CN101264489B - 汽车外星轮等温挤压预成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车外星轮等温挤压预成形装置，成形装置包括凸模和凹模，凸模和凹模通过导柱进行横向固定纵向可移动配合，凹模设置型腔，型腔外周设置有加热装置，本发明在型腔处设置加热装置，维持模具外层温度，大大减小了坯料和模具的温度梯度，有效减少了成形过程中坯料热量散失，实现挤压预成形在等温情况下进行，避免因为温降过快、材料变形抗力增加导致的无法充满型腔的情况出现，提高成品合格率，减少浪费。

Description

汽车外星轮等温挤压预成形装置

技术领域

本发明属于汽车外星轮成形装置，特别涉及一种汽车外星轮等温挤压预成形装置。

背景技术

外星轮是汽车传动轴总成的主要零件之一，工作情况极其复杂，承受着扭转和弯曲的复杂应力及产生的附加应力和严重的应力集中。外星轮形状和结构相对简单，但杆部过于细长，头部和杆部截面差别比较大，最大比值为9，使得成形难度加大。除此之外，该锻件头部和杆部金属纤维流线要求务必明显、连续、有条理。因此开发该类锻件的合理锻造方法颇受国内外的重视。目前我国生产的外星轮锻件质量受到限制。

常用的成型工艺是平锻机上多工步局部镦粗聚料和冲盲孔工艺，初始下料直径为外星轮杆部的直径，聚料工步多达3～5部。工艺流程冗长，对个人操作时间要求严格。预成型中，由于坯料热量散失很快，易造成成形力猛增并使设备闷车。该工艺最大的弊端是不能在杆部无变形，而造成无明显的金属纤维流线，从而影响杆部的抗剪、抗疲劳的能力，生产的产品可用范围受到限制。

还有采用先在辊锻机上辊锻制坯然后在热模锻压力机上开式锻造成形，最后在小型压力机上切边工艺。这种工艺在开式锻造时使锻件平躺，因而无法锻造出大头上的盲孔，另外由于采用开式模锻而产生了大量的飞边，从而造成材料的极大浪费也增加了后续机械加工的工作量。这种工艺同样不能在杆部形成无明显的金属纤维流线，从而影响杆部的抗剪、抗疲劳的能力，生产的产品可用范围受到限制。开式模锻工艺还存在工件杆部充不满型腔的问题，导致工件成型不合格，废品率高。在模具工作过程中，由于坯料初始加热温度1150℃且成形过程要自身生热，热量一部分传递给模具，一部分直接辐射到空气中同时与空气对流。模具接收到热量后一部分散失到空气中，一部分加热了自身，使工件温降很快，硬度增加，很难产生塑变从而无法充满型腔。

因此，需要一种汽车外星轮等温挤压预成形装置，在使用过程中，能够消除了内外温度梯度，有效防止了模具型腔热量散失，防止工件温降过快。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种汽车外星轮等温挤压预成形装置，能够消除了内外温度梯度，有效防止了模具型腔热量散失，防止工件温降过快。从而保证挤压过程中工件杆部能够充满型腔，保证终锻后的成品合格率。

本发明的汽车外星轮等温挤压预成形装置，包括凸模和凹模，所述凸模和凹模通过导柱进行横向固定纵向可移动配合，凹模内设置型腔，所述型腔外周设置有加热装置。

进一步，所述加热装置设置在型腔与工件杆部相对应的位置；

进一步，所述型腔周围与工件杆部相对应位置加工环形加热腔，环形加热腔内环面与型腔外壁的距离为型腔横截面直径的0.7～1.0倍，所述加热装置设置在环形加热腔内；

进一步，所述加热装置为电感应线圈；

进一步，所述电感应线圈与环形加热腔内环面之间设置隔热罩；

进一步，还包括脱模顶杆和弹簧，所述凹模设置顶杆腔，顶杆腔底部设置顶杆孔，开口处固定设置压盖，所述顶杆孔与型腔相通，所述脱模顶杆为大小头结构，大头部分横向尺寸大于顶杆孔，脱模顶杆小头部分通过顶杆孔伸入型腔，大头部分通过弹簧紧靠压盖；

进一步，所述凸模与工件接触位置设置定位凹槽；

进一步，所述凹模表面设置温度传感器，温度传感器输出端联接PLC自动控制系统，PLC自动控制系统命令输出端联接电感应线圈的电源开关；

进一步，所述汽车外星轮等温挤压预成形装置采用凹模在上，凸模在下的倒装式结构。

本发明的有益效果是：本发明的汽车外星轮等温挤压预成形装置，型腔外周设置加热装置，维持模具外层温度，大大减小了坯料和模具的温度梯度，有效减少了成形过程中坯料热量散失，实现挤压预成形在等温情况下进行，避免因为温降过快、材料变形抗力增加导致的无法充满型腔的情况出现，保证终锻后的成品合格率，减少浪费；加热装置采用安装在型腔杆部的环形电感应线圈的结构，使本装置加热温度均匀，型腔内温度场分布均匀，并且节约能源；凸模设置定位凹槽，利于工件加工时定位，提高工作效率的同时，防止挤压过程中偏斜；设置脱模顶杆，挤压时，顶杆向上，弹簧压缩，当凹模开始向上回程时，受到压缩的弹簧开始恢复，顶杆顶工件进行脱模；采用PLC自动控制系统自动控制加热，实现控制过程中的自动化，消除人主观影响，使温度更合理，利于提高工作效率，节约成本；整个装置采用倒装式结构，利于挤压后脱模。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为图1沿A-A向剖视图；

