CN101386120A - 汽车发电机爪极的成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车发电机爪极的成形方法，尤其是汽车发电机爪极无飞边闭式精密锻造技术方法。该汽车发电机爪极的成形方法包括下料、加热、镦粗、退火、抛丸、正挤精整、精车加工等工序，其特征在于：还包括分流式正挤热预锻和回流式正挤热终锻两道工序，这两道工序依次位于镦粗工序和退火工序之间，且分别通过热预锻模具和热终锻模具来实现。本发明构思新颖，生产出的汽车发电机爪极无锻造飞边，六爪成形质量高，棱角清晰饱满，无毛刺，同时本发明还具有成形载荷低、模具寿命长、生产能耗低、节省生产材料和生产时间等优点。

Description

汽车发电机爪极的成形方法

技术领域：

本发明涉及一种汽车发电机爪极的成形方法，尤其是汽车发电机爪极无飞边闭式精密锻造技术方法。

背景技术：

爪极是汽车发电机的关键部件，是用来形成旋转磁场的主要元件，它的成形精度将直接影响到发电机的发电能力、感应电动势的波形与整车性能。爪极的成形技术包括铸造、板料冲裁弯曲、开式热模锻和热反挤成形技术。采用铸造方法制造爪极，爪极的电磁性能较差；采用冲裁弯曲方法制造爪极，工序繁琐，材料利用率低，生产成本高且只能做薄板类爪极，局限性较大，因此目前爪极的成型技术仍以开式热模锻和热反挤成形技术为代表。但是，开式热模锻是带飞边的锻造工艺，在生产中需要增加切边工序且切边痕迹很难清除，外观较差，同时为了克服爪极的爪尖难填充的问题而不得不采用高吨位设备，生产能耗高；热反挤成形则由于其工艺的特殊性，使得爪极的爪根六个横腹凹槽间会有余块残留，仍需要增加切边工序且切边痕迹也很难清除，同时在爪棱边出现的毛刺会影响锻造工序的正常进行。

如专利号为200510095172.2的中国专利，公开了一种汽车发电机用爪极的制造工艺，其工艺中存在切边工序，需要将精锻件的飞边切除；又如专利号为99120680.0的中国专利中，也公开了一种汽车发电机用爪极成型工艺，其工艺中也存在切飞边这道工序；同样的，在专利号为02102746.3的中国专利中，公开了一种汽车爪极锻件精密锻造技术，其中也是带有切飞边这道工序的，同时所需的压力较大。

总之，现有的汽车发电机爪极的生产技术仍存在工艺工序长、打击力量大、零件表面质量差、模具寿命短、材料浪费大、工时以及能耗高等问题。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术中的缺陷，提供一种汽车发电机爪极的成形方法。本发明构思新颖，生产出的汽车发电机爪极无锻造飞边，六爪成形质量高，棱角清晰饱满，无毛刺，同时本发明还具有成形载荷低、模具寿命长、生产能耗低、节省生产材料和生产时间等优点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种汽车发电机爪极的成形方法，包括下料、加热、镦粗、退火、抛丸、正挤精整、精车加工工序，其特征在于：还包括分流式正挤热预锻和回流式正挤热终锻两道工序，这两道工序依次位于镦粗工序和退火工序之间，且都通过闭式精锻模具来实现；

所述的闭式精锻模具分为热预锻模具和热终锻模具，所述的热预锻模具包括热预锻凹模和热预锻凸模，该热预锻凹模与热预锻凸模相匹配，所述热预锻凹模包括热预锻凹模型腔，该热预锻凹模型腔的底部设置有热预锻底面和数个热预锻爪形型腔，所述热预锻底面与每个热预锻爪形型腔之间均有一个下分流斜面，该下分流斜面与热预锻底面之间的夹角为锐角；所述热预锻凸模包括热预锻凸柱，该热预锻凸柱的端面上为一凸台，所述凸台为圆台形；

所述的热终锻模具包括热终锻凹模和热终锻凸模，该热终锻凹模与热终锻凸模相匹配，所述热终锻凹模包括热终锻凹模型腔，该热终锻凹模型腔的底部设置有热终锻底面和数个热终锻爪形型腔，所述热终锻底面为一平面；所述热终锻凸模包括热终锻凸柱，该热终锻凸柱的端面为一平面；

