一种利用组合式胎模制造大型法兰锻件的方法

摘要

本发明公开了一种利用组合式胎模制造大型法兰锻件的方法，步骤1设立一组合式胎模堆栈，用于存放组合式胎模和数据库，步骤2搜索组合式胎模堆栈中是否为空，如果为空则转入步骤5，步骤3在胎模数据库中，找满足Dm≥Dm初、hm≥hm初的上模，找出所有能与上模组合并作上、下模配对处理，筛选出满足胎模模膛初始尺寸的组合式胎模，计算模膛体积，选出满足要求的组合式胎模作为终选组合式胎模，转入步骤4；如果找不到则进步骤5，步骤4使用终选组合式胎模造出大型法兰锻件，转入步骤6，步骤5制造全新组合式胎模并制造大型法兰锻件，步骤6上、下模被使用后，再进行测量、更新，并将上模、下模摆存放组合式胎模堆栈中。

权利要求

1.一种利用组合式胎模制造大型法兰锻件的方法，其特征在于，根据模膛尺寸大小，对法兰胎模进行系列化分类，分别将膛尺寸为401mm~500mm、501mm~600mm、601mm~700mm及

701mm～800mm的法兰胎模作为四个系列，生产中先取得满足要求的组合式胎模并利用其进行大型法兰锻件的制造，具体步骤如下：步骤1设立一组合式胎模堆栈，用于存放组合式胎模，所述组合式胎模由上模（1）及下模（2）组成，在上模（1）内设有胎模模膛的大端部分（12），在上模（1）的下端连接有圆套（11），在下模（2）内设有胎模模膛的小端部分（22），下模（2）上端为一凸缘（21），并且，同一系列的下模（2）上的凸缘（21）与上模（1）上的圆套（11）相适配；

所述组合式胎模堆栈还用于存放一个组合式胎膜数据库，所述的组合式胎膜数据库包含：所存放的各个组合式胎模上、下模的唯一性编码，以及上、下模关键尺寸，所述的唯一性编码采用6位码，第一位为字母Z，表示组合式胎模；第二位表示上模或下模，用S表示上模，X表示下模；第三位是组合式胎模模膛大端直径Dm的百位数，后面三位为流水号；所述的上模关键尺寸包括上模模膛大端直径Dm、模膛大端高度hm、上模接口直径Djs、上模接口高度hs；所述的下模关键尺寸包括下模模膛小端直径Am、模膛中间颈部直径Nm、模膛大端和颈部过渡圆角Rm、下模高度Hx、下模接口直径Djx、下模接口高度hx，步骤2根据生产要求进行法兰锻造，首先搜索组合式胎模堆栈中是否为空，如果为空则转入步骤5，如果不为空转入步骤3，步骤3匹配组合式胎模堆栈中的满足匹配条件的组合式胎模

根据待加工的大型法兰锻件的尺寸计算法兰胎模的模膛初始尺寸，模膛初始尺寸包括：模膛大端直径Dm初、模膛小端直径Am初、模膛颈部直径Nm初、模膛大端高度hm初、模膛总高度Hm初、模膛大端和颈部过渡圆角Rm初，在胎模数据库中，先寻找并选择满足Dm≥Dm初、hm≥hm初的上模，并记录下来，

分别寻找出所有能与所选上模组合并满足上下模接口条件的下模，同时进行上、下模配对处理，形成新的组合式胎模并存储于新的组合式胎模集中，得到新的组合式胎模集中各个新的组合式胎模及其模膛尺寸，所述新的组合式胎模的模膛尺寸包括模膛大端直径Dm、模膛小端直径Am、模膛颈部直径Nm、模膛大端高度hm、总高度Hm、模膛大端和颈部过渡圆角Rm，所述模膛总高度Hm=hm+HX，根据实体原则筛选出满足胎模模膛初始尺寸的组合式胎模，计算筛选到的组合式胎模进行锻造的模膛体积，将筛选到的组合式胎模按照模膛体积大小进行排列，从中选出满足实体原则要求且模膛体积最小的组合式胎模作为终选组合式胎模，并根据终选组合式胎模的上、下模的的唯一性编码，从组合式胎模堆栈中取出作为终选组合式胎模的上、下模，转入步骤4；

