CN101947618B - 超长圆柱体毛坯镦粗模具 - Google Patents

Abstract

一种金属锻造技术领域的超长圆柱体毛坯镦粗模具，包括：壳体、垫块、调整弹簧、凸模和轴套，垫块、调整弹簧、待墩粗毛坯和凸模依次由下至上设置于壳体内，轴套套接于凸模外部并与壳体固定连接。本发明采用一个工步即可实现长径比在3-4、相对变形程度为0.4～0.6的毛坯镦粗，能够有效地防止毛坯镦粗时弯曲，顺利地用于该类毛坯的变形。

Description

超长圆柱体毛坯镦粗模具

技术领域

本发明涉及的是一种金属锻造技术领域的装置，具体是一种超长圆柱体毛坯镦粗模具。

背景技术

为了改善圆柱体形状零件的质量，在生产中常会碰到必须镦粗圆柱体的毛坯的长度l₀＝(3～4)d₀，例如，制造大型端铣刀，其工作部分由高速工具钢W₆Mo₅Cr₄V₂制造，而该毛坯的长度即为上述所指出尺寸。不少研究成果指出，用经过塑性变形的工具钢毛坯做铣刀等切削工具，其寿命比未经变形的毛坯增加到1.5～2倍。然而，这类切削工具的毛坯其高径比远大于2.5，因此在做镦粗变形时易于弯曲。对于镦粗相对变形程度ε＝0.4～0.6的毛坯，才能有效提高工具钢寿命。要达到这样高的变形程度，在现有模具中必须用2～3工步加工毛坯。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101670415A，公开日2010-3-17，记载了一种用于超长细杆扭转镦粗的液压模具，该技术包括：模具壳体、旋转机构、定位机构和镦粗机构，其中：旋转机构固定设置于模具壳体的下端口，定位机构固定设置于模具壳体的中部并与待锻件的侧面相接触，镦粗机构位于模具壳体内部并分别与待锻件的上端面和下端面相接触，旋转机构和镦粗机构经液压管路相连接。

但是该现有技术的模具结构和辅助装置复杂、制造成本高，又有操作要求较高的液压装置，因此，该装置平时使用、维护要求较高的人员素质。一般难以推广到中小型工厂。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种超长圆柱体毛坯镦粗模具，该模具结构简单，便于操作，采用一个工步即可实现长径比在3-4、相对变形程度为0.4～0.6的毛坯镦粗，能够有效地防止毛坯镦粗时弯曲，顺利地用于该类毛坯的变形

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：壳体、垫块、调整弹簧、凸模和轴套，其中：垫块、调整弹簧、待墩粗毛坯和凸模依次由下至上设置于壳体内，轴套套接于凸模外部并与壳体固定连接。

所述的轴套的外部固定设置套环，该套环位于轴套的上部并形成沿壳体内表面镦粗的第一运动副；

所述的轴套的外部设有座圈和环形镶块，其中：环形镶块位于调整弹簧的上方，座圈套接于轴套外且正对环形镶块形成对应的第二运动副，

所述的环形镶块的内壁均布有六个径向突出，该径向突出与待墩粗毛坯相接触，

本发明的优点在于：模具结构简单易行，投入少，成效显著。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1剖面图。

具体实施方式

下面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所示，本实施例包括：壳体1、垫块2、调整弹簧3、凸模4和轴套5，其中：垫块2、调整弹簧3、待墩粗毛坯6和凸模4依次由下至上设置于壳体1内，轴套5套接于凸模4外部并与壳体1固定连接。

所述的凸模4的一侧垂直设有销钉7；

所述的轴套5的外部固定设置套环8，该套环8位于轴套5的上部并形成沿壳体1内表面镦粗的第一运动副；

所述的轴套5的外部设有座圈9和环形镶块10，其中：环形镶块10位于调整弹簧3的上方，座圈9套接于轴套5外且正对环形镶块10形成对应的第二运动副；

所述的环形镶块10的内壁均布有六个径向突出11，该径向突出与待墩粗毛坯6相接触；

所述的套环8的顶部设有弹性元件12，该弹性元件12与座圈9相接触，其作用为：保证座圈10在长杆镦粗后的复位；

所述的套环8和凸模4之间设有压缩弹簧13，以保证轴套5、镶块10和径向突出11镦粗毛坯后的复位。凸模4的纵向位移由压机滑块提供。

本实施例通过以下步骤进行工作：

首先在垫块2的中心放上待镦粗毛坯6(长l₀，直径d₀)；

然后将凸模4和轴套5一起通过环9进入壳体1直到与支撑调整弹簧3上的轴套5的环形镶块10接触吻合，调整弹簧3便于凸模与轴套的定位。因此，轴套5的环形镶块10沿着毛坯长度中间(l₀/2)抱住毛坯侧表面；待镦粗毛坯6在凸模4压力机施加力P作用下实现镦粗。

