尺寸进行切割机下料。2.加工坡口将下好的坯料装卡在机床上，通过刀具与坯料的相对运动加工出坯料两短边段横截面要求的坡口尺寸。3.支管成形(1)拉深：将坯料放在凹模Ⅳ上，通过定位销定位，使坯料中心线与凹模中心线对齐。凸模Ⅳ与上模板通过螺钉联接，上模板通过现有技术与压机横梁相连。拉深过程中，首先由压边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型板制单焊缝三通成形工艺方法，其特征在于：对于小异径比即支管直径D2和主管直径D1的比值D2/D1≤2/3的大型板制单焊缝三通，具体步骤如下：(1)下料：选取与产品三通管件材质和壁厚相同的板坯作为原材料，按照计算所得矩形板料尺寸进行切割机下料；(2)加工坡口：通过刀具与坯料的相对运动加工出坯料两短边段横截面要求的坡口尺寸；(3)支管成形：a.胀形：将坯料放在凹模Ⅰ上，使坯料中心线与凹模中心线对齐，首先由压边圈施加力将坯料压住，随后凸模Ⅰ将坯料压入凹模Ⅰ，待凸模球冠完全进入凹模即胀形高度为H1时，停止成形，获得支管预成形坯；b.反拉深：将支管预成形坯放在凹模Ⅱ上，使球冠中心线与凹模中心线对齐，凸模Ⅱ将坯料压入凹模Ⅱ，拉深高度达到H2＝M‑D1/2+rd2时，停止成形，获得支管成形坯；(4)主管成形a.U型截面成形：将支管成形坯放在凹模Ⅲ上，使坯料中心线与凹模中心线对齐，凸模Ⅱ压下，将支管成形坯压入凹模Ⅲ，平面凸缘部分形成U型主管坯；b.O型截面成形：将凹模Ⅲ内的两块垫块卸下，将U型主管坯置于凹模内，滑块带动凸模Ⅲ压下，将U型主管坯压制成O型主管坯，制得三通管坯；(5)焊接：将三通管坯的主管背部开口处焊合，形成一条纵向焊缝；(6)切除余料：按三通规格要求加工端面后即可得到合格的三通零件。...

【技术特征摘要】
1.一种大型板制单焊缝三通成形工艺方法，其特征在于：对于小异径比即支管直径D2和主管直径D1的比值D2/D1≤2/3的大型板制单焊缝三通，具体步骤如下：(1)下料：选取与产品三通管件材质和壁厚相同的板坯作为原材料，按照计算所得矩形板料尺寸进行切割机下料；(2)加工坡口：通过刀具与坯料的相对运动加工出坯料两短边段横截面要求的坡口尺寸；(3)支管成形：a.胀形：将坯料放在凹模Ⅰ上，使坯料中心线与凹模中心线对齐，首先由压边圈施加力将坯料压住，随后凸模Ⅰ将坯料压入凹模Ⅰ，待凸模球冠完全进入凹模即胀形高度为H1时，停止成形，获得支管预成形坯；b.反拉深：将支管预成形坯放在凹模Ⅱ上，使球冠中心线与凹模中心线对齐，凸模Ⅱ将坯料压入凹模Ⅱ，拉深高度达到H2＝M-D1/2+rd2时，停止成形，获得支管成形坯；(4)主管成形a.U型截面成形：将支管成形坯放在凹模Ⅲ上，使坯料中心线与凹模中心线对齐，凸模Ⅱ压下，将支管成形坯压入凹模Ⅲ，平面凸缘部分形成U型主管坯；b.O型截面成形：将凹模Ⅲ内的两块垫块卸下，将U型主管坯置于凹模内，滑块带动凸模Ⅲ压下，将U型主管坯压制成O型主管坯，制得三通管坯；(5)焊接：将三通管坯的主管背部开口处焊合，形成一条纵向焊缝；(6)切除余料：按三通规格要求加工端面后即可得到合格的三通零件。2.根据权利要求1所述的大型板制单焊缝三通成形工艺方法，其特征在于： 确定坯料形状：坯料形状为矩形，长L＝π(D1-t)+(10～20)mm，宽D＝C+(100～200)mm，其中，D1为主管直径，t为三通壁厚，C为主管长度。3.权利要求1所述的大型板制单焊缝三通成形工艺方法的成形装置，其特征在于：1)支管成形模具(1)胀形模具：凸模I为底板下面设有与其垂直相连的圆头柱体，该圆头柱体的自由端为球冠，与凸模对应的凹模Ⅰ为设有中心通孔的矩形板块，中心通孔的直径为Dd1＝D2/m，该凹模Ⅰ的中心通孔与顶面设圆角，该圆角半径为rd1＝(3-5)t；(2)反拉深模具：凸模II为底板下面设有与其垂直相连的U型体，该U型体是由立方体与半圆柱体相连组成的几何体，该U型型面半径r＝D1/2,宽b1＝D2-2z；圆角半径为rp2＝(3-5)t，U型体下端中部设有与其连为一体的平头圆柱体，其直径为Dp2＝D2-2z，与凸模II对应的凹模Ⅱ为设有中心通孔的矩形板块，中心通孔的直径为为Dd2＝D2，该凹模Ⅱ的中心通孔与顶面设圆角，该圆角半径为rd2＝(3-5)t；2)主管成形模具⑴U型截面成形模具：主管成形U型截面成形模具的凸模结构与凸模II相同，共用；凹模III为型面尺寸与三通外壁型面尺寸相同两端敞开且开口向上的U型槽体，该U型槽体的半圆柱形底面中部设与支管对应的通孔，U型槽体的两个竖直壁内设与其平行的开口槽，开口槽内设有与其对应的垫块，垫块通过螺钉与凹模III联接，两垫块间距b2＝D1；⑵O型截面成形模具：凸模III为两端敞开且开口向下的U型槽体，该U型槽体的半圆柱形底面即型面尺寸与三通主管外壁型面尺寸相同；与凸模Ⅲ对应的凹模与U型截面成形凹模III结构相同，但不加垫块。4.根据权利要求3所述的大型板制单焊缝三通成形工艺方法的成形装置，其特征在于：球冠直径为Dp1＝D2/m-2z (1)其中，D2为支管直径；m为拉深系数，查阅设计手册确定；z为凸模Ⅰ与凹模Ⅰ的间隙z＝(1-1.1)t，球冠高度为其中，M为支管高度。5.一种大型板制单焊缝三通成形工艺方法，其特征在于：对于大异径比即支...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军，王春鸽，曹宏强，张春雨，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13