CN102172708B - 一种易于卸除模锻件飞边的切边凸模 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种易于卸除模锻件飞边的切边凸模，解决锻件飞边在切除后瞬间粘附在切边凸模工作部分不易于卸除的难题。该凸模的结构为横向圆角逢凸变大、逢凹变小，横截面或纵截面局部变窄变缺；所述横向圆角逢凸变大、逢凹变小是指切边凸模上圆角部分的凸圆角半径R＝R0+(0.5～15)(mm)；切边凸模的凹圆角半径r＝r0-(0.5～15)(mm)；所述横截面或纵截面局部变窄变缺是指使切边凸模工作部分横向或纵向平面或曲面局部变窄或变缺。本发明应用在所有开式模锻的有飞边模锻件的切边凸模。
Description
技术领域
本发明设计锻造工艺技术领域，具体涉及一种易于卸除模锻飞边的切边凸模。
背景技术
对于开式模锻来说，模锻件在模锻以后需通过切边模切除飞边。模锻件飞边在被切除的瞬间，飞边与模锻件分离处的内廓一般会粘附在切边凸模工作部分四周上，自切边凸模与飞边内廓接触开始，只要模锻件飞边与切边凸模不分离，就会出现模锻件飞边与切边凸模摩擦和粘附现象，卸除模锻件飞边难易程度取决于飞边与模锻件分离处的内廓部分粘附在切边凸模工作部分上的粘附力和摩擦力的大小。
使模锻件飞边粘附在切边凸模上的摩擦力与传统运动学及塑性成形的摩擦力大小、性质与机理有所不同：对冷切边来说，其摩擦力受接触面压力、相对滑动速度、接触面加工前后表面积之比和接触面温度等影响；对热切边来说，除上述条件外还受热胀冷缩、锻件形状、终锻温度或切边温度不同的影响，同时模锻件飞边粘附在切边凸模的摩擦力大小还具有非均匀性。
现有的卸除模锻件飞边凸模结构没有考虑到锻件飞边粘附在切边凸模上的摩擦力与传统运动学或塑性成形的摩擦力大小、性质与机理，即没有考虑摩擦条件、接触面温度、锻件材料牌号、热胀冷缩、锻件形状、飞边厚度、终锻温度或切边时温度和摩擦力大小非均匀性等的影响，导致现有的卸除模锻件飞边凸模工作部分四周粘附有模锻件飞边与模锻件分离处的内廓，从而降低了切边凸模使用性能、使用寿命、使用安全性和切边效率。
发明内容
本发明目的在于提供了一种易于卸除模锻件飞边切边凸模，有效降低模锻件飞边与模锻件分离处的内廓粘附在切边凸模工作部分上的摩擦力与粘附力，实现了在现有工艺条件下凸模易于卸除模锻件飞边，提高了切边凸模使用性能、使用寿命、使用安全性和切边效率。
本发明的技术方案是，一种易于卸除模锻件飞边切边凸模，该切边凸模横截面圆角逢凸变大、逢凹变小，横截面或纵截面局部变窄变缺；所述横截面圆角逢凸变大、是指切边凸模工作部分横截面的凸圆角半径
R＝R0+(0.5～15)(mm)；
式中R-切边凸模工作部分横截面凸圆角半径，R0小时R取小值，R0大时R取大值；
R0-热锻件工程图中相对应的凸圆角半径；
所述横截面圆角逢凹变小是指切边凸模上工作部分横截面凹圆角半径r＝r0-(0.5～15)(mm)；
式中r-切边凸模工作部分横截面的凹圆角半径，其中r0小时r取小值，r0大时r取大值；
r0-热锻件工程图中相对应的凹圆角半径，
r0≥(0.5～15)mm。
所述横截面或纵截面局部变窄变缺是指使切边凸模工作部分横截面或纵截面局部变窄或变缺，变窄或变缺的倾斜角度为α，深度为a、缺口高度为h，变窄或变缺的长度b。
进一步改进措施是，所述凸模工作部分横截面或纵截面局部变窄或变缺的倾斜角度α与深度a缺口高度h存在如下的关系：tan α＝a/h，α＝1°～5°；缺口高度h比切边凸模在工作时进入凹模的深度大5mm～10mm，a＝(0.8～3.0)mm，深度方向相对应长度大者，a取大值；反之，a取小值。变窄或变缺的长度b是其相对应长度的1/3～2/3，对应长度大者，b取大值；反之，b取小值。
进一步改进措施是，所述凸模工作部分横截面或纵截面局部变窄或变缺，当切边凸模横向尺寸较大，沿纵向切边时，分段局部变窄或变缺，分段局部变窄或变缺之间保留一部分的原型结构，保留原结构的直线或曲线距离为s，s＝(0.5～1.5)b。
