CN102729008A - 截齿齿靴的锻造方法及正挤模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种截齿齿靴的锻造方法，其包括下料，镦粗，反挤，钻孔，正挤，成形和取长，所述反挤是对下料、镦粗后的毛坯进行反挤压以形成具有桶状内孔的圆柱体坯料；所述钻孔是沿所述坯料的内孔方向对桶底进行切削加工钻孔，以形成具有通透内孔的圆柱体坯料；所述正挤是将所述具有通透内孔的圆柱体坯料放入正挤模具中进行挤压，以形成具有直径大小不一的两个中空圆柱体以及它们之间的过渡段的锻坯。与现有技术相比，本发明采用反挤和钻孔工序代替直接冲孔工序，在下料、退火后，利用反挤模具对毛坯进行反挤，反挤后通过切削加工钻孔，保证坯料的内孔对外圆的同轴度，降低材料损耗，从而保证齿靴锻件的产品精度，同时减少耗材、降低成本。

Description

截齿齿靴的锻造方法及正挤模具

【技术领域】

本发明涉及金属精密锻造领域，特别涉及一种截齿齿靴的锻造方法及正挤模具。

【背景技术】

请参考图1所示，其为一种截齿齿靴锻件的示意图，110为齿靴锻件的大端，120为齿靴锻件的小端。截齿齿靴用于采矿机械上，特别是煤矿开采机械上，与截齿配套使用，是采煤机，掘进机上大量使用的一种易耗品。截齿齿靴容易损坏，增加了设备上零件的更换次数，降低了生产效率，同时也增加了成本。齿靴切削加工周期长，耗材多，且产品强度低，易损。目前，国内外制造厂家均采用内腔精锻成形毛坯技术，其效率高、成本低。

加工截齿齿靴的常规锻造工艺包括：下料，制坯，抛丸、涂层，加热，镦粗，冲孔，抛丸、涂层，加热，正挤，成形，退火和取长。请参考图2所示，其为采用上述截齿齿靴的锻造工艺得到的齿靴产品的形状变化过程图。其中，图2（a）为下料工序得到的产品形状，图2（b）为镦粗工序得到的产品形状，图2（c）为冲孔工序得到的产品形状，图2（d）为正挤工序得到的产品形状，图2（e）为成形工序得到的产品形状，图2（f）为取长工序得到的产品形状。

上述工艺中的冲孔工序耗材多，冲孔模具设计复杂，冲出的孔精度低，需要后续加工才能保证孔的精度。

请参考图3所示，其为正挤工序中使用的正挤模具。该正挤模具包括冲头套310、冲头320、下模330、退料器340。冲头320为一体式冲头，其小端直径D1远小于大端直径D2，并且在位置A处没有圆角过渡。正挤压过程中，冲头大端受向下的作用力，而冲头小端受坯料350给予的向上的作用力，由于位置A处没有圆角过渡，在两种力的作用下冲头320易产生断裂，因此在生产过程中需要及时更换冲头，降低了生产效率。同时，由于冲头320的导向精度不高，锻造后的产品精度低，影响成形工序的进行。

因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的之一在于提供一种截齿齿靴的锻造方法，其可以保证产品精度，同时减少耗材、降低成本。

本发明的目的之二在于提供一种正挤模具，其可以保证产品精度，同时减少耗材、降低成本。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种截齿齿靴的锻造方法，其包括下料，镦粗，反挤，钻孔，正挤，成形和取长，所述反挤是对下料、镦粗后的毛坯进行反挤压以形成具有桶状内孔的圆柱体坯料；所述钻孔是沿所述坯料的内孔方向对桶底进行切削加工钻孔，以形成具有通透内孔的圆柱体坯料；所述正挤是将所述具有通透内孔的圆柱体坯料放入正挤模具中进行挤压，以形成具有直径大小不一的两个中空圆柱体以及它们之间的过渡段的锻坯。

进一步的，钻孔工序得到的具有通透内孔的圆柱体坯料的孔口预留斜度，所述斜度为3°。

进一步的，在所述成形工序后，所述取长工序之前还包括控温冷却工序。

进一步的，进行正挤工序的正挤模具包括上冲头组件，形成下模腔的下模和自下模腔向上延伸的退料器，所述上冲头组件包括芯棒冲头和套设于芯棒冲头外围的冲头导向套，所述芯棒冲头延伸出所述冲头导向套预定长度，所述芯棒冲头和所述冲头导向套配合成一个组合上冲头结构。

