CN102327946A - 制造阀壳体的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过在冲模中对管状段(10)进行液压成型来制造金属阀壳体的方法，所述冲模包括具有冲头(40)的上部件(30)和具有凹部(60)的下部件(50)，将所述管状段(10)放置在所述冲模中、填充液体并使其承受高内部压力，使位于两个管端部(100)之间的中间部分(110)中的所述管状段(10)的相对两侧的壁成形：通过所述冲头(40)横向于所述管状段(10)的轴线向内挤压所述管状段的一侧从而形成凹形弯曲部，并将相对一侧的壁压入位于所述下部件(50)中的所述凹部(60)中，从而形成平面部。

Description

制造阀壳体的方法

技术领域

本发明涉及一种制造金属阀壳体的方法。

背景技术

EP0726103公开了一种制造金属阀壳体的方法，其中，从管状段着手，通过金属成型制造阀壳体。管状段填充有可塑性变形的材料、特别是蜡，通过密封冲头封闭管状段的端部，并且利用外力的作用通过冲头使管状段变形。在该过程中逐渐形成的内部压力使变形的管状段的壁压靠外部模具，由此获得阀壳体的轮廓。

与该方法相关地，已经发现以该方法制造的阀壳体的公差高度依赖于填入的蜡的量。甚至填充材料的量的微小变化都会对管状段中所产生的内部压力具有很强的影响，这导致不能确保管状段的壁与外部模具的轮廓总是完全吻合。

即使该已知方法在当时已经相对于诸如铸造壳体或锻造壳体等制造的现有技术提供了极大优点，其还是复杂并且包括需要连续执行的许多方法步骤：给管状段填充蜡，这些蜡在金属成型工序之后熔化掉；随后，需要清洁步骤；由于尺寸上的变化，因此产生在成形的管状段中的开口的外径需要通过车削来抛光，该开口在成品阀壳体中充当用于驱动装置的连接接口。

发明内容

因此，本发明的目的是改进已知的制造金属阀壳体的方法，使得能够节省相当多的加工步骤，也就是说，经济效率得到提高，并且可以满足所产生的壳体具有非常接近的公差。

对于EP0726103中所述方法的改进，本发明提供了一种根据权利要求1的制造阀壳体的方法。

在根据本发明的方法中，首先，将管状段放置在具有上部件和下部件的冲模中，所述上部件包括冲头，所述下部件包括凹部。随后，给管状段填充液体，并将高内部压力施加于管状段。然后，将冲头横向于管状段的轴线向内推进位于两个管端部之间的中间部分中、几乎远到相对的壁，从而形成对应于冲头的形状的凹形弯曲部。同时，通过高内部压力将与其相对的壁压向冲模下部件中的凹部，从而形成平面部。本发明基于如下基本理念：通过在冲头被***之前以高压作用在管内部上而主动地产生进行成形所必需的内部压力，而不是“被动地”通过冲头的***来产生该内部压力。在根据本发明制造阀壳体的过程中利用的高内部压力以有利的方式确保了管状段的原壁完全与冲头和冲模的轮廓相吻合，这提供期望的高精度限值。在切掉平面部之后，在阀壳体毛坯中产生的开口尤其具有表现出非常高的尺寸精度的内直径。

虽然管状段的中间部分经历了如此大程度的成形处理以致于原管的几何形状在此处完全改变，但是管端部的形状不改变。

然而，还可以利用高内部压力在管端部的区域中对管状段进行附加成形处理。为此，在那样的情况下，在冲模的上部件和下部件中布置有适当的另一些凹部。

以已知的方式进一步对以该方式制造的金属阀壳体毛坯进行机加工：将平面部切掉以形成开口，使留下的环形凸圈围绕法兰形成卷边，继而通过焊接将法兰和环形凸圈彼此连接。

在成品阀壳体中，管端部充当流体输入端和输出端，并且凹形弯曲部充当使它们彼此分开阀门和阀座。在开阀状态下，流体输入端和输出端彼此连通，并且流体可以从流体输入端流动经过阀门并流到流体输出端。

其中，诸如“上”和“下”等等术语在本文用于描述所述方法和冲模，其用于更清楚的描述并且无论如何不意味着是限制性的。如果冲头布置在下部件中并且凹部布置在上部件中，或如果冲模具有不同的空间位置，该方法以相同的方式发挥效用。

在此处利用的液压成形方法中，水、油或水/油混合物经常作为用于填充待成形部件的液体施加。典型的高内部压力在从1000bar到6000bar的范围内。对于具有较大内径的管状段，需要较低的压力；对于具有较小内径的管状段，需要为该方法提供较高的压力。

