CN102744343A - 薄壁钎头的锻造方法及贯穿减径模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄壁钎头的锻造方法，其包括下料、制坯、反挤、扩孔、减径和墩粗，所述反挤为将制坯后的棒料放入反挤模具的模腔中进行反挤压以形成一端具有桶状内孔的圆柱体坯料；所述扩孔为将具有桶状内孔的圆柱体坯料扩成带有锥度孔的圆柱体坯料；所述减径为将具有锥度孔的圆柱体坯料，放入减径模具中进行减径，使所述带有锥度孔的圆柱体坯料的外圆直径减小，锥度孔直径不变，得到具有锥度孔的圆柱体锻坯；所述镦粗为所述锻坯的实体圆柱体部分进行镦粗，以形成薄壁钎头的倒置圆台体头部，从而得到薄壁钎头锻件。与现有技术相比，本发明采用冷挤压工艺取代切削加工工艺，不仅可以提高生产效率，而且可以保证产品精度、减少耗材。

Description

薄壁钎头的锻造方法及贯穿减径模具

【技术领域】

本发明涉及金属精密锻造领域，特别涉及一种薄壁钎头的锻造方法及贯穿减径模具。

【背景技术】

钎头是安装在钎杆前端，冲击回转凿岩孔的刀具，在采煤业中用量很大。请参考图1所示，其为一种薄壁钎头。该薄壁钎头为一体成型，其包括倒置圆台体头部110和与所述倒置圆台形头部110的小端连接的设置有锥度内孔122的圆柱体杆部120，锥度内孔122的孔口位于圆柱体杆部120的下端。所述薄壁钎头的孔口壁厚△d的规定尺寸为△d≤2.5mm（一般1.5mm≤△d≤2.5mm）。由于锥度内孔122用于后续装配焊接合金刀具，因此对所述薄壁钎头内腔（即锥度内孔）的精度要求较高。目前，多采用切削与铣削加工一体的工艺生产薄壁钎头，但是由于薄壁钎头的孔口壁厚较薄，切削后的产品经过轻微磕碰，孔口部会产生裂纹、断裂等现象，并且生产效率低，切削内孔精度不高，很难保证批量生产。

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薄壁钎头的锻造方法，其可以提高生产效率、保证产品精度且减少耗材。

本发明的目的之二在于提供一种贯穿减径模具，其可以使模具结构简单，模具寿命长。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种薄壁钎头的锻造方法，其包括下料、制坯、反挤、扩孔、减径和墩粗，所述反挤为将制坯后的棒料放入反挤模具的模腔中进行反挤压以形成一端具有桶状内孔的圆柱体坯料；所述扩孔为将具有桶状内孔的圆柱体坯料扩成带有锥度孔的圆柱体坯料；所述减径为将具有锥度孔的圆柱体坯料，放入减径模具中进行减径，使所述带有锥度孔的圆柱体坯料的外圆直径减小，锥度孔直径不变，得到具有锥度孔的圆柱体锻坯；所述镦粗为所述锻坯的实体圆柱体部分进行镦粗，以形成薄壁钎头的倒置圆台体头部，从而得到薄壁钎头锻件。

进一步的，所述扩孔工序得到的带有锥度空的圆柱体坯料的空口壁厚≥5mm。

进一步的，在减径工序后，墩粗工序之前还包括取长，所述取长为对所述锻坯截取长度，保证所述锻坯的尺寸一致性，以便更好的完成下道锻造工序。

进一步的，进行贯穿减径工序的贯穿减径模具包括上冲头，形成有入料腔、减径刃口以及连接入料腔和减径刃口的过渡部分的下模，套设于下模外围用于固定下模的下模座，支撑下模座的复数个支柱，和放置于下模减径刃口的下方的滑槽，所述上冲头包括杆部和自杆部下端向下延伸的冲头部，所述冲头部为圆锥体，其锥度与放入入料腔的圆柱体坯料的锥度孔的锥度一致，并且冲头部的形状与锥度孔的形状一致或者略微小；所述入料腔的形状与所述带有锥形孔的圆柱体坯料的外形一致；所述减径刃口的直径小于入料腔的直径，与所述薄壁钎头锻件孔口的外圆直径一致；所述下模座套设于下模外围用于固定下模；所述复数个支柱用于支撑下模座，以在下模座的下方形成镂空空间，便于减径时锻坯推出。

