40Cr钢机体座类零件多向模锻工艺方法及模具技术

技术编号:5332779 阅读:539 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
40Cr钢机体座类零件的多向模锻工艺及模具,属于金属材料塑性成形技术领域,目的在于有效地避免现有开式模锻工艺和等温模锻工艺存在的问题。本发明专利技术多向模锻工艺,包括下料、加热、多向模锻步骤,多向模锻过程为:(1)下棒料经中频感应加热至1000℃~1180℃;(2)用多向模锻模具对加热毛坯一次成形。本发明专利技术的多向模锻模具,包括对称的左、右侧凸模,上半凹模、下半凹模、侧凸模固定板以及由上、下模座组成的模架。本发明专利技术工艺流程合理,工艺参数与性能稳定;模具结构简单,制造、安装和使用方便,工作可靠;可大大减少锻件同模膛的摩擦阻力,显著提高模具寿命,提高锻件表面质量,材料利用率大,并且实现了一次成形,无需预锻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械零件的模锻成型工艺方法及模具,特别涉及用于生产40Cr钢机 体座类零件的多向模锻生产工艺及模具,属于金属材料塑性成形

技术介绍
40Cr钢是一种低淬透性调质钢,也是国内应用最广泛的合金调质钢,但是 40Cr钢的机加性能不太好。目前,国内军工系统对于40Cr钢机匣体类零件,传统的方法 是采用模锻锤上开式模锻工艺生产,其工艺流程为下料一加热一锻造一切边。其工艺存在 的主要问题是,飞边过厚,金属损耗大,锻件公差大,后续的机械加工余量大,材料的利用率 低,另外由于锤模锻速度高,常因速度敏感性强而引起锻 件表面裂纹。韩家学、王勇围“45 和40Cr钢曲柄锻造余热调制工艺”(参见金属热处理,2009 (4),75 77页)提出对40Cr 圆钢经中频感应加热精密锻造成形后进行余热恒温调质处理,能显著提高40Cr钢曲柄的 淬透性和其他力学性能,组织和硬度分布均勻;但精密锻造成形变形抗力大,模具的工作状 态恶劣,导致模具受用寿命低。袁美龄、薛克敏、曾坐玲等“接套体多向模锻金属流动规律的 数值模拟研究”(参见金属加工,2009 (3), 47 49页)采用三向模锻成形接套体,对接套体 多向模锻金属流动进行了数值模拟,证实接套体多向挤压金属流动方式比较复杂,是镦粗、 反挤和径向挤压的复合过程;其给出的工艺及模具存在以下特点下腔利用反挤压成形可 使型腔充填饱满,但下冲头的挤压力较大且兼备零件的顶出功能,会导致模具寿命低。董传 勇、薛克敏、赵茂俞等“接套体多向模锻工艺及模具设计”(参见金属加工,2009 (23),53 55页)提出了采用多向精锻工艺加工30CrM3A接套体类锻件的技术方案,设计了包括一料 一件和一料两件的多向精锻成型工艺方案以及多向精锻模具。通过受力分析确定一料两件 的工艺方案。其优点是解决了偏载力问题,并使顶出机构得到了优化,锻件出模更加平稳、 可靠,生产效率得到大幅提高,但因为一料两件,成形完后需要附加一步切断工序,材料利 用率降低约4%。贾建磊、李萍、薛克敏等“机体座热挤压工艺分析及模具设计”(参见金属加 工,2009 (19),60 61页)提出了采用热挤压工艺加工30CrMnMoTiA机体座类锻件的技术 方案,设计了包括制坯、压扁和热挤压成形的工艺方案以及可分凹模结构的热挤压模具,通 过受力分析确定一模两件的工艺方案;其优点是解决了偏载力问题,而且减少了后续机加 工工时,提高了材料的利用率,降低了生产成本,但因为制坯后仍需先压扁,无法做到一步 成形,因此生产率仍有待提高。夏巨谌、胡国安等研究了 7A04铝合金机匣体类零件多向模 锻模具及多向模锻工艺(参见中国专利文件CN 101214526和CN 201217051Y)等,然而没有 人通过采用多向模锻工艺对40Cr钢机体座类进行多向模锻的研究。
技术实现思路
本专利技术提供一种40Cr钢机体座类零件的多向模锻工艺,并提供实现多向模锻工 艺的多向模锻模具,目的在于有效地克服现有开式模锻工艺和等温模锻工艺中存在的上述 问题。本专利技术的一种40Cr钢机体座类零件多向模锻工艺方法,其特征在于包括如下步 骤(1)根据工艺要求,选用合适形状的 40Cr钢材料进行下料,得到长度合适的毛坯件;(2)在加热装置中将毛坯件加热至1000°C 1180°C ;(3 )将毛坯件移入多向模锻模具的模膛内,毛坯靠模膛内对应于热锻件大头一端放置, 对毛坯件模锻成形;所述多向模锻模具模膛的温度为200°C 280°C ;得到无飞边的机体座 锻件。