一种利用模具冲压成形C型金属封严环的方法

一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法
技术领域
1.本发明涉及金属环制备领域，具体涉及一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法。


背景技术：

2.c型金属封严环(简称c型环)是一种性能优良的静密封元件，因其在高温高压下具有优越的密封性能而被广泛应用于航天、核工业、火电、石化、冶金等行业，c型金属封严环具备优越的刚度、低泄漏率，并且能够承受高压差的特点。c型金属封严环采用金属薄板塑性成形，主要的方法有液压成形，拉拔成形。液压成形是采用液压力将材料挤压到模具模腔之内，成形出c型金属封严环。液压成形虽然成形效果较好，但装置复杂，效率相对较低。拉拔成形采用拉拔卷圆的方式，即通过拉拔形成c型截面，再卷曲成形所需的环状，这种方法成形简单，但后续需要将c型截面精准对齐进行焊接，使用不便。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，采用模具成形和旋滚校正技术，从而提供一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法；将c型金属封严环的成形分为半圆环成形、c型环压形和开口整形三个步骤。
4.本发明提供的一种c型金属封严环滚压成形方法，包括如下步骤：
5.步骤1、根据c型金属封严环的截面设计尺寸，计算出c型金属封严环坯料的尺寸；
6.步骤2、根据c型金属封严环截面轮廓长度尺寸设计出截面为半圆的半圆环尺寸；
7.步骤3、依据半圆环尺寸加工出截面为半圆的半圆环；
8.步骤4、依据c型金属封严环的设计尺寸制造第二成形模具，通过模压(模具强压)的方式加工出所需的c型金属封严环。
9.还包括：
10.步骤5、将所加工的c型金属封严环置于校准模具内，采用滚轮旋压的方式对开口处进行整形。
11.进一步的，在步骤1中，c型金属封严环的坯料的高度计算根据截面轮廓的中间层轮廓长度进行。
12.进一步的，在步骤2中，截面为半圆的半圆环的截面轮廓周长与c型金属封严环的截面轮廓周长相同，其半径依据中间半圆截面轮廓周长进行计算。
13.进一步的，在步骤3中，半圆环成形的方法可以采用滚轮旋滚，模具旋滚或旋压的方式进行。也可以采用胀形的方法成形。
14.进一步的，采用模具旋滚的加工方式时，根据依据半圆环尺寸设计第一成形模具，所述第一成形模具包括第一上模和第一下模，第一上模和第一下模互为对称，闭合时形成一个截面为半圆的圆环空间，该截面半圆的直径等于半圆环截面的外径；还包括第一旋轮，第一旋轮的端头截面为半圆，半圆的直径等于半圆环截面的内径，第一旋轮可沿其自身轴
线旋转。
15.进一步的，在步骤4中，所述第二成形模具包括第二上模和第二下模(23)，第二上模和第二下模互为对称，闭合时，形成至少一个截面为圆的圆环空间，截面圆的直径为c型金属封严环截面的外径。
16.进一步的，在步骤5中，所述校准模具包括校形上模和校形下模，校形上模和校形下模互为对称，闭合时形成一个截面为半圆的圆环空间，该空间截面的内径为c型金属封严环截面的外径；还包括第二旋轮，其可以绕自身轴线自由旋转，第二旋轮的端头部分设有另一截面为半圆的圆环空间，其直径为c型金属封严环截面的外径，两个空间契合形成一个圆截面。
17.本发明技术方案，具有如下优点：
18.本发明提供的方法，采用模具成形+旋滚校正的方式，将c型金属封严环的成形分为半圆环成形、c型环压形和开口整形三个步骤。该方法实施简单，效率高，可以实现c型金属封严环的自动化生产。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明中c型金属封严环零件设计模型剖面图；
21.图2为本发明中坯料高度计算示意图；
22.图3为本发明中构建半圆环的示意图；
23.图4为本发明中第一成形模具的结构示意图；
24.图5为本发明中成形半圆环的示意图；
25.图6为本发明中第二成形模具的结构示意图；
26.图7为本发明中压型后获得c型金属封严环的示意图；
27.图8为本发明中校形模的结构示意图。
28.附图标记：
29.11、第一上模；13、第一旋轮；14、第一下模；21、第二上模；24、第二下模；31、校形上模；33、第二旋轮；34、校形下模。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗
