一种齿弧热模锻和热冲压复合塑性成形方法技术

本发明专利技术属于锻造技术领域，具体涉及一种齿弧热模锻和热冲压复合塑性成形方法，包括热模锻成形和热冲压成形；依靠热模锻工艺和锻模，获得还未全部达到最终形状与尺寸要求的齿弧半成品模锻件；依靠热冲压成形工艺和热冲压弯曲模，最终彻底达到齿弧模锻件的形状与尺寸要求。本发明专利技术与现有热模锻成形工艺相比，充分发扬现有热模锻和热冲压复合塑性成形工艺的优点，有效解决在现有设备为吨位相对较小的30kN模锻锤条件下打击能量不足、变形力大以及模锻效率低和锻模使用寿命低等难题，可获得形状与尺寸一致性好的齿弧模锻件。

A tooth arc hot die forging and hot stamping compound plastic forming method

The invention belongs to the technical field of forging, in particular to a tooth arc hot forging and hot stamping compound plastic forming method, including hot forging and hot stamping; rely on hot forging process and forging die, obtained has not achieved all gear arc semi-finished forgings requirements of the final shape and size; rely on hot stamping process and hot stamping die, eventually reach the size and shape of arc tooth forging requirements. Compared with the existing hot forming process of the forging, give full play to the hot forging and hot stamping compound plastic forming technology advantages, effectively solve the problem in existing equipment for 30kN die forging hammer tonnage is relatively small under the conditions of combat energy shortage, the deformation force and the forging of low efficiency and low service life of die problem, can obtain the shape and size of good consistency of the gear forgings.