在爪极零件的锻造成形过程中，先使用所述的热预锻模具来制作爪极毛胚，将加热后熔化的金属原料注入所述热预锻凹模上的热预锻凹模型腔内，用所述热预锻凸模上的热预锻凸柱套到热预锻凹模中的热预锻凹模型腔内，并用压力机挤压热预锻凸模，在压力机的作用下，金属原料沿着热预锻凹模内的热预锻爪形型腔而产生多股径向分流，并快速分流到爪形上端部位置和热预锻凹模的爪形型腔内，并在热预锻凸模的凸台侧面附近形成上分流区，在热预锻凹模的下分流斜面附近形成下分流区，使爪极毛胚成形，该爪极毛胚的爪形上端部有凸起；

再使用所述的热终锻模具来精整爪极毛胚，将所述的爪极毛胚置于热终锻凹模中的热终锻凹模型腔内，用所述热终锻凸模上的热终锻凸柱套到热终锻凹模中的热终锻凹模型腔内，然后用压力机压热终锻凸模，由于所述热终锻底面和热终锻凸柱的端面均为一平端面，在压力机的作用下，所述爪极毛胚在锻造成形过程中上下分流区的金属开始回流成形，使得爪极的爪形上端部凸起的金属向爪极轴心方向回流并精整爪形，金属均匀的充满整个热终锻爪形型腔。

本发明所述热预锻底面和热终锻底面分别设置有热预锻底面凹槽和热终锻底面凹槽，该热预锻底面凹槽和热终锻底面凹槽的形状和大小相同，且热预锻底面凹槽的中心轴与热预锻凹模的中心轴重叠，热终锻底面凹槽的中心轴与热终锻凹模的中心轴重叠。

本发明所述热预锻凹模中下分流斜面与热预锻底面之间的夹角在60°以下。

本发明所述热预锻凹模中下分流斜面靠近热预锻爪形型腔的部分为一弧面，该弧面的弧度半径在2—10mm之间。

本发明所述热预锻凸模中圆台形凸台的侧面与圆台形凸台的上端面之间为一弧面，该弧面的弧度半径在2—10mm之间。

本发明所述热预锻凹模型腔和热终锻凹模型腔的内壁分别设置有数个热预锻内壁凹槽和热终锻内壁凹槽，所述热预锻凸柱和热终锻凸柱上分别设置有热预锻凸条和热终锻凸条，该热预锻凸条和热终锻凸条分别与热预锻内壁凹槽和热终锻内壁凹槽相匹配。

本发明所述热预锻凸柱和热终锻凸柱的横截面形状均为一个花瓣形。

本发明与现有技术方法相比，具有以下优点：本发明中热预锻模具在热预锻成形过程中创新运用了金属分流成形结构设计，六花瓣形的闭式热预锻凹模结构使得金属会产生六股径向分流，充填热预锻爪形型腔。热预锻凸模中热预锻凸台侧面与热预锻凸台弧面使得爪极毛胚在成形过程中很容易把爪极毛坯的上端面金属分流到爪形上部位置，形成上分流区，为热终锻正挤回流成形奠定基础。热预锻凹模弧面使得爪极毛胚上形成了下分流区，可以极大地降低金属充填热预锻爪形型腔的流动阻力，最大限度地改善金属流动的紊乱性，提高金属充填热预锻爪形型腔的能力。

热终锻模具在热终锻成形过程中创新运用了金属回流成形结构设计。六花瓣形热终锻凸柱上的热终锻凸柱端面为平底端面结构。平底端面热终锻凸柱接触热预锻毛坯爪极，并随压力机上的滑块继续下行时，由于预锻成形时上分流的结果，使得爪形上方的金属多，压力高，从而造成一部分金属向轴心方向流动，一部分会很快直接向热终锻爪形型腔的方向流动，并精整爪形。这样的流动方式改变了普通模锻工艺迫使金属向爪尖方向流动的全高压模式，而只是在爪尖上方形成稍高的压力。在这种情况下，金属就近流向热终锻爪极型腔的爪尖，并精整爪形，从而避免出现闭式模锻后期压力剧增的阶段。热终锻模具结构使得金属在不大的载荷下就能很好地充满热终锻爪形型腔。

本发明所制造的爪极零件的尺寸性能好，爪形部位无切边痕迹，无后续机加工，成形质量好，棱角清晰饱满。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2为本发明中热预锻凹模的主视结构示意图。

