模锻成形模具及其成形方法技术

本发明专利技术揭示了一种模锻成形模具及其成形方法，包括预锻模及终锻模；所述预锻模包括相互匹配的预锻下模及预锻上模，所述预锻下模上开设有中心定位凹坑，所述预锻上模上设置有凸起型腔；所述终锻模包括终锻下模、终锻上模以及至少一个工艺模，所述终锻上模与工艺模间隙配合、共同形成完整的终锻上型腔。本发明专利技术通过多次成形的方式有效地实现了对机械结构件的加工，使锻造设备在单次模锻工艺中的可锻造面积提升了百分之六十以上，且加工结果优于传统加工方式。同时，本发明专利技术能够在各种类型的锻造设备上使用，适用范围广阔。此外，本发明专利技术能够极大地降低设备分摊及生产成本。

Die forging die and forming method thereof

The invention discloses a forging die and method of forming, including pre forging die and forging die; the pre forging die including pre forging matched die and pre forging mold, the pre forging die is provided with a center positioning pit, the pre forging die is arranged on the convex cavity; the final forging die forging die, including forging die and at least one process model, the final forging die and process die clearance, jointly form a complete forging cavity. The present invention by repeatedly forming method effectively realizes the processing of mechanical parts, the forging equipment in single die forging in the forging area increased by more than sixty percent, and the processing result is better than the traditional processing methods. At the same time, the invention can be used in various types of forging equipment. In addition, the invention can greatly reduce equipment allocation and production cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种成形模具及其成形方法，尤其涉及一种适用于机械结构件加工过程中使用的模锻成形模具及其成形方法，属于模锻工艺领域。
技术介绍
机械行业的传动系统与走行系统中存在很多的结构件，如齿轮、齿圈、连杆等，此类零件受力情况比较复杂，这是因为该类结构件通常受到多种弯扭力矩与冲击载荷的综合作用，工况恶劣，因此需要较高的机械性能和疲劳性能方能满足其使用要求。基于上述要求，该类结构件必须由模锻工艺进行制造。随着机械行业朝着重载、高速、轻量化的发展，为了顺应行业发展，此类结构件的规格及结构也在朝着两个方向变化：一、轻量化要求使得厚度尺寸越来越薄；二、重载要求使得轮廓尺寸越来越大。上述两个变化都直接导致加工企业在使用锻造设备对这类结构件进行模锻成形时，所需的模锻成形力急剧上升。为了解决模锻成形力增大以致超过锻造设备能力范围的情形，模锻制造行业通常的解决办法有三种：一、使用更大的模锻设备；二、使用多火次加工；三、使用自由锻工艺制造替代。但不论是上述的哪种方法，其缺点都十分显著，具体而言：一、使用更大的模锻设备。对于同一类型的大型锻造设备的公称压力每提高一倍，设备投资费用约提高3~4倍。