示相对重要性。
32.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.本发明提供的一种c型金属封严环滚压成形方法，包括如下步骤：
34.步骤1、根据c型金属封严环的截面设计尺寸，计算出c型金属封严环坯料的尺寸；
35.在具体实施方式中，需要卷圆，对坯料进行焊接。
36.步骤2、根据c型金属封严环截面长度尺寸设计出截面为半圆的半圆环尺寸。
37.步骤3、依据半圆环尺寸加工出截面为半圆的半圆环。
38.步骤4、依据c型金属封严环的设计尺寸制造第二成形模具，通过模压的方式加工出所需的c型金属封严环。
39.还包括：
40.步骤5、将所加工的c型金属封严环置于校准模具内，采用滚轮旋压的方式对开口处进行整形。
41.在较优的具体实施方式中，在步骤1中，c型金属封严环的坯料的高度计算根据截面轮廓的中间层轮廓长度进行。
42.在较优的具体实施方式中，在步骤2中，截面为半圆的半圆环的中间截面轮廓长度与c型金属封严环的中间截面轮廓长度相同，其半径依据中间半圆截面轮廓来进行计算。
43.在较优的具体实施方式中，在步骤3中，半圆环成形的方法可以采用滚轮旋滚，模具旋滚或旋压，或胀形的方式进行。
44.在较优的具体实施方式中，在步骤4中，将半圆环制造成c型金属封严环可以采用模具强压的方式进行。模具分为上下两半，将半圆环放置在模具之内，上下模具相对运动，将半圆环截面尺寸缩小，端头强制向开口方向移动，形成所需尺寸的c型金属封严环。
45.在较优的具体实施方式中，在步骤5中，装夹c型金属封严环的校准模具分为上下两半，模具装夹接触c型金属封严环的部分以截面的中心线为界，露出开口部分。模具带动c型金属封严环进行旋转，面向开口方向的滚轮进给，实现对开口部分的整形。
46.以下，通过具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
47.实施例1
48.本发明仅以内开口c型金属封严环为例进行说明，具体实施办法如下：
49.图1为c金属封严环(以下简称为c型环)零件，形状为环形件，截面为c型，开口朝内，环的壁厚为t。
50.如图2所示，取c型环的截面进行分析，图2中的虚线为中间层，计算出中间层bd的弧长，然后根据对称的特点就可以获得坯料的高度，此时坯料高度h与bd的弧长相等。c型环截面的外径为r，开口角度为
ɑ
度。环形坯料的高度h按中间层进行计算，为：h＝2π(r-t/2)
×
(1-ɑ
/360)。
51.由坯料高度h计算出截面半圆环的外圈半径r，此时r＝h/π+t/2，如图3所示。
52.然后依据半圆环构建第一成形模具，第一成形模具包括第一上模11和第一下模14，第一上模11和第一下模14互为对称，闭合时形成一个截面为半圆的圆环空间，该空间截面的内径为2r(等于半圆环截面的外圈直径)。还包括第一旋轮13，第一旋轮13的端头的截面为半圆，半圆的直径等于半圆环的内圈直径2(r-t)，第一旋轮13可沿其自身轴线旋转。如
图4所示，采用旋滚方式实现半圆环的成形。坯料放置在第一上模11和第一下模14之间，第一旋轮13此时在坯料的中间位置。成形时，第一上模11和第一下模14压紧坯料两端，同时向中间进给，速度相同。同时第一上模11和第一下模14绕中心轴线旋转，而坯料在端面摩擦力作用下也跟随旋转。第一旋轮13可以绕自身轴线自由旋转，成形时第一旋轮13向左侧进给，逐步将坯料向外侧挤压。直到成形到如图5所示，半圆环成形结束。
53.然后根据c型环的设计尺寸设计第二成形模具(半圆环压型模)，第二成形模具包括第二上模22和第二下模23，第二上模22和第三上模23互为对称，闭合时，其中形成至少一个截面为圆的圆环空间，该空间截面的直径为c型环截面的外径。如图6所示，将半圆环装入压型模中，第二下模23固定，第二上模22向下运动。
54.通过压型后，半圆环的形状与模具形状一致，得到与设计形状相同的c型环，如图7所示。
55.由于材料的性质不同，一些c型环开口部分的刚度较大，压型后还存在回弹，因此获得的c型环在开口部分的圆度还需进一步通过校形提高精度。校形模具如图8所示，其包括校形上模31和校形下模34，校形上模31和校形下模34互为对称，闭合时形成一个截面为半圆的圆环空间，该空间截面的直径为c型环截面的外径；还包括第二旋轮33，其可以绕自身轴线自由旋转，第二旋轮33的端头部分设有另一截面为半圆的圆环空间，其截面直径为c型环截面的外径，两个半球空间契合为一个完整的圆形截面，c型环在该空间内校形。