进一步的，所述芯棒冲头延伸出所述冲头导向套的预定长度为坯料长度的2.5-3倍。

更进一步的，所述正挤工序包括：将所述具有通透内孔的圆柱体坯料放入下模腔中；所述上冲头组件向下运动，芯棒冲头先进入坯料的内孔中，校正坯料位置；冲头导向套向下运动与坯料接触并挤压坯料，进行正挤；当正挤完成时，芯棒冲头的末端超出正挤工序得到锻坯的下端孔口，并与下模底部的退料器中的顶料杆之间有2-4mm的间隙。

更进一步的，反挤工序得到的产品的反挤孔径与正挤工序得到的产品的孔径孔径的大小关系为：0＜反挤孔径-正挤孔径≤0.1mm。

根据本发明的另一方面，本发明提出一种正挤模具，其用于对下料，墩粗，反挤，钻孔工序得到的具有通透内孔的圆柱体坯料进行正挤压，以形成具有直径大小不一的两个中空圆柱体以及它们之间过渡段的锻坯，所述正挤模具包括上冲头组件，形成下模腔的下模和自下模腔向上延伸的退料器，所述上冲头组件包括芯棒冲头和套设于芯棒冲头外围的冲头导向套，所述芯棒冲头延伸出所述冲头导向套预定长度，所述芯棒冲头和所述冲头导向套配合成一个组合上冲头结构，所述芯棒冲头延伸出所述冲头导向套的预定长度为坯料长度的2.5-3倍。

进一步的，使用所述正挤模具执行正挤工序包括：将所述具有通透内孔的圆柱体坯料放入下模腔中；所述上冲头组件向下运动，芯棒冲头先进入坯料的内孔中，进行校正坯料位置；冲头导向套进入下模腔预定距离后与坯料接触并挤压坯料，进行正挤；当正挤完成时，芯棒冲头的末端超出正挤工序得到锻坯的下端孔口，并与下模底部的退料器中的顶料杆之间有2-4mm的间隙。

更进一步的，反挤工序得到的产品的反挤孔径与正挤工序得到的产品的正挤孔径的大小关系为：0＜反挤孔径-正挤孔径≤0.1mm。

与现有技术相比，本发明采用反挤和钻孔工序代替直接冲孔工序，在下料、退火后，利用反挤模具对毛坯进行反挤，反挤后通过切削加工钻孔，保证坯料的内孔对外圆的同轴度，降低材料损耗，从而保证齿靴锻件的产品精度，同时减少耗材、降低成本。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为一种截齿齿靴锻件的示意图；

图2为采用现有截齿齿靴的锻造工艺得到的齿靴产品的形状变化过程图；

图3正挤工序中使用的正挤模具；

图4为本发明截齿齿靴锻件的锻造方法在一个实施例中的工艺流程图；

图5为利用本发明中的正挤模具进行正挤工序的产品成形过程图；和

图6为本发明在一个实施例中的产品形状变化过程图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明采用反挤和钻孔工序代替直接冲孔工序，在下料、退火后，利用反挤模具对毛坯进行反挤压，反挤后通过切削加工钻孔，保证坯料内孔对外圆的同轴度，从而保证齿靴锻件的产品精度，同时降低材料损耗，降低成本。

请参考图4所示，其为本发明截齿齿靴锻件的锻造方法在一个实施例中的工艺流程图。所述工艺流程包括如下步骤。

步骤410、下料。

所述下料为选择合适的棒材，调整下料长度，将重量控制在预先设定的范围。

步骤420、镦粗。

所述镦粗是将棒材下料放入模具中进行镦粗，以得到圆柱体毛坯。

步骤430、反挤。

所述反挤为将所述毛坯放入反挤模具的模腔中进行反挤压以形成具有桶状内孔的圆柱体坯料，由于是在模腔内成形，因此可以保证坯料内孔对外圆的同轴度。由于反挤内孔的金属材料通过流动形成桶状，所述坯料的桶底厚度比直接冲孔的厚度低的多，因此降低了材料损耗。

步骤440、钻孔。

所述钻孔是沿所述坯料的内孔方向对桶底进行切削加工钻孔，以形成具有通透内孔的圆柱体坯料，并且在具有通透内孔的圆柱体坯料的孔口预留斜度a（所述斜度为内孔中心轴与内孔侧边的夹角），便于后续正挤工序进行导向。

