CN101301674A

CN101301674A - 具有活动镶套的锻模

Info

Publication number: CN101301674A
Application number: CNA2008100395551A
Authority: CN
Inventors: 王以华; 张海英
Original assignee: SHANGHAI BAOJIE VEHICLE PARTS FORGING AND PRESS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI BAOJIE VEHICLE PARTS FORGING AND PRESS CO Ltd
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2008-11-12

Abstract

一种模锻工艺技术领域的具有活动镶套的锻模，包括：上模座、下模座、凸模、上顶出杆、上顶杆、活动镶套、凹模、下顶出杆、下顶杆以及镶套螺栓，其中：活动镶套与镶套螺栓固定连接，镶套螺栓挂置于上模座内部，上顶杆设于上顶出杆之上，上顶杆可在凸模中上下活动，上顶出杆位于凸模中央，凹模设置于凹模垫板上，凹模固定设置于下模座，下顶出杆设于下顶杆之上，下顶出杆可在凹模中上下活动，下顶出杆位于凹模中央，并与上顶出杆位置对应。本发明在确保锻模质量的同时，节约了模具制备材料且增加了模具的使用寿命。

Description

具有活动镶套的锻模

技术领域

本发明涉及的是一种模锻技术领域的装置，具体涉及一种具有活动镶套的锻模。

背景技术

现有技术的开式模锻工艺中，为使锻模模膛周边的飞边槽能够容纳多余金属的同时对上下模打靠时起到缓冲作用，另外飞边槽还能够阻止金属外流，迫使金属充满模膛。锻造模具的设计，在保证锻件所需的形状及尺寸的同时，还要满足零件在使用过程中提出的性能要求。若干年来，人们采用刚性的飞边槽，这种飞边槽不可调整。因而流入飞边槽中的金属占整个锻件的重量达到20％～50％，使材料的利用率大幅降低；同时在锻件的角隙处易产生待锻金属填充不足，或在锻件的分模面产生错移。为了节约可贵的金属，降低成本，现阶段急需一种既能够保证锻件质量，又节约金属材料的锻造装置。

通过对现有技术的检索发现，中国实用新型专利号95225684.3，授权公告号CN2254787Y的专利技术，该技术记载了一种“圈环类锻件无连皮小飞边模具”，包括：上、下模，有一个带拔模斜度的模芯和下模连成一体，上模有模芯顶部配合面，模腔外侧的分模面上设有飞边槽，上、下模上设有定位导柱和上、下模座固定结构。但是该技术仍采用刚性不可调常规飞边槽，对传统飞边槽未作任何改动，仅涉及锻件冲孔连皮的小改动；因此，无法解决模锻件节材的大头，即在飞边上节材的技术问题。另外通过检索发现，中国实用新型专利号02265187.3，授权公告号CN2558493的专利技术，该技术记载了一种“焊接叉半闭式锻造模具”：在模体分模面下凹处飞边的桥部后面设有阻挡墙，该阻挡墙的拔模斜度为0°-45°，其最佳拔模斜度为0°-10°；桥部宽度为2-50mm，其最佳宽度为5-20mm阻挡墙上、下模间隙为0.2-10mm，最佳间隙为0.5-2.0mm。该技术虽然结构比较简单，但是该技术中的飞边槽仍然为不可调刚性，节材幅度也只有10％；用此结构飞边槽锻出的锻件都带有纵向毛刺，给后续加工带来多余加工工序。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种具有活动镶套的锻模，能够在确保模锻件质量的同时，节约模锻件制备材料且增加锻模的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：上模座、下模座、凸模、上顶出杆、上顶杆、活动镶套、凹模、下顶出杆、下顶杆以及镶套螺栓，其中：活动镶套与镶套螺栓固定连接，镶套螺栓挂置于上模座内部，上顶杆设于上顶出杆之上，上顶杆可在凸模中上下活动，上顶出杆位于凸模中央，凹模设置于凹模垫板上，凹模固定设置于下模座，下顶出杆设于下顶杆之上，下顶出杆可在凹模中上下活动，下顶出杆位于凹模中央，并与上顶出杆位置对应。

所述的下顶出杆内径同时大于等于上顶出杆外径和下顶杆的外径，所述的上顶出杆内径大于等于上顶杆外径。

所述的上模座和下模座均为圆柱体，在上模座和下模座的接触面边沿分别设有润滑环，所述的润滑环为空心带孔结构，用于向上模和下模释放润滑剂。

所述的下模座内设有凹模垫板，具体位于凹模和下模座之间，起承受冲击力作用，该凹模垫板为硬质材料制成。

所述的凹模为圆柱体，凹模内部为倒梯形圆锥体形状并与凸模和活动镶套相匹配，待锻金属置于凹模和凸模之间。

所述的活动镶套是截面为倒梯形的圆环，活动镶套的内侧曲面分为垂直部圆柱面和梯形部圆锥面，所述的梯形部圆锥面的厚度为h_k，梯形部圆锥面的锥角为α，垂直部圆柱面位于梯形部圆锥面上，垂直部圆柱面的厚度等于h_f。