图3为图2中A—A面剖视后的结构示意图。

图4为图3中A处放大后的结构示意图。

图5为本发明中热预锻凸模上截下的热预锻凸柱放大后的横截面结构示意图。

图6为图5中B—B面剖视后的结构示意图。

图7为图6中B处放大后的结构示意图。

图8为本发明中热预锻凸模上的热预锻凸柱放大后的立体结构示意图。

图9为本发明中热终锻凹模的主视结构示意图。

图10为图9中C—C面剖视后的结构示意图。

图11为图10中C处放大后的结构示意图。

图12为本发明中从热终锻凸模上截下的热终锻凸柱放大后的横截面结构示意图。

图13为图12中D—D面剖视后的结构示意图。

图14为本发明中热终锻凸模上的热终锻凸柱放大后的立体结构示意图。

图15为爪极毛胚放大后的结构示意图。

图16为图15中E—E面剖视结构示意图。

图17为图15的立体结构示意图。

图18为成品爪极放大后的结构示意图。

图19为图18中F—F面剖视后的结构示意图。

图20为图18的立体结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

参见图1—图20，本发明包括下料、加热、镦粗、分流式正挤热预锻、回流式正挤热终锻、退火、抛丸、正挤精整和精车加工。本发明中的下料、加热、镦粗、退火、抛丸、正挤精整和精车加工均为现有技术。本发明中的分流式正挤热预锻和回流式正挤热终锻分别通过热预锻模具和热终锻模具来实现的，热预锻模具和热终锻模具均为闭式精锻模具，且热预锻模具和热终锻模具相匹配。

热预锻模具包括热预锻凹模和热预锻凸模，热预锻凹模和热预锻凸模相匹配。热预锻凹模包括热预锻凹模体1和热预锻凹模型腔2，在热预锻凹模型腔2的底部设置有热预锻底面21、热预锻爪形型腔22和热预锻底面凹槽23，热预锻底面凹槽23的形状为圆柱形，该热预锻底面凹槽23位于热预锻底面21的中心，即热预锻底面凹槽23的中心轴与热预锻凹模的中心轴重叠。在热预锻凹模型腔2的内壁上设置有6条热预锻内壁凹槽24，热预锻模具中热预锻内壁凹槽24的条数可以根据实际需要来设置。本实施例中凹模型腔2内所设置的爪形型腔22的个数为6个，热预锻模具中的热预锻爪形型腔22的个数也可以根据实际需要来设置，如可以设置为5个、7个等等。在热预锻底面21与每个热预锻爪形型腔22之间均有一个下分流斜面25，下分流斜面25与热预锻底面21之间的夹角为α，夹角α的度数为30°，热预锻模具中夹角α为锐角，且最好在60°以下。在下分流斜面25靠近热预锻爪形型腔22的部分为凹模弧面26，凹模弧面26的弧度半径为6mm，热预锻模具中凹模弧面26的弧度半径可以在2—10mm之间。

热预锻凸模包括热预锻凸模体和热预锻凸柱3，热预锻凸柱3连在热预锻凸模体上，热预锻凸柱3的外周设置有热预锻凸条32，热预锻凸柱3的横截面形状为一个花瓣形，热预锻凸条32与热预锻凹模中的热预锻壁面凹槽24相匹配，使得热预锻凸条32与热预锻壁面凹槽24之间相互小间隙交错，从而形成热预锻闭式型腔，这个也使热预锻凸柱3能够在热预锻凹模型腔2内定位。热预锻凸柱3的端面上为一凸台31，凸台31为圆台形，夹角β为凸台31上的凸台侧面311与凸台上端面312之间的夹角，夹角β的度数为30°，热预锻模具中夹角β为锐角。在凸台侧面311与凸台上端面312之间为凸台弧面313，该凸台弧面313的弧度半径为6mm，热预锻模具中凸台圆弧面313的弧度半径可以在2—10mm之间。

热终锻模具包括热终锻凹模和热终锻凸模，热终锻凹模和热终锻凸模相匹配。其中热终锻凹模包括热终锻凹模体4和热终锻凹模型腔5，热终锻凹模型腔5的中心轴与热终锻凹模体4的中心轴相重叠。热终锻凹模型腔5的底部设置有热终锻底面51、热终锻爪形型腔52和热终锻底面凹槽53，其中热终锻底面51为一平面，热终锻底面凹槽53为圆柱形，热终锻底面凹槽53的中心轴与热终锻凹模的中心轴相重叠。热终锻凹模型腔5的底部设置有六个热终锻爪形型腔52，热终锻模具中热终锻爪形型腔52的个数也可以根据具体需要来设定，如可以设定5个热终锻爪形型腔52或者7个热终锻爪形型腔52等等。在热终锻凹模型腔5的内壁上设置有六个热终锻内壁凹槽54，热终锻模具中热终锻内壁凹槽54的个数也可以根据实际需要来设定。

