專利名稱：減壓式液壓脹形護(hù)環(huán)裝置的沖頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于減壓式液壓脹形護(hù)環(huán)裝置的沖頭(模具)。
護(hù)環(huán)是汽輪發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵零件，形狀雖然簡(jiǎn)單，但要求其殘余應(yīng)力低、不導(dǎo)磁，且具有很高的強(qiáng)度和較好的塑性。這個(gè)零件大都用奧氏體鋼制造，用冷變形強(qiáng)化工藝來(lái)提高它的強(qiáng)度，因此其造價(jià)特別大。
目前，國(guó)內(nèi)外強(qiáng)化護(hù)環(huán)的工藝主要有馬杠擴(kuò)孔法，球面模具擴(kuò)孔法，楔塊擴(kuò)孔法等?，F(xiàn)在，強(qiáng)化護(hù)環(huán)最先進(jìn)的工藝是采用減壓式液壓脹形來(lái)強(qiáng)化護(hù)環(huán)，這種強(qiáng)化護(hù)環(huán)工藝具有省力，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，生產(chǎn)率高，護(hù)環(huán)質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
減壓式液壓脹形生產(chǎn)護(hù)環(huán)工藝是中國(guó)東北重型機(jī)械學(xué)院劉助柏副教授首先提出來(lái)的，研制報(bào)告發(fā)表在《東北重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)》1979年第1-2期上，繼而進(jìn)行了工業(yè)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)性生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)，用減壓式液壓脹形生產(chǎn)護(hù)環(huán)在世界上獨(dú)此一家，以后，日本神戶制鋼所研制的減壓式液壓脹形裝置，是在我國(guó)減壓式液壓脹形后發(fā)展的一種形式。
沖頭(模具)是減壓式液壓脹形護(hù)環(huán)裝置的重要部件，在現(xiàn)有技術(shù)中使用的沖頭的外表面為直線型錐面，用直線型錐面為外表面的沖頭生產(chǎn)的護(hù)環(huán)存在質(zhì)量差、成品率較低等缺點(diǎn)，其原因主要是外表面為直線型錐面沖頭在設(shè)計(jì)時(shí)就未曾考慮減力柱和密封環(huán)的彈性壓縮，并且認(rèn)為液體是不可壓縮的，所以這種沖頭存在如下不可避免的缺點(diǎn);首先，當(dāng)上、下沖頭在壓機(jī)作用下，內(nèi)部液體壓力之建立較壓機(jī)加載滯后一定時(shí)間，即在護(hù)環(huán)彈性變形的最后階段不易建立高壓。其次，由于直線型錐面沖頭前段的錐角較大，在護(hù)環(huán)毛坯整體還處于彈性變形階段，而環(huán)坯的端部卻在沖頭的作用下，已經(jīng)達(dá)到了塑性變形階段，這樣就增加了形成喇叭口的趨勢(shì)。再次，由于環(huán)坯內(nèi)部液體沒(méi)有及時(shí)形成高壓，加之環(huán)坯端部已達(dá)到塑性變形階段，在上、下沖頭的作用下，環(huán)坯端部形成了附加硬化，在塑性變形強(qiáng)化的最后階段，毛坯端部的內(nèi)表面容易產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)部液體泄壓，形成喇叭口，嚴(yán)重的情況造成廢品。此外，直線型錐面沖頭在整個(gè)脹形過(guò)程中，開(kāi)始很長(zhǎng)階段，不噴霧模具表面得不到潤(rùn)滑，以后多余液本才噴霧，并且隨著行程的增加而增加，造成多余液體使用不合理。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)幾種新型線外表面沖頭，用上、下沖頭全為新型線外表面沖頭或其中一個(gè)沖頭為直線型外表面代替現(xiàn)有技術(shù)中使用的上、下沖頭都是直線型錐面沖頭，以克服上述直線型錐面沖頭存在的缺點(diǎn)。
使用這種新型線外表面沖頭，在護(hù)環(huán)脹形的開(kāi)始階段，使環(huán)坯內(nèi)部迅速建立高壓，實(shí)現(xiàn)環(huán)坯均勻脹形，從而提高護(hù)環(huán)的質(zhì)量和成品率。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明

圖1為折線型沖頭外表面曲線。
圖2為直線曲線型沖頭外表面曲線。
折線型沖頭外表面曲線，由三段直線組成，如圖1所示第一段直線錐角α0＝5～10°，錐面垂直高度小于單個(gè)沖頭進(jìn)入護(hù)環(huán)行程的三分之一。