在该方法的有利变体中，冲模下部件中的凹部包括沿着其***的阶梯部以容置法兰。在成形过程中，高内部压力挤压管状段的与法兰邻近的壁穿过法兰，并逐步形成环形凸圈，该环形凸圈与法兰建立形状配合连接。这首先具有如下优点：环形凸圈和法兰之间的连接表现为几乎无缝隙，这有利于接下来的必要的焊接程序，并且另外显著地提高了接合点处的焊接质量。

在用于制造阀壳体的根据本发明的方法的另一改进中，在使法兰和管状段连接之后，借助于外部径向力的作用将平面部朝向管状段的中心轴线挤压。这使得环形凸圈在法兰上形成卷边并且接合在法兰周围。

上述所有制造步骤有利地在单一冲模中实施。由于无需将待成形的管状段从一个冲模中取出然后放置在一个或更多个其它冲模中，而这样每次都需要小心仔细地定位工件，因此可以免除许多步骤。

在该方法的另一变体中，冲模的下部件包括分离板，该分离板能够横向于管状段的轴线移位，并且凹部布置在该分离板中。在分离板向外快速移位而同时保较高内部压力的情况下，吹掉平面部从而产生开口。这样具有如下优点：可以在同一冲模中实施另一制造步骤，并且不需要单独地通过例如铣削切掉平面部。这意味着将管状段放置在冲模中，在该冲模中，借助于已知的机器控制技术自动地连续执行多个加工步骤，并且可将阀壳体毛坯连同法兰和形成卷边的环形凸圈一起取出，而开口已经形成。因此，要对阀壳体进行最后的修整，只有焊接或焊合过程仍是必要的。通过这种方式，整个制造金属阀壳体的过程可以大大简化。

在该方法的优选变体中，冲模的下部件在其内壁上且在与分离板分离的分离平面中具有锐利边缘，环形凸圈靠在所述锐利边缘上。这样具有如下优点：在平面部被吹掉时获得的开口的***具有光洁且平滑的轮廓。作为可选择的方案，该锐利边缘可以布置在分离板中的凹部的***边缘上。

已经发现便利的是给待在冲模中进行成形的管状段的管端部设置具有管道的压力端口。利用该管道来给管状段填充液体和施加压力、或排气。

在该方法的另一变体中，所述压力端口在面对所述管端部的侧部上具有圆锥形几何形状，并且所述压力端口与所述管端部建立力配合连接。这样具有如下优点：不需要额外的密封构件，因此不需要易于磨损的构件。

在成形过程中，当管端部朝冲头移动时，圆锥形压力端口可以轴向地进给。这使得管状段的材料流动，因此在阀壳体中形成均匀一致的壁厚。

该借助于圆锥形密封连接的密封原理的应用在非常大的压力范围内都是可行的，甚至在小直径管状段的成形所必需的极高压力的情况下也有效。此处，“小”直径更具体地是指公称宽度小于等于DN25。

作为用于对压力端口与管端部之间进行密封的可选择密封原理，使用径向密封构件。将压力端口***两个管端部中并且通过支撑板保持，支撑板锚固在冲模的上部件中并且与冲模的下部件建立闭锁连接。在此情况下，管状段的材料在成形过程中流动而压力端口无轴向进给。该密封原理限于有限的压力范围，并且更具体地，不可以用于使小直径管状段成形。