56.校形时，校形上模31和校形下模34将c型环压紧，并带动c型环旋转，第二旋轮33向外侧压紧，实现对开口部分的校形。校形结束后，将校形上模31和校形下模34分离开后，即可取出校形后的c型环。
57.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据c型金属封严环的截面设计尺寸，计算出c型金属封严环坯料的尺寸；步骤2、根据c型金属封严环截面轮廓长度尺寸设计出截面为半圆的半圆环尺寸；步骤3、依据半圆环尺寸加工出截面为半圆的半圆环；步骤4、依据c型金属封严环的设计尺寸制造第二成形模具，通过模压的方式将半圆环加工成所需的c型金属封严环。2.根据权利要求1所述的一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法，其特征在于，在步骤1中，c型金属封严环坯料尺寸中的高度计算根据c型金属封严环截面的中间层轮廓长度进行。3.根据权利要求1所述的一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法，其特征在于，步骤2中，所述截面为半圆的半圆环的截面轮廓周长与c型金属封严环的截面轮廓周长相同，其半径依据半圆截面轮廓周长来进行计算。4.根据权利要求1所述的一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法，其特征在于，在步骤3中，半圆环加工方式为滚轮旋滚、胀形、模具旋滚或旋压中的任意一种。5.根据权利要求4所述的一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法，其特征在于，采用模具旋滚的加工方式时，根据依据半圆环尺寸设计第一成形模具，所述第一成形模具包括第一上模(11)和第一下模(14)，第一上模(11)和第一下模(14)互为对称，闭合时形成一个截面为半圆的圆环空间，该空间截面的内径等于半圆环截面的外径；还包括第一旋轮(13)，第一旋轮(13)的端头的截面为半圆，该半圆截面的直径等于半圆环截面的内径，第一旋轮(13)可沿其自身轴线旋转。6.根据权利要求1所述的一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法，其特征在于，在步骤4中，所述第二成形模具包括第二上模(22)和第二下模(23)，第二上模(22)和第二下模(23)互为对称，闭合时，形成至少一个截面为圆的圆环空间，截面圆的直径为c型金属封严环截面的外径。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法，其特征在于，还包括：步骤5、将所加工的c型金属封严环置于校准模具内，采用滚轮旋压的方式对开口处进行整形。8.根据权利要求7所述的一种利用模具冲压成形c型金属封严环的方法，其特征在于，所述校准模具包括校形上模(31)和校形下模(34)，校形上模(31)和校形下模(34)互为对称，闭合时形成一个截面为半圆的圆环空间，该空间截面的内径为c型金属封严环截面的外径；还包括第二旋轮(33)，其可以绕自身轴线自由旋转，第二旋轮(33)的端头部分设有另一截面为半圆的圆环空间，其直径为c型金属封严环截面的外径，两个空间契合形成一个圆截面。

技术总结
本申请涉及一种利用模具冲压成形C型金属封严环的方法，包括如下步骤：步骤1、根据C型金属封严环的截面设计尺寸，计算出C型金属封严环坯料的尺寸，并焊接成环形坯料；步骤2、根据C型金属封严环截面长度尺寸设计出截面为半圆的半圆环尺寸；步骤3、依据半圆环尺寸设计成形模具，加工出半圆环；步骤4、依据C型金属封严环的设计尺寸制造成形模具，加工出所需的C型金属封严环；步骤5、将所加工的C型金属封严环置于模具内，采用滚轮旋压的方式对开口处进行整形。该方法实施简单，效率高，可以实现C型金属封严环的自动化生产。封严环的自动化生产。封严环的自动化生产。


技术研发人员：龚志辉
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/7/25