大型锻造设备更是造价不菲，制造与安装周期都较长，维护保养费用较高。大型锻造设备的投资使得锻件的成本中固定资产分摊较高，缺乏市场竞争力。二、使用多火次加工。当锻造时通过增加锻打次数已经不能降低锻件的厚度尺寸，通过切边后回炉加热后再次锻打。因切边导致锻件的投影面积下降以及回炉加热导致的材料流动应力下降，从而降低锻造力来制造出合格锻件。该方法的缺点：一是可锻产品范围增大有限，一般能够超出设备一火可锻面积极限的20%；二是增加了多道工序导致效率降低，该方法至少增加一次加热和一次切边；三是经过多次加热，原材料热损耗增多，因加热氧化导致锻件表面质量进一步降低，增加了抛丸、打磨时间。以上缺点均导致锻件成本的大幅上升。三、使用自由锻工艺制造替代。同等吨位的设备，理论上自由锻工艺相对模锻工艺可以制造出更大的锻件。但自由锻制造的锻件因工艺原因，其寿命较低。首先，自由锻制造的锻件毛坯机加工余量很大（以地铁从动齿轮毛坯为例，一般自由锻件毛坯的重量为模锻件毛坯重量的1.3倍以上），浪费很多的原材料和加热能源以及后续的机加工工时。为了达到要求的锻造比，需要经过多次镦拔锻打才能达到，然而多次镦拔导致毛坯的内部锻造流线紊乱，经机加工后锻造流线被切断则导致零件的疲劳性能降低。
技术实现思路
鉴于现有技术存在上述缺陷，本专利技术的目的是提出一种适用于机械结构件加工过程中使用的模锻成形模具。本专利技术的目的，将通过以下技术方案得以实现：一种模锻成形模具，包括预锻模及终锻模；所述预锻模包括相互匹配的预锻下模及预锻上模，所述预锻下模上开设有中心定位凹坑，所述预锻上模上设置有凸起型腔；所述终锻模包括终锻下模、终锻上模以及至少一个工艺模，所述终锻上模与工艺模间隙配合、共同形成完整的终锻上型腔。优选地，所述中心定位凹坑的内径不小于所述原料件的外径。优选地，所述工艺模为环形件，所述工艺模的周向侧壁设置有用于其自身定位及找正的工艺斜面，所述工艺模借助所述工艺斜面与所述终锻上模间隙配合，工艺模上端面与所述终锻上模内腔的上端面刚性触接。优选地，所述终锻下模上设置有用于定位的中心凸台，所述中心凸台的外径与所述凸起型腔的外径相匹配。本专利技术还揭示了一种使用上述的模锻成形模具进行模锻成形的方法，包括如下步骤：S1、下料，根据加工需要选用符合工艺要求的原料，并根据加工成品的重量及尺寸要求，将原料切削加工为原料件；S2、加热，将所述原料件投入加热炉内加热至工艺要求的温度范围，随后将所述原料件取出；S3、预锻，将完成加热的原料件放入预锻下模的型腔内，并借助中心定位凹坑完成所述原料件的定位找正，随后预锻上模下行将所述原料件锻压加工为预锻件，在所述中心定位凹坑与凸起型腔的配合作用下，所述预锻件的上端面形成工艺凹陷、下端面形成工艺凸起；S4、第一次终锻，将所述预锻件下端面朝上放入终锻下模的型腔内，并借助所述工艺凹陷与设置于所述终锻下模上的中心凸台的配合完成所述预锻件的找正定位，随后终锻上模下行，将所述预锻件锻压加工为过程锻件；S5、第二次终锻，所述终锻上模上行完成开模，将所述过程锻件留置于所述终锻下模内，随后将工艺模放置于所述过程锻件的上端面，放置完成后，所述终锻上模再次下行，所述工艺模借助开设在其表面的工艺斜面完成其与所述终锻上模间的找正定位，在所述终锻下模、终锻上模及工艺模的共同配合下，所述过程锻件被锻压加工为符合加工成型标准的终锻件；S6、下料加工，所述终锻上模再次上行完成开模，将所述工艺模从所述终锻件上取下，随后将所述终锻件从所述终锻下模内取出，将所述终锻件上多余的连皮及飞边切除，完成锻造成品下料。本专利技术的突出效果为：本专利技术通过多次成形的方式有效地实现了对机械结构件的加工，使锻造设备在单次模锻工艺中的可锻造面积提升了百分之六十以上（相当于将锻造设备的工称压力提升了百分之六十以上） ，加工完成后的锻造件的综合力学性能及表面质量均优于采用传统加工方式所获得的锻造件。同时，本专利技术的模锻成形模具及其成形方法能够在各种类型的锻造设备上使用，可适用于各种类型锻件的加工，适用范围十分广阔。此外，本专利技术使用便捷、操作简单、加工成本低，在大型锻件制造方面具有显著的成本优势，能够极大地降低设备分摊，降低了加工企业的生产成本。