一种确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法技术

本发明专利技术涉及确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法：1)初始形状尺寸确定；2爪部特征单元的形状尺寸修正；3)凸台特征单元的形状尺寸修正；4)底座特征单元的形状尺寸修正；5)局部形状尺寸完善和完整数模的构造；本发明专利技术能够精确分配预锻件不同部位的体积，实现爪极终锻时不同位置的材料能够同时充满型腔，有效的避免终锻成形过程中的各种锻造缺陷，同时还能够均衡不同工步的变形力，提高模具和设备的使用寿命。

Method for determining shape and size of hot forging die with many steps of claw

The invention relates to a method for determining a claw step hot forging preform shape size: 1) to determine the initial shape and size; the shape and size of 2 claw feature unit correction; 3) the shape and size of convex feature unit correction; 4) the shape and size of the base feature Unit revision; 5) local structure, shape and size of perfect and complete the number of modes; the invention can accurately distribute pre forging in different parts of the volume, realization of claw pole end forging in different position of the material to fill the cavity, the forging process to avoid various forging defects effectively, the deformation force can also balance the different stages, improve the service life of equipment and mould.

【技术实现步骤摘要】
一种确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法
本专利技术涉及爪极加工制造领域，具体为一种确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法。
技术介绍
爪极是汽车交流发电机转子总成中的核心零件，其主要作用是将转子中励磁线圈产生轴向磁场转化为径向磁场，从而使得转子旋转时获得沿空间三维分布的交变磁场，该交变磁场相对定子运动产生交流电，因而汽车发电机爪极有时也被称作汽车发电机磁极。目前爪极零件制造工艺很多，如江苏龙城精锻有限公司在中国专利文献中公开了一种汽车发电机用爪极及其制造工艺[公开号：CN1772413],其工艺步骤为a.下料；b.加热；c.镦粗；d.预锻；e.精锻；f.切边；g.磁性退火；h.冷整形；武汉理工大学在在中国专利文献中公开了一种发电机磁极精锻成形的方法[公开号：CN1935408A],其步骤为a.原材料下料；b.预锻；c.精锻；d.切边；e.机械加工；西安交通大学在中国专利文献中公开了一种汽车用发电机爪极成形工艺[公开号：CN102179464A],其步骤为a.下料；b.加热；c.径向镦挤；d.反挤；e.机加工；台州职业技术学院在中国专利文献中公开了一种汽车发电机爪极及其制造工艺，其步骤为a.毛坯成型；b.热处理；c.整形；d.磷皂化；e.冷整形一；f.冷整形二；g.精加工。上述制造工艺中大多采用了热模锻工艺来对爪极零件进行预制坯，且由于爪极结构复杂，目前产业化生产中普遍使用多工步热模锻。在多工步热模锻工艺中，预锻件的形状和尺寸的确定是最为关键的一环，也是目前多工步热模锻工艺设计的难点之一，预锻件的形状尺寸设计如果不合理，则最后的终锻成形工步中易出现充不满、紊流、折叠凳锻造缺陷，无法保证生产的产品质量，同时也极大降低了模具的使用寿命，这些都会极大的增加生产的成本，浪费有限的资源，严重时会由于预锻件的形状尺寸设计不合理而引起的变形力过载或失衡还会造成加工设备的损坏，对现场操作人员的人身安全造成极大的潜在威胁，中断了生产，影响生产进度，为公司带来巨大的损失。目前现有的确定多工步热模锻预锻件形状和尺寸的方法大多采用等体积原则进行大致的体积分配，这种方法无法实现预锻件不同部位体积的合理分配，无法满足多工步热模锻工艺中合理分配预锻件体积的要求，更加无法保证爪极在后续成形过程中不同位置的材料能够同时充满型腔，在终锻成形过程中的会出现各种锻造缺陷，打破不同工步之间变形力的均衡，极大降低了成形模具和设备的使用寿命，增加生产过程中的成本。因此，为了解决上述技术问题，本申请提出了确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法，解决了
技术介绍
中存在的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法，包括以下步骤：1)初始形状尺寸确定：根据所需爪极终锻件的形状特征确定其去除局部位置圆角后的体积V0，并将预锻件划分为爪部、凸台和底座三个特征单元，分别确定三个特征单元的初始形状尺寸，在三维造型软件中模拟构造出预锻件初始数模；2)爪部特征单元的形状尺寸修正：将爪部除上下表面以外的所有外表面向内侧整体偏移距离为L1，L1的取值范围为0.01-0.35mm。3)凸台特征单元的形状尺寸修正：将凸台上表面和外圆面向内侧偏移距离为L2，L2的取值范围为0.1-2mm；4)底座特征单元的形状尺寸修正：将底座的外圆面向内侧整体偏移距离为L1，底座的下表面向外侧偏移距离为L，L取值范围为0.1-2mm，并通过三维造型软件分别计算和记录预锻件修正后的爪部体积V1、凸台体积V2以及底座体积V3；验证(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否满足大于1且不小于1.01的条件，若所述条件不满足则需要不断重新调整L的数值大小，直到满足该条件后方可进行下一步骤；5)局部形状尺寸完善和完整数模的构造：确定局部位置过渡圆角的半径，完成预锻件形状尺寸的确定，并在三维造型软件中完成完整数模的构造。进一步，步骤1)中所述爪极的初始形状尺寸不包含步骤5)中的过渡圆角。进一步，所述爪部的初始形状尺寸和所需终锻件的爪部形状尺寸相同。进一步，在步骤1)中所述凸台的初始形状为带有拔模角度为3-8°的圆柱体，该圆柱体大端部的尺寸和所需终锻件的凸台小端部尺寸相等，该圆柱体的高度通过与所需终锻件凸台体积相等原则计算确定。进一步，在步骤1)中所述底座的初始形状尺寸与所需终锻件的底座上表面、下表面去除槽、孔以及局部微结构后的形状尺寸相同。进一步，在步骤5)中的所述局部位置过渡圆角的半径相比所需终锻件相同位置的过渡圆角半径大1-10mm。本专利技术的有益效果是：本专利技术的步骤分为初始形状尺寸确定、爪部特征单元的形状尺寸修正、凸台特征单元的形状尺寸修正、底座特征单元的形状尺寸修正和局部形状尺寸完善和完整数模的构造，结合目前使用的三维造型软件配合使用就可以根据所需爪极终锻件的形状尺寸，精确分配预锻件不同部位的体积，实现爪极终锻时不同位置的材料能够同时充满型腔，有效的避免终锻成形过程中的各种锻造缺陷，同时还能够均衡不同工步的变形力，提高模具和设备的使用寿命。与现有技术相比，解决了爪极多工步热模锻预锻件体积的合理分配难题，确定出形状和尺寸精确合理的爪极预锻件，对爪极的加工领域发展有着重要的推动意义。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：图1是本专利技术的方法流程示意图；图2是本专利技术实施例2中客户所需爪极终锻件的三维模型示意图；图3是本专利技术实施例2中客户所需爪极终锻件的二维平面示意图；图4是本专利技术实施例2中爪极预锻件的初始三维模型示意图；图5、6是本专利技术实施例2中爪部形状尺寸修正示意图；图7是本专利技术实施例2中凸台形状尺寸修正示意图；图8是本专利技术实施例2中底座形状尺寸修正示意图；图9是本专利技术实施例2中爪极预锻件的最终形状三维模型示意图；图10是本专利技术实施例2中爪极预锻件的最终形状二维平面示意图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。实施例1：如图1所示，一种确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法，包括以下步骤：1)初始形状尺寸确定：根据所需爪极终锻件的形状特征确定其去除局部位置圆角后的体积V0，并将预锻件划分为爪部、凸台和底座三个特征单元，分别确定三个特征单元的初始形状尺寸，在三维造型软件中模拟构造出预锻件初始数模；2)爪部特征单元的形状尺寸修正：将爪部除上下表面以外的所有外表面向内侧整体偏移距离为L1，L1的取值范围为0.01-0.35mm。3)凸台特征单元的形状尺寸修正：将凸台上表面和外圆面向内侧偏移距离为L2，L2的取值范围为0.1-2mm；4)底座特征单元的形状尺寸修正：将底座的外圆面向内侧整体偏移距离为L3，底座的下表面向外侧偏移距离为L，L取值范围为0.1-2mm，并通过三维造型软件分别计算和记录预锻件修正后的爪部体积V1、凸台体积V2以及底座体积V3；验证(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否满足大于1且不小于1.01的条件，若所述条件不满足则需要不断重新调整L的数值大小，直到满足该条件后方可进行下一步骤；5)局部形状尺寸完善和完整数模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)初始形状尺寸确定：根据所需爪极终锻件的形状特征确定其去除局部位置圆角后的体积V0，并将预锻件划分为爪部、凸台和底座三个特征单元，分别确定三个特征单元的初始形状尺寸，在三维造型软件中模拟构造出预锻件初始数模；2)爪部特征单元的形状尺寸修正：将爪部除上下表面以外的所有外表面向内侧整体偏移距离为L1，L1的取值范围为0.01‑0.35mm。3)凸台特征单元的形状尺寸修正：将凸台上表面和外圆面向内侧偏移距离为L2，L2的取值范围为0.1‑2mm；4)底座特征单元的形状尺寸修正：将底座的外圆面向内侧整体偏移距离为L1，底座的下表面向外侧偏移距离为L，L取值范围为0.1‑2mm，并通过三维造型软件分别计算和记录预锻件修正后的爪部体积V1、凸台体积V2以及底座体积V3；验证(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否满足大于1且不小于1.01的条件，若所述条件不满足则需要不断重新调整L的数值大小，直到满足该条件后方可进行下一步骤；5)局部形状尺寸完善和完整数模的构造：确定局部位置过渡圆角的半径，完成预锻件形状尺寸的确定，并在三维造型软件中完成完整数模的构造。...