进一步改进措施是，所述凸模工作部分横向或纵向平面或曲面局部变窄或变缺的表面粗糙度Ra值为12.5μm～6.3μm，缺口高度h10mm～20mm以下的非变窄或变缺部分的表面粗糙度Ra值为1.6μm～0.4μm。
本发明的有益效果是：
本发明采用“横向圆角逢凸变大逢凹变小，纵向平面曲面局部变窄变缺”的凸模结构，从根本上解决了模锻件飞边与切边凸模固有摩擦力和粘附力大而不易卸除飞边的难题，同时，提高了切边凸模使用性能、使用寿命、使用安全性和切边效率。
附图说明
图1a为现有的具有横向凸、凹圆角的切边凸模结构示意图；
图1b为图1a的K向视图；
图2a为本发明的具有横向凸、凹圆角的切边凸模结构示意图；
图2b为图2a的K向视图；
图3a为现有的具有横截面或纵截面为平面的切边凸模结构示意图；
图3b为图3a的K向视图；
图4a为本发明的具有横截面或纵截面为平面的切边凸模结构示意图；
图4b为图4a的K向视图；
图5a为现有的具有横截面或纵截面横向尺寸较大的切边凸模结构示意图；
图5b为图5a的K向视图；
图6a为本发明的具有横截面或纵截面分段局部变缺切边的凸模结构示意图；
图6b为图6a的K向视图；
图7a是本发明应用实例双卡口扳手切边凸模的结构示意图；
图7b为图7a的K向视图；
图7c为图7a的左视图。
具体实施方式
本发明的易于卸除模锻件飞边切边凸模工作部分横截面圆角逢凸变大、逢凹变小；横截面或纵截面局部变窄变缺。
因受热胀冷缩的影响，切除后的飞边套卡在切边凸模上凸凹圆角部分，因此，增大凸圆角或减小凹圆角，可显著降低锻件飞边与切边凸模接触部分的摩擦力与粘附力。增大或减小该部分圆角半径既不能过大也不能过小，过大易使锻件飞边发生大的卷曲，过小降低其摩擦力的作用不明显。
如图1a、图1b、图2a、图2b所示，本发明工作部分横截面圆角逢凸变大、逢凹变小的结构、形状与尺寸参数具体实施方案如下：
(1)对于切边凸模工作部分横截面的凸圆角半径R按下式确定：
R＝R0+(0.5～15)(mm)
式中R-切边凸模工作部分横截面的凸圆角半径，其中R0小时R取小值，R0大时R取大值；
R0-热锻件工程图中相对应的凸圆角半径。
(2)对于切边凸模工作部分横截面凹圆角半径r按下式确定：
r＝r0-(0.5～15)(mm)
式中r-切边凸模工作部分横截面凹圆角半径，其中r0小时r取小值，r0大时r取大值；
r0-热锻件图中相对应的凹圆角半径，r0≥(0.5～15)mm。
为减小摩擦力，通常减小切边凸模四周整体尺寸，减小切边凸模四周整体尺寸过大易使锻件飞边卷曲，过小对降低其摩擦力的作用不明显；本发明采用切边凸模工作部分横截面或纵截面局部变窄或变缺，减小摩擦力的效果理想。
如图3a、图3b、图4a、图4b、图5a、图5b、图6a、图6b所示，横截面或纵截面局部变窄变缺的结构、形状与尺寸参数具体实施方案如下：
(1)切边凸模横截面或纵截面局部变窄或变缺的深度为a，a＝(0.8～3.0)mm，深度方向相对应长度大者，a取大值；反之，a取小值。
(2)切边凸模横截面或纵截面局部变窄或变缺长度b是其相对应长度的1/3～2/3，对应长度大者，b取大值；反之，b取小值。
(3)如图6a、图6b所示，当切边凸模横截面或纵截面横向尺寸较大时，沿纵向切边时局部变窄或变缺的长度不宜过大，采用分段局部变窄或变缺，变窄或变缺的总长尺寸是相对应横向长度的1/3～2/3；分段局部变窄或变缺之间应保留一部分的原型结构与锻件飞边内孔直接接触，保留原结构的直线或曲线距离为s，一般取s＝(0.5～1.5)b(mm)。
(4)如图6a、图6b所示，切边凸模横截面或纵截面局部变窄或变缺的倾斜角度α与深度a、缺口高度h存在如下的关系：tanα＝a/h，一般取α＝1°～5°；缺口高度h一般取比切边凸模在工作时进入凹模的深度大5mm～10mm。
(5)为保持锻件飞边与切边凸模之间摩擦力大小的相对均匀性，切边凸模横截面或纵截面局部变窄变缺的结构、形状与尺寸参数应尽可能保持对称。