如果找不到终选组合式胎模，则转入步骤5，

所述的实体原则是：要求Dm>Dm初、Am>Am初、Nm>Nm初、hm>hm初、Hm>Hm初，且模膛体积≤初始模膛体积的1.2倍，所述的上下模接口配合要求条件是：上模接口直径Djs=下模接口直径Djx、上模接口高度hs≤下模接口高度hx，步骤4使用终选组合式胎模，制造出大型法兰锻件，转入步骤6，

步骤5根据大型法兰的锻件尺寸要求制造全新的组合式胎模，并使用全新的组合式胎模制造大型法兰锻件，步骤6上、下模被使用后，对使用后的上、下模的模膛尺寸进行测量，然后更新到胎模管理数据库中，并将上模、下模摆存放组合式胎模堆栈中，步骤7结束。

说明书

一种利用组合式胎模制造大型法兰锻件的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及到一种利用组合式胎模制造大型法兰锻件的方法，属于锤上法兰自由锻件的制造领域，尤其涉及到一种利用组合式胎模进行大型法兰锻件制造的方法。

背景技术

[0002] 传统的大型法兰锻件通常利用整体式胎模进行锻造生产，整体胎模如图1所示。对于石油、化工行业中需要用到的大规格尺寸法兰锻件，为了满足法兰锻件尺寸要求并且保证胎模的强度，大型法兰锻件的胎模壁厚很大、质量大，使法兰锻件的制造成本高；另外大型的法兰胎模在使用过程中搬运困难，存储空间大，当胎模产生局部损坏时整个胎模都报废，这也都造成了法兰锻件成本的提高。在胎模的设计和生产中如何减少大型胎模的数量、充分利用库存中的法兰胎模、降低法兰锻件的成本是现代锻造企业中面临的难题，依靠人工的方式，采用传统的方法进行大型法兰锻件的胎模制造无法解决上述难题。

发明内容

[0003] 本发明就是要解决上述难题，提供一种新的利用组合式胎模进行大型法兰锻件制造的方法，通过组合式胎模设计与制造方法，将大型法兰胎模设计并制造成上、下模的方式，在大型法兰锻件的制造中首先利用数据库技术及计算机辅助设计方法搜索组合式胎模数据库中满足法兰锻造尺寸要求、能够进行组合配对的上下模进行组合配对，利用得到新的组合式胎模进行大型法兰锻造；当搜索不到满足条件的组合式胎模时进行新的上下模组合式胎模制造，然后利用新的组合式胎模进行法兰锻件的制造，将使用后的组合式胎模的上下模存入胎模数据库中，供之后的大型法兰锻件制造时使用。这种将大型法兰胎模做成上下组合的方式，然后利用组合式胎模进行大型法兰锻件的制造具有很大的实用价值。

[0004] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

[0005] 一种利用组合式胎模制造大型法兰锻件的方法，根据模膛尺寸大小，对法兰胎模进行系列化分类，分别将膛尺寸为401mm～500mm、501mm～600mm、601mm～700mm及701mm～800mm法兰胎模作为四个系列，生产中先取得满足要求的组合式胎模并利用其进行大型法兰锻件的制造，具体步骤如下：

[0006] 步骤1设立一组合式胎模堆栈，用于存放组合式胎模，所述组合式胎模由上模及下模组成，在上模内设有胎模模膛的大端部分，在上模的下端连接有圆套，在下模内设有胎模模膛的小端部分，下模上端为一凸缘，并且，同一系列的下模上的凸缘与上模上的圆套相适配；