一种用于上述模锻工艺的多向模锻模具,其特征在于包括上半凹模、下半凹模, 右侧凸模、左侧凸模、左侧凸模滑块、右侧凸模滑块、起支撑作用的模架以及在脱模时将锻 件顶出的顶出机构;水平对称的上半凹模与下半凹模具有凸形截面,为水平对称分模结构;右侧凸模、左侧 凸模具有凸形截面,位于模具纵向对称线的左右两边,为垂直分模结构;上半凹模与下半凹 模对应右侧凸模、左侧凸模部位具有用于成形锻件两侧凸台的型槽;上半凹模、下半凹模, 右侧凸模、左侧凸模之间构成模膛,所述模膛的形状及尺寸与预先设计的机体座热锻件形 状及尺寸相同;上半凹模与模架的上模座连接,上模座带动上半凹模上下移动;下半凹模设置在模架 的下模座上;右侧凸模、左侧凸模分别与右侧凸模滑块、左侧凸模滑块连接,右侧凸模滑块、左侧凸 模滑块分别带动右侧凸模、左侧凸模移动,实现合模或分模;进一步的特征是所述上半凹模对应于右侧凸模和/或左侧凸模前后两端均设有3 5°的拔模斜面,下半凹模对应于右侧凸模和/或左侧凸模前后两端均设有1 3°的拔模 斜面。所述的顶出机构,由顶出杆、顶料板及镶块构成,顶出杆的上端与顶料板的下端接 触,镶块设置在顶料板上,其下端与顶料板接触,上端是成型面;顶出杆设置在模架的下模 座和下半凹模的顶出孔内。所述上半凹模和下半凹模均对应设置有导正销。上半凹模与上模座之间、下半凹模与下模座之间有定位承力键。本专利技术可有效的克服现有两种模锻工艺存在的问题。将凹模设计成上半凹模与下 半凹模水平对称分模结构,左、右侧凸模分布在上、下两半凹模模块纵向对称线的两边,模 膛对称分布,多向模锻是,锻件均处于强烈的三向压应力状态,本专利技术与模锻锤上开式模锻 相比,其不同之处与优点是本技术多向模锻在一次加热后完成,且不需切边工序;变 形金属处于强烈的三向压应力状态,因而其塑性成形性能大为提高,加上在多向模锻液压 机上模锻,其成形速度比锤上模锻成形速度低得多,不存在速度过高而出现的速度敏感性 强导致表面产生裂纹的现象发生;锻件无飞边金属损耗,且余量和公差小,锻件材料利用率 比开式模锻提高30%以上。本专利技术工艺流程合理,工艺参数与性能稳定;模具结构简单,制造、安装和使用方 便,工作可靠;毛坯经中频加热至1000°C 1180°C,锻压时通过镦挤变形,锻件处于三向压 力状态下成形,显著提高了 40Cr钢的塑性成形性能;将模具设计成多向分模结构并实现一次多向模锻成形,可大大减少模锻成形和锻件顶出过程中锻件同模膛表面的接触摩擦阻力,进一步提高锻件表面质量,并显著提高模具使用寿命。 所述多向模锻模具可一次成形,无需辊锻制坯及预锻。 附图说明图1某型号机体座毛坯示意图; 图2某型号机体座锻件成品三维示意图 图3本专利技术多向模锻模具示意图; 图4本专利技术上半凹模仰视图; 图5本专利技术上半凹模左视图; 图6本专利技术左侧凸模仰视图; 图7本专利技术左侧凸模正视具体实施例方式本专利技术的方法其步骤为(1)根据工艺要求,选用合适形状的40Cr钢材料进 行下料,得到长度合适的毛坯件;(2)在加热装置中将毛坯件加热至1000°C 1180°C ;通常采用中频感应加热的方 式进行加热;可选用的温度为 1020 0C、1050 0C、1060 °C、1080 °C、1100 °C、1120 °C、1150 °C、 1160°C、1170°C等;(3 )将毛坯件移入多向模锻模具的模膛内,毛坯靠模膛内对应于热锻件大头一端放置, 对毛坯件模锻一次成形;所述多向模锻模具模膛的温度为200°C 280°C ;得到无飞边的 机体座锻件;多向模锻模具模膛的温度可以是210°C、220°C、230°C、240°C、245°C、250°C、 255本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种40Cr钢机体座类零件多向模锻工艺方法,其特征在于包括如下步骤:根据工艺要求,选用合适形状的40Cr钢材料进行下料,得到长度合适的毛坯件;(2)在加热装置中将毛坯件加热至1000℃~1180℃;(3)将毛坯件移入多向模锻模具的模膛内,毛坯靠模膛内对应于热锻件大头一端放置,对毛坯件模锻成形;所述多向模锻模具模膛的温度为200℃~280℃;得到无飞边的机体座锻件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:周志明唐丽文罗荣范青松胡治姚照云曹敏敏胡洋
申请(专利权)人:重庆理工大学
类型:发明
国别省市:85[中国|重庆]

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