图3为本发明自动控制原理框图。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图，图2为图1沿A-A向剖视图，如图所示：本实施例的汽车外星轮等温挤压预成形装置，包括凸模4和凹模5，凸模4与工件12接触位置设置定位凹槽41；凸模4和凹模5通过导柱6进行横向固定纵向可移动配合，凹模5固定设置在凹模座7上；凸模4通过定位块3和底座2固定设置在凸模座1上；凹模5设置型腔51，型腔51周围与工件12杆部相对应位置加工环形加热腔13，环形加热腔13内环面与型腔51外壁的距离为型腔横截面直径的0.8倍，环形加热腔13内设置有加热装置11；加热装置11为电感应线圈11，均匀缠绕在环形加热腔13内环面；电感应线圈11与环形加热腔13内环面之间设置隔热罩10。

还包括脱模顶杆9和弹簧8，凹模5设置顶杆腔，顶杆腔底部设置顶杆孔，开口处固定设置压盖，顶杆孔与型腔51相通，脱模顶杆9为大小头结构，大头部分横向尺寸大于顶杆孔，脱模顶杆9小头部分通过顶杆孔伸入型腔51，大头部分通过弹簧8紧靠压盖。

凹模5表面设置温度传感器14，温度传感器14输出端联接PLC自动控制系统15，PLC自动控制系统命令输出端联接电感应线圈11的电源开关。

当然，环形加热腔13内环面与型腔51外壁的距离并不局限于为型腔横截面直径的0.8倍，也可以是0.7-1.0倍范围之间的任何数值；加热装置也并不局限于电感应线圈，也可以是电阻等其它电加热装置，甚至可以是通过燃料加热。

图3为本发明自动控制原理框图，如图所示：温度传感器14输出端联接PLC自动控制系统15，PLC自动控制系统命令输出端控制电感应线圈11的开启或关闭。

本发明在模具上设置环形加热腔并在环形加热腔内设置加热装置，形成环形加热炉，环形加热炉在正常生产时，在模具挤压工作过程中，由于坯料初始加热温度1150℃且成形过程要自身生热，热量一部分传递给模具，一部分直接辐射到空气中同时与空气对流。模具接收到热量后一部分散失，一部分加热了自身，在型腔内外形成温降梯度；通过环形加热炉的加热装置加热，能够确保模具外层温度维持在550～650℃左右，消除坯料和模具的温度梯度，可有效防止了模具型腔热量散失，确保模具型腔温度在525℃以上的水平，实现近似等温挤压预成形。

本发明采用凹模在上，凸模在下的倒装式结构，汽车外星轮等温挤压预成形工艺包括以下步骤：

a采用本发明的加热装置将模具型腔表层加热至温度达到650℃，开启加热装置，维持型腔表面温度在600～650℃；

b在型腔表面喷洒普通石墨润滑剂，同时将工件的棒坯加热至1150℃；

c将工件去除氧化皮和制坯；

d将工件放在汽车外星轮等温挤压预成形装置的凹模中挤压预成形，模具每工作20分钟开启加热装置一次，每次加热时间10分钟；使模具型腔的表层温度达到525℃，凸模表层温度达563℃，控制模具外层温度在550～650℃左右，消除了内外温度梯度。

e预成形工件放入终锻模具的型腔终锻；

f将终锻后工件切边。

本实施例中，可以通过PLC自动控制系统自动对加热装置进行控制，通过温度传感器将型腔表面温度数值传送至PLC自动控制系统，PLC自动控制系统根据测得的温度数值，控制加热装置电源，实现加热或关闭动作。当然，也可以直接在控制系统内设定加热和间隔时间，来完成维持型腔表面温度的作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种汽车外星轮等温挤压预成形装置，包括凸模(4)和凹模(5)，所述凸模(4)和凹模(5)通过导柱(6)进行横向固定纵向可移动配合，凹模(5)设置型腔(51)，其特征在于：所述型腔(51)周围与工件(12)杆部相对应位置加工环形加热腔(13)，所述环形加热腔(13)内设有加热装置，且环形加热腔(13)内环面与型腔(51)外壁的距离为型腔(51)横截面直径的0.7～1.0倍，所述加热装置(11)为电感应线圈，所述电感应线圈(11)与环形加热腔(13)内环面之间设置隔热罩(10)。

2.根据权利要求1所述的汽车外星轮等温挤压预成形装置，其特征在于：还包括脱模顶杆(9)和弹簧(8)，所述凹模(5)设置顶杆腔，顶杆腔底部设置顶杆孔，开口处固定设置压盖，所述顶杆孔与型腔(51)相通，所述脱模顶杆(9)为大小头结构，大头部分横向尺寸大于顶杆孔，脱模顶杆(9)小头部分通过顶杆孔伸入型腔(51)，大头部分通过弹簧(8)紧靠压盖。

3.根据权利要求2所述的汽车外星轮等温挤压预成形装置，其特征在于：所述凸模(4)与工件(12)接触位置设置定位凹槽(41)。

4.根据权利要求3所述的汽车外星轮等温挤压预成形装置，其特征在于：所述凹模(5)表面设置温度传感器(14)，温度传感器(14)输出端联接PLC自动控制系统(15)，PLC自动控制系统命令输出端联接电感应线圈(11)的电源开关。

5.根据权利要求4所述的汽车外星轮等温挤压预成形装置，其特征在于：所述汽车外星轮等温挤压预成形装置采用凹模在上，凸模在下的倒装式结构。

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