專利名稱：一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模具成型領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具及其制作方法。
背景技術(shù)：
環(huán)狀異形弧面段應(yīng)用于多種機(jī)械結(jié)構(gòu)中，其中水電外配水環(huán)是燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的重要組成部分，見附圖4，類似錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，本體為55mm厚鋼板，以兩異向弧相切形成的曲線為母線圍繞某一中心軸旋轉(zhuǎn)360度形成的回轉(zhuǎn)體。以往這種異形弧面段的成型多是采用鑄造數(shù)控精加胎具分8瓣熱壓成型，熱壓成型后焊接而成，考慮焊接變形及焊后·保證適量的加工余量且不允許減薄，對(duì)此類異形弧面段的成型精度要求非常嚴(yán)格。鑄造胎具大而笨重，耗用材料多，精密機(jī)加后的胎具每套重約40噸，另外壓型面的精加工必須采用三維數(shù)控機(jī)床，加工費(fèi)用高，制作時(shí)間長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具及其制作方法，以焊接的方法制作熱壓胎具，滿足外配水環(huán)異形弧面段成型精度的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具，對(duì)應(yīng)45°異形弧面，包括上胎和下胎，所述上胎包括上蓋板、端板一、端板二、上壓弧面圍板以及上胎定位筋板，多于四塊的上胎定位筋板沿異形弧面徑向均勻設(shè)置在上蓋板和上壓弧面圍板之間，相鄰上胎定位筋板最大距離不大于200mm,上胎定位筋板的兩端分別設(shè)有端板一和端板二 ；所述下胎包括下蓋板、端板三、端板四、下壓弧面圍板以及下胎定位筋板，下胎定位筋板沿異形弧面徑向均勻設(shè)置在下蓋板和下壓弧面圍板之間，下胎定位筋板的兩端分別設(shè)有端板三和端板四。所述上胎定位筋板與下胎定位筋板分布的角度不少于48°，數(shù)量相同并且位置--對(duì)應(yīng)。所述上胎定位筋板與下胎定位筋板上分別設(shè)有2 3個(gè)直徑Φ 60 90mm的排氣孔。所述上胎定位筋板與下胎定位筋板最窄處寬度均為60 100mm。一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具的制作方法，包括如下步驟I)上胎定位筋板與下胎定位筋板尺寸計(jì)算根據(jù)需要熱壓成型的環(huán)狀異形弧面段尺寸確定各塊上胎定位筋板與下胎定位筋板尺寸；2)板厚修正處理步驟I)中上胎定位筋板與下胎定位筋板寬度取其位于與之相鄰的蓋板和壓弧面圍板最短距離，使得組對(duì)過程中上胎定位筋板與上蓋板、下胎定位筋板與下蓋板接觸端形成自然坡口；
3)組對(duì)焊接先將上蓋板與端板二按要求角度及位置組裝好，在上蓋板和端板二上作出各上胎定位筋板的精確位置的記號(hào)，并由中間向兩側(cè)依次組對(duì)各上胎定位筋板，然后組對(duì)端板一，采用從中間向兩側(cè)的焊接順序進(jìn)行對(duì)稱施焊；將下蓋板與端板三按要求角度及位置組裝好，在下蓋板和端板三上作出各下胎定位筋板的精確位置的記號(hào)，并由中間向兩側(cè)依次組對(duì)各下胎定位筋板，然后組對(duì)端板四，采用從中間向兩側(cè)的焊接順序進(jìn)行對(duì)稱施焊；4)上/下壓弧面圍板的組裝步驟3)焊接完畢后，取兩塊與壓型母板外形尺寸相符的20 25mm厚鋼板將壓型母板夾在中間固定并焊牢固，加熱至1100 1150°C后一起壓成型，檢查上壓弧面圍板與上胎定位筋板、下壓弧面圍板與下胎定位筋板貼合緊密后，分別將上壓弧面圍板與上胎定位筋板、下壓弧面圍板與下胎定位筋板焊接牢固，貼合面采用塞焊固定；5)制作立體樣板，控制成型精度采用5 8mm厚鋼板數(shù)控切割母板成型后的不同方向凈切割邊緣曲線樣板，并在試壓母板上組裝固定焊成立體樣板，用于正式壓型后精度檢查及凈料切割。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是焊接胎具比鑄造成型胎具節(jié)約了大量材料及精加工費(fèi)用，并且通過嚴(yán)格控制胎具制作精度，采用立體樣板檢查，很好地確保了異形弧面的成型精度，100%—次壓形合格，使瓣與瓣之間的縱縫組對(duì)錯(cuò)邊量< 2mm，焊后加工余量控制在±5_之內(nèi)，很好地滿足了圖紙及相關(guān)技術(shù)質(zhì)量要求。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中的A-A剖視圖；圖3是本發(fā)明立體樣板結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是水電外配水環(huán)異形弧面母線截面示意圖。圖中1-上蓋板2-端板一 3-端板二 4-上壓弧面圍板5-上胎定位筋板6-下蓋板 7-端板三 8-端板四9-下壓弧面圍板10-下胎定位筋板11-排氣孔12-邊緣曲線樣板13-鋼管14-壓型母板