第二段直線錐角α1＝tg-1[(d21-d2n)/2H0d1]，錐面垂直高度大于單個(gè)沖頭進(jìn)入護(hù)環(huán)行程的三分之一。
第三段直線錐角α2＝tg-1[(d22-d2n)/2H0d2]，錐面垂直高度大于單個(gè)沖頭進(jìn)入護(hù)環(huán)行程的三分之一。
式中d1-第一段脹形結(jié)束時(shí)毛坯的內(nèi)徑d2-第二段脹形結(jié)束時(shí)毛坯的內(nèi)徑dn-減力導(dǎo)向柱直徑H0-環(huán)坯脹形前高度直線曲線型沖頭外表面曲線，由一條直線和一條曲線組成，如圖2所示直線錐角α0＝5～10°，錐面垂直高度小于單個(gè)沖頭進(jìn)入護(hù)環(huán)行程的三分之一。
曲線Y＝H0/2ln[(r2-r2n)/(r21-r2n)]式中H0-環(huán)坯脹形前高度r1-直線段脹形結(jié)束時(shí)毛坯的內(nèi)半徑r-以后脹形每一瞬間毛坯的內(nèi)半徑rn-導(dǎo)向減力柱半徑將新型線沖頭進(jìn)行正火處理。
上、下沖頭外表面曲線可有不同組合a、上、下沖頭外表面可用同一折線型外表面。
b、上、下沖頭外表面可用同一直線曲線型外表面。
c、上(或下)沖頭外表面可用直線型外表面，下(或上)沖頭外表面可用折線型外表面。
d、上(或下)沖頭外表面可用直線型外表面，下(或上)沖頭外表面可用直線曲線型外表面。
e、上(或下)沖頭外表面可用折線型外表面，下(或上)沖頭外表面可用直線曲線型外表面。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的新型線沖頭，減小沖頭的理論錐面角度，這就保證了上、下沖頭在壓機(jī)作用下，沖頭進(jìn)入的體積彌補(bǔ)了液體的可壓縮性和減力柱的彈性變形體積，使之能迅速建立高壓，即保證了脹形開(kāi)始階段，實(shí)現(xiàn)均勻脹形。同時(shí)，避免了環(huán)坯端部引起的附加硬化及裂紋，防止了環(huán)坯內(nèi)部液體泄壓，從而使得護(hù)環(huán)正確成型，提高了護(hù)環(huán)的質(zhì)量和成品率。
權(quán)利要求
1.一種減壓式液壓脹形護(hù)環(huán)裝置的沖頭(模具)，其外表面曲線是直線，本發(fā)明的特征是1)沖頭的外表面曲線是折線型曲線，2)沖頭的外表面曲線是直線曲線型曲線，3)沖頭采用正火處理。
2.如權(quán)利要求1所述的減壓式液壓脹形護(hù)環(huán)裝置的沖頭，其特征是折線型沖頭外表面曲線由三段直線組成，第一段直線錐角α0＝5～10°，錐面垂直高度小于單個(gè)沖頭進(jìn)入護(hù)環(huán)行程的三分之一，第二段直線錐角α1＝tg-1[(d21-d2n)/2H0d1]，錐面垂直高度大于單個(gè)沖頭進(jìn)入護(hù)環(huán)行程的三分之一，第三段直線錐角α2＝tg-1[(d22-d2n)/2H0d2]，錐面高度大于單個(gè)沖頭進(jìn)入護(hù)環(huán)行程的三分之一，式中d1-第一段脹形結(jié)束時(shí)毛坯的內(nèi)徑d2-第二段脹形結(jié)束時(shí)毛坯哪誥 dn-減力導(dǎo)向柱直徑H0-環(huán)坯脹形前高度
3.如權(quán)利要求1所述的減壓式液壓脹形護(hù)環(huán)裝置的沖頭，其特征是直線曲線型沖頭外表面曲線由一條直線和一條曲線組成，直線錐角α0＝5～10°，錐面垂直高度小于單個(gè)沖頭進(jìn)入護(hù)環(huán)行程的三分之一，曲線Y＝H0/2·ln[(r2-r2n)/(r21-r2n)]式中r1-直線段脹形結(jié)束時(shí)毛坯的內(nèi)半徑r-以后脹形每一瞬間的毛坯的內(nèi)半徑rn-導(dǎo)向減力柱半徑H0-環(huán)坯脹形前高度
4.如權(quán)利要求1所述的減壓式液壓脹形護(hù)環(huán)裝置的沖頭，其特征是上下沖頭中至少有一個(gè)沖頭的外表面曲線為折線型曲線或直線曲線型曲線。
全文摘要
一種減壓式液壓脹形護(hù)環(huán)裝置中使用的新型線沖頭(模具)，其外表面曲線一種為折線型曲線，另一種為直線曲線型曲線。上、下沖頭可采用同一種新型線外表面曲線，也可以相互交換使用，還可以和直線型沖頭交換使用。沖頭采用正火處理，降低了模具的材料與熱處理費(fèi)用，消除了模具的淬裂，解決了脹形出現(xiàn)的喇叭口等問(wèn)題，提高了護(hù)環(huán)脹形強(qiáng)化的質(zhì)量和成品率。
文檔編號(hào)B21D26/02GK1034153SQ8910015
公開(kāi)日1989年7月26日 申請(qǐng)日期1989年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月16日
發(fā)明者劉助柏 申請(qǐng)人:東北重型機(jī)械學(xué)院