【技术特征摘要】
1.一种确定爪极多工步热模锻预锻件形状尺寸的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)初始形状尺寸确定：根据所需爪极终锻件的形状特征确定其去除局部位置圆角后的体积V0，并将预锻件划分为爪部、凸台和底座三个特征单元，分别确定三个特征单元的初始形状尺寸，在三维造型软件中模拟构造出预锻件初始数模；2)爪部特征单元的形状尺寸修正：将爪部除上下表面以外的所有外表面向内侧整体偏移距离为L1，L1的取值范围为0.01-0.35mm。3)凸台特征单元的形状尺寸修正：将凸台上表面和外圆面向内侧偏移距离为L2，L2的取值范围为0.1-2mm；4)底座特征单元的形状尺寸修正：将底座的外圆面向内侧整体偏移距离为L1，底座的下表面向外侧偏移距离为L，L取值范围为0.1-2mm，并通过三维造型软件分别计算和记录预锻件修正后的爪部体积V1、凸台体积V2以及底座体积V3；验证(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否满足大于1且不小于1.01的条件，若所述条件不满足则需要不断重新调整L的数值大小，直到满足该条件后方可进行下一步骤；5)局部形状尺寸完善和完整数模的构造：确定局部位置过渡圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，刘强，徐进，
申请(专利权)人：江苏龙城精锻有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32