[0007] 所述组合式胎模堆栈还用于存放一个组合式胎模数据库，所述的组合式胎模数据库包含：所存放的各个组合式胎模上、下模的唯一性编码，以及上、下模关键尺寸，所述的唯一性编码采用6位码，第一位为字母Z，表示组合式胎模；第二位表示上模或下模，用S表示上模，X表示下模；第三位是组合式胎模模膛大端直径Dm的百位数，后面三位为流水号；所述的上模关键尺寸包括上模模膛大端直径Dm、模膛大端高度hm、上模接口直径Djs、上模接口高度hs；所述的下模关键尺寸包括下模模膛小头直径Am、模膛中间颈部直径Nm、模膛大端和颈部过渡圆角Rm、下模高度Hx、下模接口直径Djx、下模接口高度hx，

[0008] 步骤2根据生产要求进行法兰锻造，首先搜索组合式胎模堆栈中是否为空，如果为空则转入步骤5，如果不为空转入步骤3，

[0009] 步骤3根据待加工的大型法兰锻件的尺寸计算法兰胎模的模膛初始尺寸，模膛初始尺寸包括：模膛大端直径Dm初、模膛小端直径Am初、模膛颈部直径Nm初、模膛大端高度hm初、模膛总高度Hm初、模膛大端和颈部过渡圆角Rm初，

[0010] 在胎模数据库中，先寻找并选择满足Dm≥Dm初、hm≥hm初的上模，并记录下来，[0011] 分别寻找出所有能与所选上模组合并满足上下模接口条件的下模，同时进行上、下模配对处理，形成新的组合式胎模并存储于新的组合式胎模集中，得到新的组合式胎模集中各个新的组合式胎模及其模膛尺寸，所述新的组合式胎模的模膛尺寸包括模膛大端直径Dm、模膛小端直径Am、模膛颈部直径Nm、模膛大端高度hm、总高度Hm、模膛大端和颈部过渡圆角Rm，所述模膛总高度Hm＝hm+HX，

[0012] 根据实体原则筛选出满足胎模模膛初始尺寸的组合式胎模，计算筛选到的组合式胎模进行锻造的模膛体积，将筛选到的组合式胎模按照模膛体积大小进行排列，从中选出满足实体原则要求且模膛体积最小的组合式胎模作为终选组合式胎模，并根据终选组合式胎模的上、下模的的唯一性编码，从组合式胎模堆栈中取出作为终选组合式胎模的上、下模，转入步骤4；

[0013] 如果找不到终选组合式胎模，则转入步骤5，

[0014] 所述的实体原则是：要求Dm＞Dm初、Am＞Am初、Nm＞Nm初、hm＞hm初、Hm＞Hm初，且模膛体积≤初始模膛体积的1.2倍，

[0015] 所述的上下模接口配合要求条件是：上模接口直径Djs＝下模接口直径Djx、上模接口高度hs≤下模接口高度hx，

[0016] 步骤4使用终选组合式胎模，制造出大型法兰锻件，转入步骤6，

[0017] 步骤5根据大型法兰的锻件尺寸要求制造全新的组合式胎模，并使用全新的组合式胎模制造大型法兰锻件，

[0018] 步骤6上、下模被使用后，对使用后的上、下模的模膛尺寸进行测量，然后更新到胎模管理数据库中，并将上模、下模摆存放组合式胎模堆栈中，

[0019] 步骤7结束。

[0020] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0021] ①解决了锻造企业大型法兰锻件胎模质量大、使用不方便、胎模成本大，使得法兰锻件的成本加大的问题，采用组合式的大型法兰胎模的制造，上模、下模的质量较小，方便法兰锻造时胎模的搬运，同时也减少胎模的存储难度；通过上模和下模的不同组合方式，可以在所有上模中选择上，在所有下模中选择下模，这就使得上下模的选择余地非常之大，得到可供选择的不同规格模膛尺寸的组合胎模就非常多，使得已有的旧胎模得以充分利用、重复利用，减少法兰锻造中制作新胎模的数量，加快法兰锻造的生产，降低生产周期和制造成本。