【技术实现步骤摘要】
一种齿弧热模锻和热冲压复合塑性成形方法
本专利技术属于锻造
，具体涉及一种齿弧热模锻和热冲压复合塑性成形方法。
技术介绍
以在模锻锤设备上模锻齿弧为例，现有模锻工艺过程主要有2种：一种是坯料加热→模锻(弯曲和终锻)→切边(在3150kN或6300kN切边压力机上切边)，优缺点是：工艺过程较简单，但模锻成形困难，变形力过大，效率低(弯曲和终锻总打击次数至少为13～15锤次/件)，锻模使用寿命不足3000件/套，所需模块尺寸大，所需模锻锤设备吨位为50kN、70kN(或与之吨位相当的其它类型模锻设备)，不能在设备吨位相对较小的30kN模锻锤(或与之吨位相当的其它类型模锻设备)上模锻成形；另一种是坯料加热→模锻(弯曲、预锻和终锻)→切边(在3150kN或6300kN切边压力机上切边)，优缺点是：模锻成形容易，变形力较小，效率较低(弯曲、预锻和终锻总打击次数至少为10～12锤次/件)，锻模使用寿命不足8000件/套，所需模块尺寸更大，所需模锻锤设备吨位为70kN、100kN(或与之吨位相当的其它类型模锻设备)，更不能在设备吨位相对较小的30kN模锻锤(或与之吨位相当的其它类型模锻设备)上模锻成形。从以上可以看出：现有齿弧热模锻成形的缺点特别明显，尤其是变形力大、应选择较大设备吨位的50kN、70kN或70kN、100kN模锻锤(或与之吨位相当的其它类型模锻设备)以及模锻效率低和锻模使用寿命较低，能否在设备吨位相对较小的30kN模锻锤(或与之吨位相当的其它类型模锻设备)上实现模锻成形、同时又有效降低变形力、提高模锻效率和锻模使用寿命则更具有挑战性意义。专利技术内容(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：提供一种齿弧热模锻和热冲压复合塑性成形方法，有效解决在现有吨位相对较小的30kN模锻锤(或与之吨位相当的其它类型模锻设备)条件下打击能量不足、变形力大以及模锻效率低和锻模使用寿命低等难题，最终获得形状与尺寸一致性好的齿弧模锻件。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种齿弧热模锻和热冲压复合塑性成形方法，所述方法过程为：先进行热模锻成形，再进行热冲压成形；热模锻成形依靠锻模来实现，即将圆钢坯料加热到工艺规定的始锻温度、在锻模纵向平台上压扁制坯、在成形制坯模膛中成形制坯、在终锻模膛中终锻成形、在切边模中切边，获得还未全部达到最终形状与尺寸要求的齿弧半成品模锻件；热冲压成形依靠热冲压模来实现，即通过将齿弧半成品模锻件加热到始锻温度、再将齿弧半成品模锻件返回热锻模的终锻模膛中热校直、在热锻模T型倒置压肩模膛5中T型倒置压肩、在冲压弯曲模中冲压弯曲成形，彻底达到齿弧模锻件形状与尺寸的要求。其中，所述热锻模包括纵向型锁扣1、成形制坯模膛2、压扁制坯平台3、终锻模膛4和T型倒置压肩模膛5；所述纵向型锁扣1纵向排列，位于热锻模的左侧和右侧；所述成形制坯模膛2纵向排列，位于左侧纵向型锁扣1之上；所述压扁制坯平台3纵向排列，位于左侧纵向型锁扣1与终锻模膛4之间的中左侧；所述终锻模膛4纵向排列，位于中左侧的压扁制坯平台3与右侧纵向型锁扣1之间的中右侧；T型倒置压肩模膛5纵向排列，位于右侧纵向型锁扣1之上。其中，所述的纵向型锁扣1用于控制锻模的导向，同时还用于容纳成形制坯模膛和T型倒置压肩模膛；所述的成形制坯模膛2用于成形制坯，制坯后的形状和尺寸与成形制坯热模锻件图的形状与尺寸相对应，上模模膛容积大于相对应终锻模膛容积的10％，下模模膛容积大于相对应终锻模膛容积的5％。其中，所述的压扁制坯平台3用于压扁制坯，为上下平面结构，其上平面为上模左侧飞边槽仓部上平面、下平面为下模左侧飞边槽底平面，左右有效宽度为上模左侧飞边槽仓部的加长宽度为80mm，压扁厚度与成形制坯的窄端平均宽度相匹配；所述的终锻模膛4用于齿弧半成品热模锻成形，其形状和尺寸与齿弧半成品热模锻件图的形状与尺寸相同。其中，所述的T型倒置压肩模膛5用于在最终热冲压成形之前的T型倒置压肩，压肩后的形状和尺寸与压肩热模锻件图的形状与尺寸相对应；压肩斜度为0°，压肩过渡圆角半径为R8mm。其中，所述热模锻成形包括以下工作步骤：S1：坯料加热步骤：在加热炉中将圆钢坯料加热到工艺规定的始锻温度范围；S2：安装固定步骤：将热锻模安装固定在30kN模锻锤设备上，并将热锻模预热到150℃～350℃；S3：压扁制坯步骤：将加热到始锻温度的圆钢坯料置于拔长与压扁制坯平台3上进行压扁制坯成形；S4：成形制坯步骤：再将压扁制坯后的压扁坯料纵向置于成形制坯模膛2中进行成形制坯；S5：终锻步骤：再将成形制坯后的成形坯料向右旋转90°纵向置于终锻模膛4中进行终锻成形；S6：切边步骤：最后将终锻成形的带飞边齿弧半成品模锻件置于切边模中，在3150kN切边压力机一次行程中即可切边成形，以获得齿弧半成品模锻件。其中，所述热冲压模包括凸模6和凹模7；所述的凸模6位于热冲压模的上部，用于热冲压弯曲齿弧热模锻件上部最终成形；凹模7位于凸模6的下部，用于容纳冲压弯曲后的齿弧半成品模锻件。其中，所述的凸模6选材为热模具钢5CrMnMo，热处理硬度为41～47HRC；凸模6包括凸模凹腔6a和压肩凸台6b；所述的凸模凹腔6a底部弯曲直径比所对应的压肩热模锻件大1.0mm，凹腔深度比所对应的弯曲热模件高度大1.5mm；所述的压肩凸台6b底部的压肩斜度与所对应的压肩热模锻件图的模锻斜度相同，底部弯曲直径与所对应的压肩热模锻件相同，底端部过渡圆角半径比弯曲热模件图所对应的圆角半径小3mm，左、右侧皆为竖直平面。其中，所述的凹模7选材为热模具钢5CrMnMo，热处理硬度为41～47HRC；凹模7包括定位凹腔7a、弯曲凹腔7b和卸料凹腔7c；所述的定位凹腔7a用于齿弧半成品热模锻件在弯曲前的两端部定位，前端深度和后端深度与所对应的压肩热模锻件图厚度相同，定位凹腔7a底部斜度与所对应的半成品热锻模件图的斜度相同；所述的弯曲凹腔7b用于热冲压弯曲成形和容纳齿弧成品模锻件，底部弯曲圆角半径比弯曲热模件图所对应的圆角半径大1.0mm；底部倾斜角度为7°；表面粗糙度为Ra＝1.6μm；所述的卸料凹腔7c用于卸除齿弧成品热模锻件，宽度比弯曲后的热锻模件宽度单边大30mm，卸料凹腔7c的深度比弯曲凹腔7b小30mm。其中，所述热冲压成形包括以下工作步骤：S1：坯料加热步骤：在加热炉中将齿弧半成品模锻件加热到工艺规定的始锻温度范围；S2：安装固定步骤：分别将凸模6和凹模7固定安装在3150kN切边压力机设备上的上工作平台上和下工作平台上；S3：闭合高度调整步骤：调整凸模6和凹模7的闭合高度，以凸模6和凹模7工作闭合后的凸模6前后最低点与凹模7前后的最高点在同一平面上为基准；S4：热校直步骤：将加热到始锻温度的齿弧半成品模锻件纵向置于热锻模的终锻模膛4中热校直；S5：T型倒置压肩步骤：将热校直后的齿弧半成品模锻件纵向T型倒置于热锻模的T型倒置压肩模膛5中压肩；S6：热冲压弯曲步骤：将热校直后的齿弧半成品模锻件T型倒置于热冲压模中的凹模7上定位凹腔7a中，然后启动3150kN切边压力机工作开关，在切边压力机一次行程中即可顺利热冲压弯曲成形；S7：取出步骤：最后将热冲压弯曲后的齿弧成品模锻件用夹钳横向夹持从卸料凹腔7c中取出。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种齿弧热模锻和热冲压复合塑性成形方法，其特征在于，所述方法过程为：先进行热模锻成形，再进行热冲压成形；热模锻成形依靠锻模来实现，即将圆钢坯料加热到工艺规定的始锻温度、在锻模纵向平台上压扁制坯、在成形制坯模膛中成形制坯、在终锻模膛中终锻成形、在切边模中切边，获得还未全部达到最终形状与尺寸要求的齿弧半成品模锻件；热冲压成形依靠热冲压模来实现，即通过将齿弧半成品模锻件加热到始锻温度、再将齿弧半成品模锻件返回热锻模的终锻模膛中热校直、在热锻模T型倒置压肩模膛(5)中T型倒置压肩、在冲压弯曲模中冲压弯曲成形，彻底达到齿弧模锻件形状与尺寸的要求。