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明見圖1，是本發(fā)明一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，包括上胎和下胎，對(duì)應(yīng)于45°異形弧面，上胎包括上蓋板I、端板一 2、端板二 3、上壓弧面圍板4以及上胎定位筋板5，多于4塊的上胎定位筋板5沿異形弧面徑向均勻設(shè)置在上蓋板I和上壓弧面圍板4之間，上胎定位筋板5的兩端分別設(shè)有端板一 2和端板二 3 ;下胎包括下蓋板6、端板三
7、端板四8、下壓弧面圍板9以及下胎定位筋板10，多于4塊的下胎定位筋板10沿異形弧面徑向均勻設(shè)置在下蓋板6和下壓弧面圍板9之間，下胎定位筋板10的兩端分別設(shè)有端板三7和端板四8。該水電外配水環(huán)異形弧面段焊接胎具的制作方法，包括如下步驟
I)上胎定位筋板與下胎定位筋板尺寸計(jì)算上胎定位筋板5與下胎定位筋板10根據(jù)所需要熱壓成型的外配水環(huán)異形弧面弧段尺寸確定，為保證壓型精度，上胎定位筋板5與下胎定位筋板10的高度方向兩端留60 90mm余量，外配水環(huán)異形弧面段360°圓周分8瓣壓成型，每瓣45°，上胎定位筋板5與下胎定位筋板10分布范圍保證大于48°，相鄰上胎定位筋板5與下胎定位筋板10間距(200mm，上胎定位筋板5與下胎定位筋板10的數(shù)量確定為各15塊，上胎定位筋板5與下胎定位筋板10數(shù)量相同且位置一一對(duì)應(yīng)；上胎定位筋板5與下胎定位筋板10寬度盡量窄，即胎具高度盡可能小，上胎定位筋板5與下胎定位筋板10最窄處寬度均為60 100mm，使胎具有足夠的整體剛度和穩(wěn)定性，上胎定位筋板5與下胎定位筋板10上分別設(shè)有2 3個(gè)直徑Φ 60 90mm的排氣孔11， 這樣有利于熱量及時(shí)疏散，避免壓型時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，胎具內(nèi)聚集熱量導(dǎo)致胎具變形，影響壓型精度，壓型時(shí)可將壓型母板14包含在胎具內(nèi)，避免母板露出胎具外側(cè)部位壓型精度不夠。
2)板厚修正處理見圖2，上胎定位筋板5與下胎定位筋板10寬度取其位于與之相鄰的蓋板和壓弧面圍板之間最短距離，即下胎定位筋板寬度以板厚靠中心線側(cè)尺寸為準(zhǔn)，上胎定位筋板寬度以板厚背向中心線側(cè)尺寸為準(zhǔn)，這樣在組對(duì)過程中上胎定位筋板5與上蓋板I、下胎定位筋板10與下蓋板6接觸端就會(huì)形成不同角度的自然坡口，以確保焊縫質(zhì)量及胎具精度；3)組對(duì)焊接先將上蓋板I與端板二 3按要求角度及位置組裝好，在上蓋板I和端板二 3上作出各上胎定位筋板5的精確位置的記號(hào)，并由中間向兩側(cè)依次組對(duì)各上胎定位筋板5，然后組對(duì)端板一 2，采用從中間向兩側(cè)的焊接順序進(jìn)行對(duì)稱施焊，注意控制焊接變形；將下蓋板6與端板三7按要求角度及位置組裝好，在下蓋板6和端板三7上作出各下胎定位筋板10的精確位置的記號(hào)，并由中間向兩側(cè)依次組對(duì)各下胎定位筋板10，然后組對(duì)端板四8，采用從中間向兩側(cè)的焊接順序進(jìn)行對(duì)稱施焊，注意控制焊接變形；4)上/下壓弧面圍板的組裝步驟3)焊接完畢后，取兩塊與壓型母板14外形尺寸相符的15 20mm厚鋼板將壓型母板14夾在中間固定并焊牢固，放入加熱爐中加熱，加熱至1100 