热终锻凸模包括热终锻凸模体和热终锻凸柱7，热终锻凸柱7连在热终锻凸模体上，热终锻凸柱7上设置有六条热终锻凸条71，热终锻凸条71与热终锻凹模型腔5中的热终锻内壁凹槽53相匹配。热终锻凸柱7上的凸柱端面71为一平面。

本发明在下料、加热和镦粗后，再使用热预锻模具来制作爪极毛胚8，将加热后熔化的金属原料注入热预锻凹模上的热预锻凹模型腔2内，用热预锻凸模上的热预锻凸柱3套到热预锻凹模中的热预锻凹模型腔2内，并用压力机挤压热预锻凸模，在压力机的作用下，金属原料沿着热预锻凹模内的热预锻爪形型腔22而产生多股径向分流，并快速分流到爪形上端部位置和热预锻凹模的爪形型腔22内，并在热预锻凸模的凸台侧面311附近形成上分流区81，在热预锻凹模的下分流斜面25附近形成下分流区82，使爪极毛胚8成形，该爪极毛胚8的爪形上端部有凸起83，爪形中有斜面84。在爪极毛胚8中，夹角γ是下分流区82中的夹角，该夹角的大小与夹角α相同；夹角δ是上分流区81中的夹角，该夹角的大小与夹角β相同。这样就使爪极的轴心和爪尖部位不会受到太大的压力，但爪形充填饱满，使得金属在不大的载荷下就能很好地充满热预锻爪形型腔22。

然后再使用热终锻模具来精整爪极毛胚8，将爪极毛胚8置于热终锻凹模中的热终锻凹模型腔5内，用热终锻凸模上的热终锻凸柱7套到热终锻凹模中的热终锻凹模型腔5内，然后用压力机压热终锻凸模，由于热终锻底面51和热终锻凸柱端面71均为一平端面，在压力机的作用下，爪极毛胚在锻造成形过程中上分流区81和下分流区82的金属开始回流成形，使得爪极的爪形上端部凸起83处的金属向爪极轴心方向回流并精整爪形，金属均匀的充满整个热终锻爪形型腔，这样成品爪极9就成型了。成品爪极9再经过退火、抛丸、正挤精整和精车加工后，最终的爪极产品就形成了。爪极毛胚8经过精锻后，就成为了成品爪极9，爪极毛胚8中的上分流区81和下分流区82上的金属经过分流后，就分别形成了成品爪极9中的上回流区91和下回流区92。爪极毛胚8中凸起83上金属分流后，在成品爪极9中就成为了a处，在成品爪极9的a处为一平面，同理，在爪极毛胚8中斜面84上的金属分流后，在成品爪极9中就成为了b处，在成品爪极9的b处也为一平面。

热预锻模具在热预锻成形过程中创新运用了金属分流成形结构设计，六花瓣形的闭式热预锻凹模结构使得金属会产生六股径向分流，充填热预锻爪形型腔22。热预锻凸模中热预锻凸台侧面311与热预锻凸台弧面313使得爪极毛胚8在成形过程中很容易把爪极毛坯8的上端面金属分流到爪形上部位置，形成上分流区81，为热终锻正挤回流成形奠定基础。热预锻凹模弧面26使得爪极毛胚8上形成了下分流区82，可以极大地降低金属充填热预锻爪形型腔2的流动阻力，最大限度地改善金属流动的紊乱性，提高金属充填热预锻爪形型腔22的能力。

热终锻模具在热终锻成形过程中创新运用了金属回流成形结构设计。六花瓣形热终锻凸柱7上的热终锻凸柱端面71为平底端面结构。平底端面热终锻凸柱7接触热预锻毛坯爪极8，并随压力机上的滑块继续下行时，由于预锻成形时上分流的结果，使得爪形上方的金属多，压力高，从而造成一部分金属向轴心方向流动，一部分会很快直接向热终锻爪形型腔52的方向流动，并精整爪形。这样的流动方式改变了普通模锻工艺迫使金属向爪尖方向流动的全高压模式，而只是在爪尖上方形成稍高的压力。在这种情况下，金属就近流向热终锻爪极型腔52的爪尖，并精整爪形，从而避免出现闭式模锻后期压力剧增的阶段。热终锻模具结构使得金属在不大的载荷下就能很好地充满热终锻爪形型腔52，六爪成形质量好、棱角清晰饱满。

通过本发明所生产出的爪极无锻造飞边痕迹，也没有切边痕迹，无需切边工艺，六爪成形质量好，棱角清晰饱满，无毛刺。

此外，需要说明的是，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims (7)