【技术特征摘要】
1.一种齿弧热模锻和热冲压复合塑性成形方法，其特征在于，所述方法过程为：先进行热模锻成形，再进行热冲压成形；热模锻成形依靠锻模来实现，即将圆钢坯料加热到工艺规定的始锻温度、在锻模纵向平台上压扁制坯、在成形制坯模膛中成形制坯、在终锻模膛中终锻成形、在切边模中切边，获得还未全部达到最终形状与尺寸要求的齿弧半成品模锻件；热冲压成形依靠热冲压模来实现，即通过将齿弧半成品模锻件加热到始锻温度、再将齿弧半成品模锻件返回热锻模的终锻模膛中热校直、在热锻模T型倒置压肩模膛(5)中T型倒置压肩、在冲压弯曲模中冲压弯曲成形，彻底达到齿弧模锻件形状与尺寸的要求。2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，所述热锻模包括纵向型锁扣(1)、成形制坯模膛(2)、压扁制坯平台(3)、终锻模膛(4)和T型倒置压肩模膛(5)；所述纵向型锁扣(1)纵向排列，位于热锻模的左侧和右侧；所述成形制坯模膛(2)纵向排列，位于左侧纵向型锁扣(1)之上；所述压扁制坯平台(3)纵向排列，位于左侧纵向型锁扣(1)与终锻模膛(4)之间的中左侧；所述终锻模膛(4)纵向排列，位于中左侧的压扁制坯平台(3)与右侧纵向型锁扣(1)之间的中右侧；T型倒置压肩模膛(5)纵向排列，位于右侧纵向型锁扣(1)之上。3.根据权利要求2所述的成形方法，其特征在于，所述的纵向型锁扣(1)用于控制锻模的导向，同时还用于容纳成形制坯模膛和T型倒置压肩模膛；所述的成形制坯模膛(2)用于成形制坯，制坯后的形状和尺寸与成形制坯热模锻件图的形状与尺寸相对应，上模模膛容积大于相对应终锻模膛容积的10％，下模模膛容积大于相对应终锻模膛容积的5％。4.根据权利要求3所述的成形方法，其特征在于，所述的压扁制坯平台(3)用于压扁制坯，为上下平面结构，其上平面为上模左侧飞边槽仓部上平面、下平面为下模左侧飞边槽底平面，左右有效宽度为上模左侧飞边槽仓部的加长宽度为80mm，压扁厚度与成形制坯的窄端平均宽度相匹配；所述的终锻模膛(4)用于齿弧半成品热模锻成形，其形状和尺寸与齿弧半成品热模锻件图的形状与尺寸相同。5.根据权利要求4所述的成形方法，其特征在于，所述的T型倒置压肩模膛(5)用于在最终热冲压成形之前的T型倒置压肩，压肩后的形状和尺寸与压肩热模锻件图的形状与尺寸相对应；压肩斜度为0°，压肩过渡圆角半径为R8mm。6.根据权利要求5所述的成形方法，其特征在于，所述热模锻成形包括以下工作步骤：S1：坯料加热步骤：在加热炉中将圆钢坯料加热到工艺规定的始锻温度范围；S2：安装固定步骤：将热锻模安装固定在30kN模锻锤设备上，并将热锻模预热到150℃～350℃；S3：压扁制坯步骤：将加热到始锻温度的圆钢坯料置于拔长与压扁制坯平台3上进行压扁制坯成形；S4：成形制坯步骤：再将压扁制坯后的压扁坯料纵向置于成形制坯模膛2中进行成形制坯；S5：终锻步骤：再将成形制坯后的成形坯料向右旋转90°纵向置于终锻模膛4中进行终锻成形；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志广，迟春生，郭巨寿，张树利，钟国栋，
申请(专利权)人：国营第六一六厂，
类型：发明
国别省市：山西,14