对于根据本发明制造金属阀壳体的方法，已经发现不锈钢是特别适合于管状段的材料。但是也可以使用其它的金属材料。

附图说明

参照附图，从以下描述和附图中，本发明的进一步的特征和优点将很清楚，附图中：

图1示出了用于根据本发明的方法的冲模中的管状段的截面图；

图2示出了冲模中的成形管状段的截面图；

图2a示出了根据图1和2制造的阀壳体毛坯的截面图；

图3示出了用于所述方法的变体的冲模中的成形管状段的截面图；

图3a示出了根据图3制造的阀壳体毛坯的截面图；

图4示出了关闭冲模中的用于所述方法的变体的成形管状段的截面图；

图5示出了关闭冲模中的用于根据图4的所述方法的变体的成形管状段的另一截面图；

图6示出了用于根据图4和5的所述方法的变体的成形管状段的截面图，其中冲模被打开；

图6a示出了根据图4至6制造的阀壳体毛坯的截面图；

图6b示出了根据图4至6制造的阀壳体毛坯的另一截面图；

图7示出了用于所述方法的另一变体的在打开的冲模中的管状段的截面图；

图8示出了根据图7的在打开的冲模中的管状段的截面图，其中，压力端口已经移动到管状段中；

图9示出了根据图7和8的在关闭的冲模中的管状段的另一截面图，其中，管状段还没有成形；

图10示出了根据图7、8和9的在冲模中的成形管状段的另一截面图；

图11示出了用于所述方法的另一变体的成形管状段的截面图；

图12示出了根据图11中示出的所述方法的变体的成形管状段在后续的方法步骤中的截面图；以及

图13示出了在结束的方法步骤中的根据图11中示出的所述方法的变体的成形管状段的另一截面图。

具体实施方式

图1示出了放置在冲模20内的管状段10。冲模20包括具有冲头40的上部件30、具有凹部60和脱模器70的下部件50、以及分别具有管道90的两个压力端口80。压力端口80连接于管状段10的管端部100且经由管道90填充有液体，特别是水或水/油混合物，并且压力端口80受到压力的作用。如图2所示，压力端口80在面对管端部100的侧部上具有圆锥形几何形状并且与管端部100建立力配合连接。在成形过程中，当管端部100移向冲头时，圆锥形压力端口80可以轴向地进给。这引起管状段的材料流动，因此在阀壳体中有利地形成均匀的壁厚。压力端口80的圆锥形几何形状使得可以实现对抗高内部压力的密封而无需使用附加的密封件。该密封原理使得能够在较大的压力范围内获得可靠的密封效果。甚至于可以使具有低于DN25的公称直径的管状段成型，这要求大约6000bar的压力。

根据图2，冲头40在管状段10的中间部分110中横向于管状段10的轴线向内挤压，从而使管状段10的面向冲头40的壁与冲头40的轮廓相吻合而形成凹形弯曲部120。在相对侧上，借助于所施加的高内部压力将管状段10的壁压到凹部60中并且在凹部60中形成平面部130。此处特别有利的是，因为较高的内部压力确保了在成形过程之后原管状段10的壁精确地再现了凹部60的轮廓，所以可以满足非常严格的公差要求。在该方法中，因为加工可靠性高度依赖于高内部压力，而该内部压力是能够很好地进行调节的，所以可以确保非常高的加工可靠性。

进一步以已知的方式对根据本发明制造并在图2a中示出的金属阀壳体毛坯140进行机加工：切掉平面部130以形成开口，并且将剩下的环形凸圈150围绕法兰形成卷边。随后，将环形凸圈150和法兰焊接或焊合于彼此。

与图2相比，图3中的冲模20的下部件50包括沿着凹部60的***的阶梯部160以容置法兰170。借助于高内部压力，将管状段10的面向凹部60的壁挤压穿过法兰170进入凹部60中成平面部130，同时得到环形凸圈150和法兰170的形状配合连接。这样节省了方法步骤，并且实现了环形凸圈150和法兰170之间的几乎无缝连接。以这种方式，继切断平面部130之后必要的焊接过程得以简化，并且焊接点表现出明显改善的品质。

图4至6示出了图3中所示方法的进一步改进。

图4示出了冲模20中的管状段10，冲模20具有上部件30和冲头40、压力端口80和管道90、用于容置法兰170的阶梯部160、以及下部件50，下部件50现在包括能够横向于管状段10的轴线移位的分离板180。凹部60布置在分离板180中，其特征是在凹部60的***边缘处有锐利边缘190。如已经在上面描述的，也在该方法变体中，管状段10一侧上的壁与冲头40的轮廓相吻合，并且借助于高内部压力将相对的壁向下并向外挤压。在该进一步的改进中，壁现在被挤压穿过法兰170进入凹部60中从而形成平面部130。根据图5，在将分离板180远离管状段向外快速地移位很短距离之后，沿着锐利边缘190吹掉平面部130。在打开冲模之后，如图6所示，可以取出阀壳体毛坯140。该方法变体具有如下优点：可以在同一冲模中执行另一制造步骤。通过铣削切掉平面部130，这通常是必要的，没有也行。从冲模中取出的阀壳体毛坯140其特征是已经带有开口200。锐利边缘190有助于在吹掉平面部130时获得光洁平滑的开口200的***轮廓。

图6a和6b示出了根据如图4至6所示的方法制造的阀壳体毛坯140的截面图。阀壳体毛坯140显示有凹形弯曲部120、冲着凹形弯曲部120的开口200、法兰170以及环形凸圈150，环形凸圈150以形状配合的方式与法兰170连接。

图7至10示出了该方法的另一变体，该方法变体优选用于较低的内部高压。该方法变体主要适合于具有较大直径且公称宽度大于DN25的管状段的成形。

压力端口80包括径向密封构件210并且被推入管端部100。冲模20包括具有冲头40的上部件30以及具有凹部60和脱模器70的下部件50。上部件30和下部件50布置在上基板220和下基板230之间。上基板220包括两个支撑板240。

在冲模20关闭的情况下，带有压力端口80的管状段10布置在支撑板240之间(见图10)，支撑板240***下基板230的凹口250中。在此情况下，管状段10的材料在成形过程中流动而压力端口80没有分别地轴向进给。