(6)切边凸模工作部分的横截面或纵截面局部变窄或变缺部分的表面粗糙度Ra值为12.5μm～6.3μm，由现有的1.6μm～0.4μm改变为12.5μm～6.3μm，在缺口高度h值为10mm～20mm。以下的非变窄或变缺部分表面粗糙度的Ra值为1.6μm～0.4μm。
举例说明
如图7a、图7b、图7c所示，按照本发明的切边凸模结构设计的双卡口扳手切边凸模，该切边凸模结构多处采用“横截面圆角逢凸变大、逢凹变小，横截面或纵截面局部变窄变缺”结构。
横截面圆角逢凸变大、逢凹变小的形状与尺寸主要有：扳手卡口处凸圆角半径R1由2mm增加到5mm；扳手卡口处凹圆角r1由2mm减小到1mm；扳手小头部与扳手柄连接处凹圆角半径r3由65mm减小到55mm；扳手大头部与扳手柄连接处凹圆角半径r2由32mm减小到25mm。
横截面或纵截面局部变窄变缺的形状与尺寸主要有：扳手小头部卡口外周凸圆角半径R2由32.5mm变窄为31.5mm；扳手大、小头部及柄部设有7处缺口，缺口深度a＝1.0mm；扳手柄部横向尺寸较大，纵向切边时，分2段4处局部变窄或变缺，缺口的变缺长度b＝50mm，2段缺口之间保留原结构的直线距离s＝20mm，缺口的变缺倾斜角度α＝3°；缺口高度h＝40mm，现表面粗糙度值Ra＝0.8μm，本发明的只有在缺口高度h＝40mm以下纵向工作部分的非缺口高度表面粗糙度值Ra＝0.8μm，而缺口高度h＝40mm以上纵向工作部分及缺口部分的表面粗糙度值Ra＝6.3μm，制造精度宽严适度，可降低切边凸模的制造成本；横截面或纵截面局部变窄变缺的结构、形状与尺寸参数等基本上保持相对对称。
实践证明，本发明的扳手切边凸模的优点是：充分考虑到锻件飞边粘附在切边凸模上的摩擦力与传统运动学或塑性成形的摩擦力大小、性质与机理，在克服现有设计缺点的基础上，有效降低锻件飞边内孔部分在切除后粘附在切边凸模工作部分上切边摩擦力与粘附力，实现了切边凸模的易于卸除模锻件飞边。
Claims (3)
1.一种易于卸除模锻件飞边的切边凸模，其特征是：该切边凸模横截面圆角逢凸变大、逢凹变小，横截面或纵截面局部变窄变缺；所述横截面圆角逢凸变大、是指切边凸模工作部分横截面的凸圆角半径，R＝R0+(0.5～15)mm；
式中R-切边凸模工作部分横截面凸圆角半径，R0小时R取小值，R0大时R取大值；
R0-热锻件工程图中相对应的凸圆角半径，单位为mm；
所述横截面圆角逢凹变小是指切边凸模上工作部分横截面凹圆角半径r＝r0-(0.5～15)mm；
式中r-切边凸模工作部分横截面的凹圆角半径，其中r0小时r取小值，r0大时r取大值；
r0-热锻件工程图中相对应的凹圆角半径，
r0＝(0.5～15)mm；
所述横截面或纵截面局部变窄变缺是指使切边凸模工作部分横截面或纵截面局部变窄或变缺，变窄或变缺的倾斜角度为α，深度为a、缺口高度为h，变窄或变缺长度b，
所述凸模工作部分横截面或纵截面局部变窄或变缺的倾斜角度α与深度a、缺口高度h存在如下的关系：tanα＝a/h，α＝1°～5°；缺口高度h比切边凸模在工作时进入凹模的深度大5mm～10mm，a＝(0.8～3.0)mm，深度方向相对应长度大者，a取大值；反之，a取小值，变窄或变缺长度b是其相对应长度的1/3～2/3，对应长度大者，b取大值；反之，b取小值。
2.按照权利要求1所述的一种易于卸除模锻件飞边的切边凸模，其特征是：所述凸模工作部分横截面或纵截面局部变窄或变缺，当切边凸模横向尺寸较大，沿纵向切边时，分段局部变窄或变缺，分段局部变窄或变缺之间保留一部分的原型结构，保留原结构的直线或曲线距离为s，s＝(0.5～1.5)b。
3.按照权利要求1或2所述的一种易于卸除模锻件飞边的切边凸模，其特征是：所述凸模工作部分横向或纵向平面或曲面局部变窄或变缺的表面粗糙度Ra值为12.5μm～6.3μm，缺口高度h＝10mm～20mm的非变窄或变缺部分的表面粗糙度Ra值为1.6μm～0.4μm。
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