在毛坯镦粗值Δ时(见图1)，凸模4相对壳体1向下位移同样距离。由于压缩弹簧13、在环形镶块10与待墩粗毛坯6接触点摩擦力和支撑调整弹簧3的反作用力以及镶块10上斜面共同作用，轴套相对毛坯位移值Δ₁＝Δ/2。

这样，轴套5的环形镶块10总是抱住变形毛坯的中间。

待镦粗毛坯6在镦粗时弯曲情况下，从轴套5环形镶块10出来半成品，在这种情况下，沿着座圈9的锥形面的作用防止了弯曲。随后同样地用力座圈9内圆柱面与轴套5的表面贴紧以阻止毛坯的自由弯曲。在此情况下，尽管同时出现摩擦力，在对应的运动副上有效地楔住，也要防止座圈9相对轴套5向上位移。

在镦粗时，毛坯没有弯曲，其直径沿着圆周同等增大，所有环形镶块10在接触点同时径向位移，座圈9由于沿着锥体表面与轴套5克服弹性元件12的阻力向上运动，凸模4和轴套5相对壳体1向下运动。由此，完成了毛坯镦粗全过程。待镦粗毛坯6镦粗到最大变形程度没有弯曲。

毛坯镦粗到必须的相对变形程度之后，消耗了压力机载荷，为了从模具中取出锻件，套入轴套5的凸模4向上运动。调整弹簧3、压缩弹簧13和弹性体12力学性能、环形镶块10的弯曲刚性、甚至轴套和座圈9配合面锥角α应该保证本工艺过程的实施。为此必须通过以下方式计算获得正确的锥角α值：

在待镦粗毛坯6镦粗Δ长度时，凸模下行Δ，轴套5在压缩弹簧13的作用下，克服调整弹簧3的阻力及环形镶块10和毛坯接触处的摩擦力下行。在此条件下，作用到弹性体上力的平衡方程P₁₃＝F₆+P₃，其中：P₃，P₁₃分别为调整弹簧3和压缩弹簧13的压缩力；F₆＝(F₀)6_n；(F₀)₆轴套5一个镶块与待镦粗毛坯6接触处的摩擦力；n镶块的数量。

为了确定座圈9和轴套5表面配合锥角，在分析模具所有运动元件动力学的基础上得出如下方程：Sin2α+2f₁sin²α+btgα＝c    (2)

式中：f₁环形镶块10和座圈9接触锥面上摩擦系数；b＝-2a/(fc₁₂)；c＝aΔ/(flc₁₂)；a＝c₁₃-c₃-fc₅；f环形镶块10和待镦粗毛坯6接触处的摩擦系数；c₃、c₁₃、c₁₂、c₅对应弹性体12和环形镶块10调整弹簧3和压缩弹簧13的压缩刚性；l环形镶块10的锥面高度。

为了简化模具结构，利用生产条件，在Δ＝0时，所指定锥角给出确定值，这时方程(2)的形式如下： $\sin 2\mathrm{\α}+2f_1{\sin }^2\mathrm{\α}-\frac{2(c_{13}-c_3-c_5)}{{\mathrm{fc}}_{12}}\mathrm{tg\α}=0---\left(3\right)$

在设计模具时，必须预先选择毛坯的具体尺寸，如此，在该方程中为常数，之后即可解出方程(2)或(3)以确定锥角α在25°～35°之间。因此设置本装置的环形镶块10的外表面带有锥角α，其角度范围为：25°～35°。

Claims (1)

1.一种超长圆柱体毛坯镦粗模具，包括：壳体、垫块、调整弹簧、凸模和轴套，其特征在于：垫块、调整弹簧、待镦粗毛坯和凸模依次由下至上设置于壳体内，轴套套接于凸模外部并与壳体固定连接，凸模相对壳体向下位移同样距离，由于压缩弹簧、在环形镶块与待镦粗毛坯接触点摩擦力和支撑调整弹簧的反作用力以及镶块上斜面共同作用，轴套相对毛坯位移值Δ₁＝Δ/2，Δ为毛坯镦粗值，从而实现轴套的环形镶块总是抱住变形毛坯的中间；

所述的凸模的一侧垂直设有销钉；

所述的轴套的外部固定设置套环，该套环位于轴套的上部并形成沿壳体内表面镦粗的第一运动副；

所述的轴套的外部设有座圈和环形镶块，其中：环形镶块位于调整弹簧的上方，座圈套接于轴套外且正对环形镶块形成对应的第二运动副；

所述的环形镶块的内壁均布有六个径向突出，该径向突出与待镦粗毛坯相接触；

所述的环形镶块的外表面带有锥角α，其角度范围为：25°～35°；

所述的套环的底部设有弹性元件以实现座圈在长杆镦粗后的复位；

所述的套环和凸模之间设有压缩弹簧以实现轴套带着座圈相对凸模的纵向位移。

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