经过模拟分析，在所述钻孔工序中，在具有通透内孔的圆柱体坯料的孔口预留斜度a为3°时，对下一道正挤工序能够起到高精度导向，增加1°正挤中内腔折叠，影响尺寸，减小1°又不能起到导向作用，因此，在一个优选的实施例中，在钻孔工序得到的具有通透内孔的圆柱体坯料的孔口预留斜度a为3°。

步骤450、正挤。

所述正挤为将所述具有通透内孔的柱体坯料放入正挤模具中进行挤压，以形成直径大小不一的两个中空圆柱体以及它们之间的过渡段的锻坯，其中较小直径的中空圆柱体构成截齿齿靴的小端。

步骤460、成形。

所述成形为利用模具对所述锻坯中的大径中空圆柱体和直径大小不一的两个中空圆柱体之间的过渡段进行挤压，形成截齿齿靴的大端，从而形成锻件。所述截齿齿靴的大端为纵截面为中空的梯形。

步骤470、取长。

所述取长为对所述锻件截取长度，使产品达到图纸要求。

其中，在步骤410下料之后，步骤420镦粗之前还包括制坯，抛丸，涂层，加热工序。

在步骤440钻孔之后，步骤450正挤之前还包括抛丸，涂料，加热工序。

在步骤460成形之后步骤470取长之前还包括控温冷却工序，

所述控温冷却为采用控温炉对锻件进行冷却，与常规退火相比，可以大大缩短退火周期，从而提高生产效率、降低成本。

综上所述，本发明的截齿齿靴锻件的锻造方法与现有截齿齿靴锻件的锻造工艺相比其区别在于，采用反挤和钻孔工序代替直接冲孔工序，在下料、退火后，利用反挤模具对毛坯进行反挤压，保证成形坯料内孔对外圆的同轴度，反挤后利用切削加工钻孔，降低材料损耗，并且在钻孔后在孔口留有3°的斜度，以在下一道正挤工序时起到高精度导向，从而保证齿靴锻件的产品精度。

请参考图5所示，其为利用本发明中的正挤模具进行正挤工序的产品成形过程图。

图中的正挤模具包括上冲头组件，形成下模腔的下模510和自下模腔向上延伸的退料器520，

所述上冲头组件包括芯棒冲头530和套设于芯棒冲头外围的冲头导向套540，芯棒冲头530延伸出所述冲头导向套540预定长度。也可以说，所述芯棒冲头530和所述冲头导向套540配合成一个组合上冲头结构。

接下来详细介绍一下利用正挤模具进行正挤的过程。将所述具有通透内孔的圆柱体坯料550放入下模腔中。所述上冲头组件向下运动，芯棒冲头530先进入坯料550的内孔中，校正坯料位置，且芯棒冲头530延伸出所述冲头导向套540的预定长度H为坯料550长度h的2.5-3倍，这样正挤工序完成后，所述芯棒冲头530会有一部分在锻坯下端口外，保证锻坯在挤压过程中不会产生下端口内缩的现象。然后冲头导向套540向下运动与坯料550接触并挤压坯料，进行正挤，在冲头导向套540接触坯料550时，冲头导向套540进入下模510的长度为L，进行导向作用。当正挤完成时，芯棒冲头530的末端超出正挤工序锻坯的下端孔口560，并与下模底部的退料器520中的顶料杆之间留有间隙b，一般b为2-4mm。

由于所述上冲头组件为分体式的结构，即其包括芯棒冲头530和套设于芯棒冲头外围的冲头导向套540，利用冲头导向套540接触坯料550进行挤压，减少芯棒冲头530的压力，使芯棒冲头530不易折断，有效的保护上冲头组件的使用寿命，且配合后的上冲头组件利用冲头导向套540与下模510进行模口导向，有效的提高了产品的精度，使后续锻造可能产生的问题减少，也减少换模次数，提高效率，降低成本。

请参考图6所示，其为本发明在一个实施例中的产品形状变化过程图。图6（a）为下料工序得到的产品形状；图6（b）为镦粗工序得到的产品形状；图6（c）为反挤工序得到的产品形状；图6（d）为钻孔工序得到的产品形状；图6（e）为正挤工序得到的产品形状；图6（f）为成形工序得到的产品形状；图6（g）为取长工序得到的产品形状，a为具有通透内孔的圆柱体坯料的孔口斜度。