[0022] ②使得大质量笨重胎模转变为既符合大型法兰锻件制备要求，又具有轻便、相对灵活的优点。

[0023] ③四个系列的上下胎模，通过系列化处理，对相同系列的上模、下模的外形及接口尺寸进行标准化处理，在保证同一系列的上模和下模能够任意组合的同时，降低上模、下模制造时由于尺寸多样化造成的差错，减少制造时生产工具、刀具的种类、规格，从而降低胎模的生产成本，对于模膛尺寸相差较大的上模和下模没有进行组合配对的实际意义，因此通过系列化处理在满足生产的同时又避免了模膛尺寸相差较大的上模和下模因为需要组合配对而增大的外径尺寸。

[0024] ④上下胎模的接口尺寸在同一系列内设计制造成一样的保证相同系列的上模和下模可以进行任意的组合配对，得到新的模膛规格，接口的形式采用圆柱形台阶的方式便于生产制造。

附图说明

[0025] 图1是利用组合式法兰胎模制造大型法兰锻件的制造流程图。

[0026] 图2是图1中匹配组合式胎模堆栈中的满足匹配条件的组合式胎模的程序流程图。

[0027] 图3是图1中制作全新的大型组合式法兰胎模的程序流程图。

[0028] 图4是组合式法兰胎模的组合结构图，图中1为上模、2为下模。

[0029] 图5是组合式法兰胎模的上模结构图。

[0030] 图6是组合式法兰胎模的下模结构图。

具体实施方式

[0031] 一种利用组合式胎模制造大型法兰锻件的方法，根据模膛尺寸大小，对法兰胎模进行系列化分类，分别将膛尺寸为401mm～500mm、501mm～600mm、601mm～700mm及701mm～800mm法兰胎模作为四个系列，具体步骤如下：

[0032] 步骤1 设立一组合式胎模堆栈，

[0033] 用于存放组合式胎模，所述组合式胎模由上模1及下模2组成，在上模1内设有胎模模膛的大端部分12，在上模1的下端连接有圆套11，在下模2内设有胎模模膛的小端部分22，下模2上端为一凸缘21，并且，同一系列的下模2上的凸缘21与上模1上的圆套11相适配；

[0034] 所述组合式胎模堆栈还用于存放一个组合式胎模数据库，所述的组合式胎模数据库包含：所存放的各个组合式胎模上、下模的唯一性编码，以及上、下模关键尺寸，所述的唯一性编码采用6位码，第一位为字母Z，表示组合式胎模；第二位表示上模或下模，用S表示上模，X表示下模；第三位是组合式胎模模膛大端直径Dm的百位数，后面三位为流水号；所述的上模关键尺寸包括上模模膛大端直径Dm、模膛大端高度hm、上模接口直径Djs、上模接口高度hs；所述的下模关键尺寸包括下模模膛小头直径Am、模膛中间颈部直径Nm、模膛大端和颈部过渡圆角Rm、下模高度Hx、下模接口直径Djx、下模接口高度hx，

[0035] 步骤2根据生产要求进行法兰锻造，首先搜索组合式胎模堆栈中是否为空，如果为空则转入步骤5，如果不为空转入步骤3，

[0036] 步骤3根据待加工的大型法兰锻件的尺寸计算法兰胎模的模膛初始尺寸，模膛初始尺寸包括：模膛大端直径Dm初、模膛小端直径Am初、模膛颈部直径Nm初、模膛大端高度hm初、模膛总高度Hm初、模膛大端和颈部过渡圆角Rm初，

[0037] 在胎模数据库中，先寻找并选择满足Dm≥Dm初、hm≥hm初的上模，并记录下来，[0038] 分别寻找出所有能与所选上模组合并满足上下模接口条件的下模，同时进行上、下模配对处理，形成新的组合式胎模并存储于新的组合式胎模集中，再通过测量，得到新的组合式胎模集中各个新的组合式胎模及其模膛尺寸，所述新的组合式胎模的模膛尺寸包括模膛大端直径Dm、模膛小端直径Am、模膛颈部直径Nm、模膛大端高度hm、总高度Hm、模膛大端和颈部过渡圆角Rm，所述模膛总高度Hm＝hm+HX，