综上所述，本专利技术结构简单、加工成本低、操作便捷、使用效果优异，具有很高的使用及推广价值。以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握。附图说明图1是从动齿轮锻件的剖视图；图2是缺陷铸件的剖视图；图3是原料件的示意图；图4是预锻模的剖视图；图5是预锻件的剖视图；图6是本专利技术实施例1中的终锻模的剖视图；图7是本专利技术实施例1中的工艺模俯视图；图8是图7沿A-A剖视图；图9是本专利技术实施例1中的过程锻件的剖视图；图10是终锻件的剖视图；图11是本专利技术实施例2中的终锻模的剖视图；图12是本专利技术实施例2中的工艺模俯视图；图13是图12沿B-B剖视图；图14是本专利技术实施例2中的过程锻件的剖视图。其中：1、从动齿轮锻件 11、轮毂 12、轮辐 13、轮缘 131、轮缘内圈 132、轮缘外圈 2、缺陷铸件 3、原料件 4、预锻模 41、预锻下模 411、中心定位凹坑 42、预锻上模 421、凸起型腔 5、预锻件 51、工艺凸起 52、工艺凹陷 6、终锻模 61、终锻下模 611、中心凸台 62、终锻上模 63、工艺模 631、工艺模上端面 632、工艺斜面 7、过程锻件 71、锻压余料 8、终锻件 81、连皮 82、飞边。具体实施方式本专利技术揭示了一种适用于机械结构件加工过程中使用的模锻成形模具。如图所示，一种模锻成形模具，包括预锻模4及终锻模6；所述预锻模4包括相互匹配的预锻下模41及预锻上模42，所述预锻下模41上开设有中心定位凹坑411，所述预锻上模42上设置有凸起型腔421；所述终锻模6包括终锻下模61、终锻上模62以及至少一个工艺模63，所述终锻上模62与工艺模63间隙配合、共同形成完整的终锻上型腔。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模锻成形模具，其特征在于：包括预锻模（4）及终锻模（6）；所述预锻模（4）包括相互匹配的预锻下模（41）及预锻上模（42），所述预锻下模（41）上开设有中心定位凹坑（411），所述预锻上模（42）上设置有凸起型腔（421）；所述终锻模（6）包括终锻下模（61）、终锻上模（62）以及至少一个工艺模（63），所述终锻上模（62）与工艺模（63）间隙配合、共同形成完整的终锻上型腔。

【技术特征摘要】
1.一种模锻成形模具，其特征在于：包括预锻模（4）及终锻模（6）；所述预锻模（4）包括相互匹配的预锻下模（41）及预锻上模（42），所述预锻下模（41）上开设有中心定位凹坑（411），所述预锻上模（42）上设置有凸起型腔（421）；所述终锻模（6）包括终锻下模（61）、终锻上模（62）以及至少一个工艺模（63），所述终锻上模（62）与工艺模（63）间隙配合、共同形成完整的终锻上型腔。2.根据权利要求1所述的模锻成形模具，其特征在于：所述中心定位凹坑（411）的内径不小于所述原料件（3）的外径。3.根据权利要求1所述的模锻成形模具，其特征在于：所述工艺模（63）为环形件，所述工艺模（63）的周向侧壁设置有用于其自身定位及找正的工艺斜面（632），所述工艺模（63）借助所述工艺斜面（632）与所述终锻上模（62）间隙配合，工艺模上端面（631）与所述终锻上模（62）内腔的上端面刚性触接。4.根据权利要求1所述的模锻成形模具，其特征在于：所述终锻下模（61）上设置有用于定位的中心凸台（611），所述中心凸台（611）的外径与所述凸起型腔（421）的外径相匹配。5.一种使用权利要求1至4任意一项所述的模锻成形模具进行模锻成形的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、下料，根据加工需要选用符合工艺要求的原料，并根据加工成品的重量及尺寸要求，将原料切削加工为原料件（3）；S2、加热，将所述原料件（3）投入加热炉内加热至工艺要求的温度范围，随后将所述原...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮发林，张建鑫，盛伟，陈胜，杨诚，
申请(专利权)人：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32