反挤工序得到的产品的孔径记为d1，该孔径也可以被称为反挤孔径d1，正挤工序得到的产品的孔径记为d2，该孔径也可以称为正挤孔径d2，反挤孔径d1和正挤孔径d2的关系为：0＜反挤孔径d1-正挤孔径d2≤0.1mm，反挤和正挤工序中孔径相差小，因为反挤孔径比正挤孔径略大，便于芯棒冲头530能顺利通过坯料550，而不会产生内孔的内腔与芯棒冲头摩擦产生内腔折叠。

本发明的原理是采用反挤和钻孔工序代替直接冲孔工序，在下料、退火后，利用反挤模具对毛坯进行反挤压，保证成形坯料内孔对外圆的同轴度，降低材料损耗，反挤后利用切削加工钻孔，并且在钻孔后在孔口留有3°的斜度，以在下一道正挤工序时起到高精度导向。并且对正挤模具中的上冲头进行改进，将芯棒冲头和冲头导向套配合成一个组合上冲头结构，利用冲头导向套对坯料进行导向和挤压，减少芯棒冲头的压力，使芯棒冲头不易折断，有效的保护上冲头组件的使用寿命，且由于冲头导向套的模口导向作用可以保证产品精度，使后续锻造可能产生的问题减少，也减少换模次数，提高效率，降低成本。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种截齿齿靴的锻造方法，其特征在于，其包括下料，镦粗，反挤，钻孔，正挤，成形和取长，

所述反挤是对下料、镦粗后的毛坯进行反挤压以形成具有桶状内孔的圆柱体坯料；

所述钻孔是沿所述坯料的内孔方向对桶底进行切削加工钻孔，以形成具有通透内孔的圆柱体坯料；

所述正挤是将所述具有通透内孔的圆柱体坯料放入正挤模具中进行挤压，以形成具有直径大小不一的两个中空圆柱体以及它们之间的过渡段的锻坯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，钻孔工序得到的具有通透内孔的圆柱体坯料的孔口预留斜度，所述斜度为3°。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述成形工序后，所述取长工序之前还包括控温冷却工序。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进行正挤工序的正挤模具包括上冲头组件，形成下模腔的下模和自下模腔向上延伸的退料器，

所述上冲头组件包括芯棒冲头和套设于芯棒冲头外围的冲头导向套，所述芯棒冲头延伸出所述冲头导向套预定长度，所述芯棒冲头和所述冲头导向套配合成一个组合上冲头结构。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述芯棒冲头延伸出所述冲头导向套的预定长度为坯料长度的2.5-3倍。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述正挤工序包括：

将所述具有通透内孔的圆柱体坯料放入下模腔中；

所述上冲头组件向下运动，芯棒冲头先进入坯料的内孔中，校正坯料位置；

冲头导向套向下运动与坯料接触并挤压坯料，进行正挤；

当正挤完成时，芯棒冲头的末端超出正挤工序得到锻坯的下端孔口，并与下模底部的退料器中的顶料杆之间有2-4mm的间隙。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，反挤工序得到的产品的反挤孔径与正挤工序得到的产品的孔径孔径的大小关系为：0＜反挤孔径-正挤孔径≤0.1mm。

8.一种正挤模具，其特征在于，其用于对下料，墩粗，反挤，钻孔工序得到的具有通透内孔的圆柱体坯料进行正挤压，以形成具有直径大小不一的两个中空圆柱体以及它们之间过渡段的锻坯，所述正挤模具包括上冲头组件，形成下模腔的下模和自下模腔向上延伸的退料器，

所述上冲头组件包括芯棒冲头和套设于芯棒冲头外围的冲头导向套，所述芯棒冲头延伸出所述冲头导向套预定长度，所述芯棒冲头和所述冲头导向套配合成一个组合上冲头结构，所述芯棒冲头延伸出所述冲头导向套的预定长度为坯料长度的2.5-3倍。

9.根据权利要求8所述的正挤模具，其特征在于，使用所述正挤模具执行正挤工序包括：

将所述具有通透内孔的圆柱体坯料放入下模腔中；

所述上冲头组件向下运动，芯棒冲头先进入坯料的内孔中，进行校正坯料位置；

冲头导向套进入下模腔预定距离后与坯料接触并挤压坯料，进行正挤；

当正挤完成时，芯棒冲头的末端超出正挤工序得到锻坯的下端孔口，并与下模底部的退料器中的顶料杆之间有2-4mm的间隙。

10.根据权利要求8所述的正挤模具，其特征在于，反挤工序得到的产品的反挤孔径与正挤工序得到的产品的正挤孔径的大小关系为：0＜反挤孔径-正挤孔径≤0.1mm。

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