CN102151780A - 具有背压结构的复杂零件精锻模具 - Google Patents

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Abstract

一种精密模锻技术领域的具有背压结构的复杂零件精锻模具，包括：活动导柱以及连接于其两端的上模结构和下模结构，所述的下模结构包括：背压机构、下半模以及由下而上依次固定连接的下模板、底座和凸模，下半模设置于凸模外部，背压机构固定设置于下模板上且位于底座外部，背压机构的顶部与下半模的下表面相接触。本发明通过与现有通用压力机组合，如双动压力机，即可实现通过背压进行精密锻件的制造。

Description

具有背压结构的复杂零件精锻模具
技术领域
本发明涉及的是一种精密模锻技术领域的装置，具体是一种具有背压结构的复杂零件精锻模具。
背景技术
近年来，随着机械工业尤其是汽车工业的飞速发展与国际市场竞争的激化，零部件及其设计与生产过程的高精度、高性能、低成本、节能降耗已成为产品竞争力的唯一途径。因为精锻件可降低成本80～90％，降低劳动成本95％；与普通模锻相比，精锻件可降低成本60～70％。用精密模锻工艺制造出价廉物美产品，是各汽车制造商奋力拼搏的杀手锏。如丰田汽车公司属下有12家分厂，其中就有4家致力于精锻件的开发和生产。美国伊顿公司年产精锻齿轮100多万件，公差±0.03～0.015mm。德国BLM公司热精锻齿轮多达100多种，齿形精度达到DIN6级，节材20％～30％，力学性能提高20％～30％。精锻螺旋伞齿轮的最大直径达280mm。
在众多的精锻方法中，带有背压的模具结构常常被人们所忽视。例如对于相同直径的带有4根侧轴的闭式锻造的例子，如图1(b)所示，实际径向挤出的轴的长度是不同的，尽管轴的断面形状和其它加工条件相同。轴的截面形状，其它加工条件相同的话，本来挤压出来的侧轴长度也应该相同，但实际上不一样，这是一种塑性流动的不稳定现象，与在双向杯状挤压(即容器-容器挤压)的正反挤压加工中，得到的两边的杯口高度不一样的现象一致。对于多个挤压口，如果从塑性力学角度来看挤压加工条件相同，所有挤压口的挤压力相等，原则上挤压出的材料的量是相同的，事实上，模具的形状、摩擦、材料的强度等，即使有一点点差异，也会有很敏感的影响，导致让某一轴优先被挤出的塑性流动不稳定现象的发生，从而导致轴长产生少量的误差。为了防止这种现象的发生，最好的方法之一是使用带有背压的模具。通过附加背压，可望修正挤压加工初期产生的因不稳定的材料流动引起的端面形状的不整齐，高度不一致，材料未充满等现象，或者调整复合挤压时材料流动。再如，背压附加锻造用于散热片和涡轮盘的挤压加工，取得了让挤压长度一致的效果。在涡轮盘锻造时如果没有背压，那么被挤压出的涡卷壁的高度有20mm以上的偏差，如果附加40-50kN的背压，那么高度的差在0.5mm以内。涡盘的涡卷壁的截面积约为2200mm2，背压是20MPa，可以说小的压力就有很好的效果。同时，因为背压的作用将提高塑性变形区域的静水压，可望起到预防材料开裂的效果。对抑制脆性材料挤压时的裂纹和内部V字形裂纹等的产生有良好效果。
经过对现有技术的检索发现，田福祥《有背压力能机构的新圆柱齿轮坯精锻模》(锻造与冲压，2005(7)：70～71.)中采用蝶形弹簧产生的背压，但该技术不含有内冷却装置，难以精确控制背压大小，当模具因温度升高后将不能连续作业；同时该模具结构无法进行复杂零件的精锻。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有背压结构的复杂零件精锻模具，通过与现有通用压力机组合，如双动压力机，即可实现通过背压进行精密锻件的制造。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：活动导柱以及连接于其两端的上模结构和下模结构，其中：
所述的活动导柱共两个，每个活动导柱包括一根导柱以及与之活动连接的导套，其中：导柱与导套滑配，导套与上模结构固定连接。
所述的上模结构包括：上半模、上模板以及压板，其中：上半模设置于上模板内并与压板固定连接，该压板正对下模机构的中心。
所述的下模结构包括：背压机构、下半模以及由下而上依次固定连接的下模板、底座和凸模，其中：下半模设置于凸模外部，背压机构固定设置于下模板上且位于底座外部，背压机构的顶部与下半模的下表面相接触。
所述的背压机构包括：壳体、上盖和活塞，其中：壳体于固定在下模板上并与环形结构的上盖固定连接并组成空腔，活塞竖直设置于空腔内并与下半模的下表面相接触。
本发明与现有锻造机构相匹配，能够做冷模锻、温锻和热锻。
附图说明
图1为实施例中锻件示意图；
其中：(a)为涡轮盘锻件，(b)为十字轴锻件。
图2为本发明结构示意图；
其中：(a)为实施例模具照片，(b)为本发明结构示意图。
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2(a)和(b)所示，本实施例包括：活动导柱1以及连接于其两端的上模结构2和下模结构3，其中：
所述的活动导柱1共两个，每个活动导柱1包括一根导柱4以及与之活动连接的导套5，其中：导柱4与导套5滑配，导套5与上模结构2固定连接。
所述的上模结构2包括：上半模6、上模板7以及压板8，其中：上半模6设置于上模板7内并与压板8固定连接，该压板8正对下模机构的中心。
所述的下模结构3包括：背压机构9、下半模10以及由下而上依次固定连接的下模板11、底座12和凸模13，其中：下半模10设置于凸模13外部，背压机构9固定设置于下模板11上且位于底座12外部，背压机构9的顶部与下半模10的下表面相接触。
所述的下半模10的外表面设有护套14，护套14坐落在活塞17的顶端。
所述的凸模13位于下模结构3的中心且正对上模结构2。
所述的背压机构9包括：壳体15、上盖16和活塞17，其中：壳体15于固定在下模板11上并与环形结构的上盖16固定连接并组成空腔，活塞17竖直设置于空腔内并与下半模10的下表面相接触。
所述的活塞17为柱塞式圆形结构，且能够在油缸内上下往复运动自由并提供所要求的力。
所述的活塞17内设有密封圈24，实现内外密封。
所述的壳体15的下端设有液体通道18，通过液体通道18将工作液体注入空腔实现活塞17的上下运动；对应活塞17的顶部设有堵头19，实现空腔排气。
所述的底座12中设有冷却装置20，该冷却装置20由换热器21、冷水箱(未示出)以及与之相连通的进、出水管23组成。
所述的换热器21为螺旋形槽结构。
本装置通过以下方式进行工作：在接通液压站条件下，在液压系统中建立了压力，以保证下半模10的提升。毛坯置于下半模10中，也就是凸模13上端部。在压力机工作行程时，上半模6与下半模10闭合，毛坯变形，成形锻件。
通过调整安全阀保证必须的背压，以支持从背压油缸卸载，该背压是在压力机滑块作用下形成的，一般达到20～50MPa即可。
带有背压站的模具能够用于复杂形状零件的闭式模锻，对冷挤压适用于本发明设备为曲柄肘杆式压力机(J88-1000)和型号为2YJ800液压机(P＝8MN)。该设备能够做冷模锻、温锻和热锻。由于节约了金属(消除飞边、减少余量和公差)甚至减少了机械加工量而保证了良好的经济效益。例如，十字形轴类零件(图1b)，由合金结构钢制造，年经济效益为150万元人民币。