[0039] 根据实体原则筛选出满足胎模模膛初始尺寸的组合式胎模，计算筛选到的组合式胎模进行锻造的模膛体积，将筛选到的组合式胎模按照模膛体积大小进行排列，从中选出满足实体原则要求且模膛体积最小的组合式胎模作为终选组合式胎模，并根据终选组合式胎模的上、下模的的唯一性编码，从组合式胎模堆栈中取出作为终选组合式胎模的上、下模，转入步骤4；

[0040] 如果找不到终选组合式胎模，则转入步骤5，

[0041] 所述的实体原则是：要求要求Dm＞Dm初、Am＞Am初、Nm＞Nm初、hm＞hm初、Hm＞Hm初，且模膛体积≤初始模膛体积的1.2倍，

[0042] 所述的上下模接口配合要求条件是：上模接口直径Djs＝下模接口直径Djx、上模接口高度hs≤下模接口高度hx，

[0043] 步骤4使用终选组合式胎模，制造出大型法兰锻件，转入步骤6，

[0044] 步骤5根据大型法兰的锻件尺寸要求制造全新的组合式胎模，并使用全新的组合式胎模制造大型法兰锻件，

[0045] 步骤6上、下模被使用后，对使用后的上、下模的模膛尺寸进行测量，然后更新到胎模管理数据库中，并将上模、下模摆存放组合式胎模堆栈中，

[0046] 步骤7结束。

[0047] 下面结合附图和实例对本发明进行进一步的说明，本发明所述的大型法兰锻件的组合式胎模制造方法，如图1所示是利用组合式胎模制造大型法兰锻件的制造流程，其步骤是：

[0048] 1)组合式法兰胎模数据库的建立

[0049] 搜集大型法兰锻件组合式胎模的上模和下模，分别对搜集到的大型法兰锻件组合式胎模的上模和下模的关键尺寸进行测量，并对所述上模和下模分别进行唯一性编码，再将唯一性编码以及与唯一性编码相对应的上模或下模的关键尺寸组成的关键信息存入组合式胎模数据库中，同时将被记录了关键信息的上模、下模存放到组合式法兰胎模存储仓库中，建立组合式胎模上、下模的数据库。

[0050] 上模关键尺寸如图5所示，包括上模模膛大端直径Dm、模膛大端高度hm、上模接口直径Djs、上模接口高度hs。

[0051] 下模关键尺寸如图6所示，包括下模模膛小头直径Am、模膛中间颈部直径Nm、模膛大端和颈部过渡圆角Rm、下模高度Hx、下模接口直径Djx、下模接口高度hx。

[0052] 上、下模的唯一性编码采用6位码，第一位为字母Z，表示组合式胎模；第二位表示上模或下模，用S表示上模，X表示下模；第三位是组合式胎模模膛大端直径Dm的百位数，后面三位为流水号。

[0053] 2)根据法兰锻造生产的要求，当需要进行大型法兰锻造时，首先搜索组合式法兰堆栈中是否为空，如果为空转入制作全新的组合式法兰胎模，如果不为空进入下一步。

[0054] 3)在组合式胎模堆栈中匹配满足匹配条件的组合式胎模，匹配组合式胎模流程同意如图2所示。如果没有匹配到满足条件的组合式胎模则转入制作全新的组合式法兰胎模，并利用其进行法兰锻件的制造。如果匹配到满足条件的组合式胎模转入下一步。

[0055] 4)利用从胎模堆栈中匹配到进行法兰锻件的制造。

[0056] 5)对使用后的组合式胎模的上下模进行检测并更新到胎模数据中

[0057] 6)结束.