1150°C后一起放入上胎和下胎中間壓成型，檢查上壓弧面圍板4與上胎定位筋板5、下壓弧面圍板9與下胎定位筋板10貼合緊密后，分別將上壓弧面圍板4與上胎定位筋板5、下壓弧面圍板9與下胎定位筋板10焊接牢固，貼合面采用塞焊固定；5)制作立體樣板，控制成型精度見圖3，采用5mm鋼板數(shù)控切割母板成型后的不同方向凈切割邊緣曲線樣板12，并在壓型母板上組裝固定，通過鋼管13焊成立體樣板，用于正式壓型后精度檢查及凈料切割基準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具，對(duì)應(yīng)45°異形弧面，包括上胎和下胎，其特征在于，所述上胎包括上蓋板、端板一、端板二、上壓弧面圍板以及上胎定位筋板，多于四塊的上胎定位筋板沿異形弧面徑向均勻設(shè)置在上蓋板和上壓弧面圍板之間，相鄰上胎定位筋板最大距離不大于200mm，上胎定位筋板的兩端分別設(shè)有端板一和端板二 ；所述下胎包括下蓋板、端板三、端板四、下壓弧面圍板以及下胎定位筋板，下胎定位筋板沿異形弧面徑向均勻設(shè)置在下蓋板和下壓弧面圍板之間，下胎定位筋板的兩端分別設(shè)有端板三和端板四。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具，其特征在于，所述上胎定位筋板與下胎定位筋板分布的角度不少于48°，數(shù)量相同并且位置一一對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具，其特征在于，所述上胎定位筋板與下胎定位筋板上分別設(shè)有2 3個(gè)直徑Φ60 90mm的排氣孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具，其特征在于，所述上胎定位筋板與下胎定位筋板最窄處寬度均為60 100mm。
5.一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具的制作方法，其特征在于，包括如下步驟 1)上胎定位筋板與下胎定位筋板尺寸計(jì)算 根據(jù)需要熱壓成型的環(huán)狀異形弧面段尺寸確定各塊上胎定位筋板與下胎定位筋板尺寸； 2)板厚修正處理 步驟I)中上胎定位筋板與下胎定位筋板寬度取其位于與之相鄰的蓋板和壓弧面圍板最短距離，使得組對(duì)過程中上胎定位筋板與上蓋板、下胎定位筋板與下蓋板接觸端形成自然坡口 ； 3)組對(duì)焊接 先將上蓋板與端板二按要求角度及位置組裝好，在上蓋板和端板二上作出各上胎定位筋板的精確位置的記號(hào)，并由中間向兩側(cè)依次組對(duì)各上胎定位筋板，然后組對(duì)端板一，采用從中間向兩側(cè)的焊接順序進(jìn)行對(duì)稱施焊； 將下蓋板與端板三按要求角度及位置組裝好，在下蓋板和端板三上作出各下胎定位筋板的精確位置的記號(hào)，并由中間向兩側(cè)依次組對(duì)各下胎定位筋板，然后組對(duì)端板四，采用從中間向兩側(cè)的焊接順序進(jìn)行對(duì)稱施焊； 4)上/下壓弧面圍板的組裝 步驟3)焊接完畢后，取兩塊與壓型母板外形尺寸相符的20 25mm厚鋼板將壓型母板夾在中間固定并焊牢固，加熱至1100 1150°C后一起壓成型，檢查上壓弧面圍板與上胎定位筋板、下壓弧面圍板與下胎定位筋板貼合緊密后，分別將上壓弧面圍板與上胎定位筋板、下壓弧面圍板與下胎定位筋板焊接牢固，貼合面采用塞焊固定； 5)制作立體樣板，控制成型精度 采用5 8mm厚鋼板數(shù)控切割母板成型后的不同方向凈切割邊緣曲線樣板，并在試壓母板上組裝固定焊成立體樣板，用于正式壓型后精度檢查及凈料切割。
全文摘要
本發(fā)明涉及模具成型領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具及其制作方法，其特征在于，以焊接的方法制作熱壓胎具，滿足環(huán)狀異形弧面段成型精度，所述一種環(huán)狀異形弧面段焊接胎具，對(duì)應(yīng)45°異形弧面，包括上胎和下胎，所述上胎包括上蓋板、上壓弧面圍板以及上胎定位筋板，多于4塊的上胎定位筋板沿異形弧面徑向均勻設(shè)置在上蓋板和上壓弧面圍板之間；所述下胎包括下蓋板、下壓弧面圍板以及下胎定位筋板，下胎定位筋板沿異形弧面徑向均勻設(shè)置在下蓋板和下壓弧面圍板之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是焊接胎具比鑄造成型胎具節(jié)約了大量材料及精加工費(fèi)用，使瓣與瓣之間的縱縫組對(duì)錯(cuò)邊量≤2mm，焊后加工余量控制在±5mm之內(nèi)。
文檔編號(hào)B21D37/20GK102974687SQ20111025935
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月3日
發(fā)明者郭宏俠, 苗秋軍, 李璟, 姜淑華 申請(qǐng)人:鞍鋼重型機(jī)械有限責(zé)任公司