Claims (10)

1.一种具有背压结构的复杂零件精锻模具，包括：活动导柱以及连接于其两端的上模结构和下模结构，其特征在于：
所述的下模结构包括：背压机构、下半模以及由下而上依次固定连接的下模板、底座和凸模，其中：下半模设置于凸模外部，背压机构固定设置于下模板上且位于底座外部，背压机构的顶部与下半模的下表面相接触。
2.根据权利要求1所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的活动导柱共两个，每个活动导柱包括一根导柱以及与之活动连接的导套，其中：导柱与导套滑配，导套与上模结构固定连接。
3.根据权利要求1所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的上模结构包括：上半模、上模板以及压板，其中：上半模设置于上模板内并与压板固定连接，该压板正对下模机构的中心。
4.根据权利要求1所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的下半模的上表面设有护套，护套坐落在活塞的上端，起到限制活塞行程作用。
5.根据权利要求1所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的凸模位于下模结构的中心且正对上模结构。
6.根据权利要求1所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的背压机构包括：壳体、上盖和活塞，其中：壳体于固定在下模板上并与环形结构的上盖固定连接并组成空腔，活塞竖直设置于空腔内并与下半模的下表面相接触。
7.根据权利要求6所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的活塞为柱塞式圆形结构。
8.根据权利要求6所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的壳体的下端设有液体通道，通过液体通道将工作液体注入空腔实现活塞的上下运动；对应活塞的顶部设有堵头，实现空腔排气。
9.根据权利要求1所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的底座中设有冷却装置，该冷却装置由换热器、冷水箱以及与之相连通的进、出水管组成。
10.根据权利要求9所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具，其特征是，所述的换热器为螺旋形槽结构。
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