以压力端口80上的径向密封构件210为特征的该方法变体当然也可适用于法兰170与管状段10在冲模20中相连的方法、环形凸圈150围绕法兰170形成卷边的方法、或吹掉平面部130的方法。

图11至13示出了制造金属阀壳体的所述方法的变体。

图11示出了在冲模20中的成形管状段10，冲模20具有上部件30和冲头40以及下部件50，下部件50具有阶梯部160以容置法兰170。下部件50包括圆盘260和紧密地环绕圆盘260的支撑环270，圆盘260和支撑环270二者能够单独地和共同地横向于管状段10的轴线移位。支撑环270通过前表面280倚靠在法兰170上。支撑环270的内壁与圆盘260的面向管状段10的侧面一起形成凹部60，其中圆盘260相对于支撑环270远离管状段10稍微向外移位。

最初，在冲头40横向于管状段10的轴线移位并向管状段10施加高内部压力的情况下，以如上所述的相同方式产生阀壳体毛坯的几何形状。管状段10的面向凹部60的壁被挤压穿过法兰170进入凹部60从而形成平面部130和环形凸圈150。支撑环270防止了在平面部130的底部中的管状段10的不受控制的成形。

根据图12，支撑环270随后横向于管状段10的轴线远离法兰170向外移位，直到支撑环270的邻近法兰170的前表面280与圆盘260的面向管状段10的侧面构成平面。

接着，如图13所示，通过支撑环270和圆盘260将平面部130朝着管状段的轴线径向地向内挤压，直到其与法兰170接触。因此，环形凸圈150在法兰170上形成卷边并且接合在法兰170周围。在另一方法步骤中，如上所述，可以将平面部130吹掉。此处，锐利边缘也可以布置在法兰的前表面上。

根据本发明的制造阀壳体的方法和该方法的变体特别适合于借助于高内部压力使由不锈钢制成的管状段成形。但是也可以使用由其它的金属材料制成的管状段。

Claims (11)

1.一种通过在冲模中对管状段进行液压成型来制造金属阀壳体的方法，所述冲模包括具有冲头的上部件和具有凹部的下部件，将所述管状段放置在所述冲模中、填充液体并使其承受高内部压力，并且使位于两个管端部之间的中间部分中的所述管状段的相对两侧的壁成形，其中，通过所述冲头横向于所述管状段的轴线向内挤压所述管状段的一侧以形成凹形弯曲部，将相对一侧的壁压入位于所述下部件中的所述凹部中以形成平面部。

2.根据权利要求1所述的制造金属阀壳体的方法，其中，所述冲模的下部件中的所述凹部包括沿着所述凹部的***的阶梯部以容置法兰，将所述管状段的与所述法兰邻近的壁挤压穿过所述法兰并压入所述凹部中以形成环形凸圈，所述环形凸圈与所述法兰建立形状配合连接。

3.根据权利要求2所述的制造金属阀壳体的方法，其中，借助于外部径向力的作用将所述平面部朝向所述管状段的中心轴线挤压，由此使所述环形凸圈在所述法兰上形成卷边并接合在所述法兰周围。

4.根据权利要求1至3所述的制造金属阀壳体的方法，其中，所述冲模的下部件包括分离板，所述分离板能够横向于所述管状段的轴线移位，并且所述凹部布置在所述分离板中，由此在快速移位同时保持所述高内部压力的情况下，吹掉所述平面部。

5.根据权利要求4所述的制造金属阀壳体的方法，其中，所述冲模的下部件在其内壁上且在与所述分离板分离的分离平面中具有锐利边缘，所述环形凸圈靠在所述锐利边缘上。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的制造金属阀壳体的方法，其中，将压力端口在两个管端部的延伸部中连接于两个管端部，所述压力端口分别具有管道，所述管道用于供给液体和施加压力、或者用于排气。

7.根据权利要求6所述的制造金属阀壳体的方法，其中，所述压力端口在面对所述管端部的侧部上具有圆锥形几何形状，并且所述压力端口与所述管端部建立力配合连接。

8.根据权利要求6或7所述的制造金属阀壳体的方法，其中，在成形过程中，当所述管状段的材料流动时，所述压力端口朝向所述管状段轴向地进给。

9.根据权利要求6所述的制造金属阀壳体的方法，其中，所述压力端口移动到两个管端部中，并且通过径向密封构件封接在所述两个管端部上。

10.根据权利要求9所述的制造金属阀壳体的方法，其中，所述压力端口在位于移入位置时由支撑板保持，所述支撑板锚固在所述冲模的上部件中、并且与所述冲模的下部件建立闭锁连接。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的制造金属阀壳体的方法，其中，所述管状段包括不锈钢。

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