所述的锥角α的范围是3°～20°。

所述的垂直部圆柱面的厚度h_f与梯形部圆锥面的厚度为h_k满足关系式：h_k＝h_f+k，其中k为高度系数，k的取值范围在3～5毫米。

所述的凹模上端面内径D2和凹模下底面内径D1的设计，按国家标准GB12362-1990中2级精度敷设余量后的热锻件图尺寸。

所述的活动镶套的垂直部圆柱面的内径D3与凹模上端面内径D2的关系为：D3＝1.008D2。

所述的活动镶套的下底面内径D4等于活动镶套的垂直部圆柱面的内径D3加上两倍梯形部圆锥面的锥角α的正切值；

所述的凸模与活动镶套的连接尺寸D5等于0.996D4；

所述的凹模的交叠尺寸等于(D3-D2)/2。

本发明在模具零件接近预镦粗毛坯变形开始时，活动镶套封闭凹模，仅靠活动镶套的自重保证接触平面紧贴；在过程的第一阶段，待锻模内金属向上自由流动直到与凸模的上平面接触。此时，活动镶套还没有与金属毛坯接触，并且其余零件还没有受载；在第二阶段，金属毛坯由于受到由下向上的挤压和凸模上平面受到镦粗力的作用，出现倒流。从产生镦粗过程到完全充满模膛之前，活动镶套能够克服金属毛坯上升力而紧贴在凹模上。

本发明在确保锻模质量的同时，节约了模锻件制备材料且增加了模具的使用寿命。

附图说明

图1为本发明模具合模后的剖视图

图2为本发明模具合模前的右半模剖视图

图3为本发明活动镶套半剖视图

图4为本发明模锻过程第一阶段示意图

图5为本发明模锻过程第二阶段示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，本实施例1包括：上模座1、镶套螺栓2、凸模3、活动镶套4、凹模5、润滑环6、下模座7、凹模垫板8、下顶杆9、下顶出杆10、上顶出杆11、上顶杆12、待锻金属13，其中：上模座1和下模座7的接触面边沿分别环绕设置了一个润滑环6，活动镶套4通过镶套螺栓2固定于上模座1，镶套螺栓2挂置于上模座1内部，下顶出杆10设于下顶杆9之上，下顶出杆10可在凹模5中上下活动，凹模5设置于凹模垫板8上，凹模5设置于下模座7，上顶杆12设于上顶出杆11之上，上顶杆12可在凸模3中上下活动，上顶出杆11位于凸模3中央，并与下顶出杆10位置对应，待锻金属13位于凹模5和凸模3、活动镶套4之间。

所述的上顶出杆11的外径同时大于等于下顶杆9的外径和上顶杆12的外径，所述的下顶杆9的外径小于等于下顶出杆10的外径。

所述的凹模5为圆柱体，凹模5内部为倒梯形圆锥体形状并与凸模3和活动镶套4相匹配。

如图3为本实施例1的活动镶套4，该活动镶套4是截面为倒梯形的圆环，活动镶套4的内侧曲面分为垂直部圆柱面14和梯形部圆锥面15，所述的梯形部圆锥面15的厚度为h_k，梯形部圆锥面15的锥角为α，垂直部圆柱面14位于梯形部圆锥面15上，垂直部圆柱面15的厚度等于h_f。

所述的锥角α的范围是3°～20°。

所述的垂直部圆柱面15的厚度h_f与梯形部圆锥面14的厚度h_k满足关系式：h_k＝h_f+k，其中k为高度系数，k的取值范围在3～5毫米。

所述活动镶套4通过镶套螺栓2吊置在上模座1上，该活动镶套4可在凸模3和上模座1之间的环形沟槽间上下滑动。

如图4和图5所示，在实施例1中活动镶套4的内侧曲面锥角α的值设置为3°；活动镶套4的垂直部圆柱面的厚度h_f设置为2毫米，梯形部圆锥面的厚度h_k设置为5毫米；

凹模上端面内径D2和凹模下底面内径D1的设计，按国家标准GB12362-1990中2级精度敷设余量后的热锻件图尺寸：凹模下底面内径D1设置为97.5毫米，凹模上端面内径D2设置为100毫米。

所述的活动镶套4的垂直部圆柱面14的内径D3与凹模上端面内径D2的关系为：D3＝1.008D2。因此在本实施例中，垂直部圆柱面14的内径D3设置为100.8毫米，根据几何关系可以得到：

D4＝D3-2×3tg3°＝100.8-0.3144＝100.49毫米；

D5＝0.996D4＝100.09毫米；

在模锻第一阶段，模具零件接近预镦粗毛坯变形开始，活动镶套4封闭凹模5，仅靠活动镶套4的自重保证接触平面紧贴。此时待锻金属13沿箭头方向向上自由流动直到与凸模3的上平面接触，因为在本实施例中活动镶套4还没有与待锻金属13相接触，因此其他组件并未受载。