1、一种汽车发电机爪极的成形方法，包括下料、加热、镦粗、退火、抛丸、正挤精整、精车加工工序，其特征在于：还包括分流式正挤热预锻和回流式正挤热终锻两道工序，这两道工序依次位于镦粗工序和退火工序之间，且都通过闭式精锻模具来实现；

所述的闭式精锻模具分为热预锻模具和热终锻模具，所述的热预锻模具包括热预锻凹模和热预锻凸模，该热预锻凹模与热预锻凸模相匹配，所述热预锻凹模包括热预锻凹模型腔，该热预锻凹模型腔的底部设置有热预锻底面和数个热预锻爪形型腔，所述热预锻底面与每个热预锻爪形型腔之间均有一个下分流斜面，该下分流斜面与热预锻底面之间的夹角为锐角；所述热预锻凸模包括热预锻凸柱，该热预锻凸柱的端面上为一凸台，所述凸台为圆台形；

所述的热终锻模具包括热终锻凹模和热终锻凸模，该热终锻凹模与热终锻凸模相匹配，所述热终锻凹模包括热终锻凹模型腔，该热终锻凹模型腔的底部设置有热终锻底面和数个热终锻爪形型腔，所述热终锻底面为一平面；所述热终锻凸模包括热终锻凸柱，该热终锻凸柱的端面为一平面；

在爪极零件的锻造成形过程中，先使用所述的热预锻模具来制作爪极毛胚，将加热后熔化的金属原料注入所述热预锻凹模上的热预锻凹模型腔内，用所述热预锻凸模上的热预锻凸柱套到热预锻凹模中的热预锻凹模型腔内，并用压力机挤压热预锻凸模，在压力机的作用下，金属原料沿着热预锻凹模内的热预锻爪形型腔而产生多股径向分流，并快速分流到爪形上端部位置和热预锻凹模的爪形型腔内，并在热预锻凸模的凸台侧面附近形成上分流区，在热预锻凹模的下分流斜面附近形成下分流区，使爪极毛胚成形，该爪极毛胚的爪形上端部有凸起；

再使用所述的热终锻模具来精整爪极毛胚，将所述的爪极毛胚置于热终锻凹模中的热终锻凹模型腔内，用所述热终锻凸模上的热终锻凸柱套到热终锻凹模中的热终锻凹模型腔内，然后用压力机压热终锻凸模，由于所述热终锻底面和热终锻凸柱的端面均为一平端面，在压力机的作用下，所述爪极毛胚在锻造成形过程中上下分流区的金属开始回流成形，使得爪极的爪形上端部凸起的金属向爪极轴心方向回流并精整爪形，金属均匀的充满整个热终锻爪形型腔。

2、根据权利要求1所述的汽车发电机爪极的成形方法，其特征在于：所述热预锻底面和热终锻底面分别设置有热预锻底面凹槽和热终锻底面凹槽，该热预锻底面凹槽和热终锻底面凹槽的形状和大小相同，且热预锻底面凹槽的中心轴与热预锻凹模的中心轴重叠，热终锻底面凹槽的中心轴与热终锻凹模的中心轴重叠。

3、根据权利要求1所述的汽车发电机爪极的成形方法，其特征在于：所述热预锻凹模中下分流斜面与热预锻底面之间的夹角在60°以下。

4、根据权利要求1或2或3所述的汽车发电机爪极的成形方法，其特征在于：所述热预锻凹模中下分流斜面靠近热预锻爪形型腔的部分为一弧面，该弧面的弧度半径在2—10mm之间。

5、根据权利要求1或2或3所述的汽车发电机爪极的成形方法，其特征在于：所述热预锻凸模中圆台形凸台的侧面与圆台形凸台的上端面之间为一弧面，该弧面的弧度半径在2—10mm之间。

6、根据权利要求1或2或3所述的汽车发电机爪极的成形方法，其特征在于：所述热预锻凹模型腔和热终锻凹模型腔的内壁分别设置有数个热预锻内壁凹槽和热终锻内壁凹槽，所述热预锻凸柱和热终锻凸柱上分别设置有热预锻凸条和热终锻凸条，该热预锻凸条和热终锻凸条分别与热预锻内壁凹槽和热终锻内壁凹槽相匹配。

7、根据权利要求6所述的汽车发电机爪极的成形方法，其特征在于：所述热预锻凸柱和热终锻凸柱的横截面形状均为一个花瓣形。

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