[0058] 在图1所述的利用组合式法兰胎模制造大型法兰锻件的制造过程中，匹配组合式胎模堆栈中的满足匹配条件的组合式胎模程序流程图如图5所示，其具体步骤如下：

[0059] 根据法兰零件尺寸依据法兰锻件的计算方法计算法兰锻件的初始锻件尺寸，再依据法兰胎模的设计方法计算法兰胎模的模膛初始尺寸：模膛大端直径Dm初、模膛小端直径Am初、模膛颈部直径Nm初、模膛大端高度hm初、模膛总高度Hm初、模膛大端和颈部过渡圆角Rm初；

[0060] 首先搜索组合式法兰胎模数据库中满足Dm≥Dm初、hm≥hm初的上模，并记录下来，再按照搜索到的上模依次搜索接口尺寸满足上模要求的下模，将每一对满足的上、下模的接口配合要求条件的上模和下模组合配对形成新组合式胎模，并得到新的组合式胎模及其模膛尺寸，所述新的组合式胎模的模膛尺寸包括模膛大端直径Dm、模膛小端直径Am、模膛颈部直径Nm、模膛大端高度hm、模膛总高度Hm(总高度Hm＝hm+HX)、模膛大端和颈部过渡圆角Rm，将得到的组合式胎模进行唯一性组合编码，将编码与胎模模膛尺寸记录下来，[0061] 根据实体原则筛选满足胎模模膛初始尺寸的组合式胎模，计算筛选到的组合式胎模进行锻造的模膛体积大小，将筛选到的组合式胎模按照模膛体积大小进行排列，将满足实体原则要求的体积最小的组合式胎模从组合式胎模的存储仓库中取出；

[0062] 上模、下模的接口配合要求条件是：上模接口直径Djs＝下模接口直径Djx、上模接口高度hs≤下模接口高度hx，

[0063] 组合式胎模唯一性组合编码是：采用组成该组合胎模的上模编码加斜线“/”，再加下模编码的方式表示，

[0064] 选择时的实体原则是：要求Dm＞Dm初、Am＞Am初、Nm＞Nm初、hm＞hm初、Hm＞Hm初，且模膛体积≤初始模膛体积的1.2倍，

[0065] 如果在胎模库中根据实体原则没有筛选到满足初始模膛尺寸要求的上下组合式胎模或者虽然满足初始模膛尺寸要求但模膛体积比初始模膛体积大于20％时，需要制造全新的组合式法兰胎模。

[0066] 在图1所述的利用组合式法兰胎模制造大型法兰锻件的制造过程中，制造全新的组合式法兰胎模，其流程图如3所示，具体制作全新的组合式法兰胎模的步骤如下：

[0067] 1)根据法兰锻件的尺寸要求，按照体积不变原则、考虑材料热胀冷缩系数设计模膛的尺寸Dm、Am、Nm、Rm、hm、Hm，

[0068] 2)划分系列，分上下模

[0069] 根据模膛大端直径尺寸Dm的尺寸进行系列划分，第一系列从401～500，第二系列从501～600，第三系列从601～700，第四系列从701～800；上模配合直径尺寸Djs和下模配合直接尺寸Djx等于模膛Dm每一系列尺寸最大值加上50，第一系列的接口配合直径Djs＝Djx＝500+50＝550，第二系列的接口配合直径Djs＝Djx＝600+50＝650，第三系列的接口配合直径Djs＝Djx＝700+50＝750，第四系列的接口配合直径Djs＝Djx＝800+50＝850；上模外径尺寸Ds分别等于：第一系列的Ds＝500+100＝600，第二系列的Ds＝600+100＝650，第三系列的Ds＝700+150＝850，第四系列的Ds＝800+200＝1000；
上模配合台阶高度Hs＝20，下模配合台阶高度hx＝Hs+5＝25；下模外径Dx＝Djx+40；

[0070] 3)将上模、下模分别进行唯一性编码

[0071] 对上下模分别进行唯一编码；采用6位编码Z×××××，编码时的第一位采用Z开头，表示组合模；第二位表示上模或下模，用S表示上模，X表示下模；第三位是胎模模膛大端直径Dm的百位数，后面三位采用流水号的方式编码，如001、002；

[0072] 4)组合式胎模制造

[0073] 根据设计的图纸分别进行组合式胎模上模、下模进行的加工制造，并将编码号分别刻写在胎模上；

[0074] 5)胎模参数参数存储

[0075] 将上模、下模参数及编码存储存储到胎模数据库中，以编码做为检索号。