在模锻第二阶段，待锻金属13同时受到后部金属向上的挤压以及凸模3向下的镦粗力的作用，出现沿活动镶套4内侧面的顺时针逆流现象。在镦粗过程到完全充满模膛的瞬时之前，活动镶套4能够克服待锻金属13的上升力而紧贴在凹模5的上表面；在随后的完全充满模膛之后，即模锻的第三阶段，活动镶套4开始逐渐向上运动；在模锻结束时，多余的待锻金属13使活动镶套4进一步向上运动并脱离凹模5，使得整个模具打开。至此，待锻金属13沿凹模5的内侧形成了具有一定高度的补偿面，该补偿面的高度为h_f＝2毫米。

在另一个实施例中，将锥角为α设置为4°，垂直部圆柱面14的厚度h_f设置为3毫米，梯形部圆锥面15的厚度h_k设置为6毫米，凹模5下底面内径D1设置为97.5毫米，凹模5上端面内径D2设置为100毫米，垂直部圆柱面14的内径D3设置为100.8毫米，根据几何关系可以得到：

D4＝D3-2×6tg4°＝100.8-0.8388＝99.96毫米；

D5＝0.996D4＝99.56毫米。

在第三个实施例中，将锥角α的值设置为5°，垂直部圆柱面14的厚度h_f设置为4毫米，梯形部圆锥面15的厚度h_k设置为7毫米，凹模5下底面内径D1设置为97.5毫米，凹模5上端面内径D2设置为100毫米，垂直部圆柱面14的内径D3设置为101.5毫米，根据几何关系可以得到：

D4＝D3-2×7tg5°＝100.8-1.225＝99.58毫米；

D5＝0.996D4＝99.18毫米；

综合以上三个实施例的使用结果比较如下图：

	普通开式模锻	实施例1	实施例2	实施例3	平均增减量％
	普通开式模锻	实施例1	实施例2	实施例3	平均增减量％	毛坯重量(公斤)	1.895	1.393	1.452	1.503	-23.5
锻件重量(公斤)	1.530	1.303	1.303	1.303	-14.8	毛坯重量(公斤)	1.895	1.393	1.452	1.503	-23.5
锻件重量(公斤)	1.530	1.303	1.303	1.303	-14.8	飞边重量(公斤)	0.365	0.09	0.149	0.190	-60.8
模锻力(千牛)	13500	10980	10600	10080	-21.8	飞边重量(公斤)	0.365	0.09	0.149	0.190	-60.8
模锻力(千牛)	13500	10980	10600	10080	-21.8	模具寿命(件)	7000	13000	13600	14000	+93.3

可以看到，将现有技术普通有飞边模锻和本实施例的可调式飞边槽的效益比较可以看到，后者比普通模锻节材至少20％，同时提高模具寿命近一倍。

Claims

1、一种具有活动镶套的锻模，其特征在于，包括：上模座、下模座、凸模、上顶出杆、上顶杆、活动镶套、凹模、下顶出杆、下顶杆以及镶套螺栓，其中：活动镶套与镶套螺栓固定连接，镶套螺栓挂置于上模座内部，上顶杆设于上顶出杆之上，上顶杆可在凸模中上下活动，上顶出杆位于凸模中央，凹模设置于凹模垫板上，凹模固定设置于下模座，下顶出杆设于下顶杆之上，下顶出杆可在凹模中上下活动，下顶出杆位于凹模中央，并与上顶出杆位置对应。

2、根据权利要求1所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，所述的下顶出杆内径同时大于等于上顶出杆外径和下顶杆的外径，上顶出杆内径大于等于上顶杆外径。

3、根据权利要求1所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，在上模座和下模座的接触面边沿分别设有润滑环，所述的润滑环为空心带孔结构。

4、根据权利要求1所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，所述的凹模为圆柱体，凹模内部为倒梯形圆锥体形状并与凸模和活动镶套相匹配。

5、根据权利要求1所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，所述的活动镶套是截面为倒梯形的圆环，活动镶套的内侧曲面分为垂直部圆柱面和梯形部圆锥面；垂直部圆柱面位于梯形部圆锥面上，垂直部圆柱面的厚度等于h_f，梯形部圆锥面的厚度为h_k，梯形部圆锥面的锥角为α。

6、根据权利要求5所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，所述的锥角α的范围是3°～20°。

7、根据权利要求5所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，所述的垂直部圆柱面的厚度h_f与梯形部圆锥面的厚度为h_k满足关系式：h_k＝h_f+k，其中k为高度系数，k的取值范围在3～5毫米。

8、根据权利要求5所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，所述的活动镶套的垂直部圆柱面的内径D3与凹模上端面内径D2的关系为：D3＝1.008D2。

9、根据权利要求5所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，所述的凸模与活动镶套的连接尺寸D5等于0.996D4。

10、根据权利要求5所述的具有活动镶套的锻模，其特征是，所述的凹模的交叠尺寸D6等于(D3-D2)/2。