更进一步的，所述贯穿减径工序包括：将所述具有锥度孔的圆柱体坯料放入下模中的入料腔内；上冲头向下运动，冲头部进入所述圆柱体坯料的锥度孔内；当冲头部完全贴合坯料的锥度孔时，坯料受力增加，通过减径刃口进行减径；当坯料完全通过减径刃口后，完成减径；上冲头上行，锻坯会滞留于减径刃口下方，由下一个坯料在减径过程中，将其推出，落入下方的滑槽中后滑入预先放置好的料框中。

根据本发明的另一方面，本发明提出一种贯穿减径模具，其用于对下料、制坯、反挤、扩孔得到的带有锥度孔的圆柱体坯料进行减径以使所述带有锥度孔的圆柱体坯料的外圆直径减小，锥度孔直径不变，得到具有锥度孔的圆柱体锻坯，所述贯穿减径模具包括上冲头，形成有入料腔、减径刃口以及连接入料腔和减径刃口的过渡部分的下模，套设于下模外围用于固定下模的下模座和支撑下模座的复数个支柱，所述上冲头包括杆部和自杆部下端向下延伸的冲头部，所述冲头部为圆锥体，其锥度与放入入料腔的圆柱体坯料的锥度孔的锥度一致，并且冲头部的形状与锥度孔的形状一致或者略微小；所述入料腔的形状与所述带有锥形孔的圆柱体坯料的外形一致；所述减径刃口的直径小于入料腔的直径，与所述薄壁钎头锻件孔口的外圆直径一致；所述下模座套设于下模外围用于固定下模；所述复数个支柱用于支撑下模座，以在下模座的下方形成镂空空间，便于减径时锻坯推出。

进一步的，所述模具还包括滑槽，所述滑槽放置于下模减径刃口的下方，便于减径后的锻坯通过滑槽滑入料框中。

更进一步的，使用所述贯穿减径模具执行贯穿减径工序包括：将所述具有锥度孔的圆柱体坯料放入下模中的入料腔内；上冲头向下运动，冲头部进入所述圆柱体坯料的锥度孔内；当冲头部完全贴合坯料的锥度孔时，坯料受力增加，通过减径刃口进行减径；当坯料完全通过减径刃口后，完成减径；上冲头上行，锻坯会滞留于减径刃口下方，由下一个坯料在减径过程中，将其推出，落入下方的滑槽中后滑入预先放置好的料框中。

与现有技术相比，本发明采用冷挤压工艺取代切削加工工艺，不仅可以提高生产效率，而且可以保证产品精度、减少耗材。

【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为一种薄壁钎头；

图2为本发明薄壁钎头的锻造方法在一个实施例中的工艺流程图；

图3为利用本发明中的贯穿减径模具进行贯穿减径工序的产品成形过程图；和

图4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。

本发明采用冷挤压工艺取代切削加工工艺，不仅可以提高生产效率，而且可以保证产品精度、减少耗材。

请参考图2所示，其为本发明薄壁钎头的锻造方法在一个实施例中的工艺流程图。请参考图4所示，其为本发明在一个实施例中的产品形状变化过程图。以下结合图4具体介绍图2所示工艺流程。

所述工艺流程包括如下步骤。

步骤210、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，以得到棒料。图4（a）为下料工序得到的产品形状。在一个实施例中，选择直径大于薄壁钎头锻件孔口直径12-16mm的棒材。

步骤220、制坯。

所述制坯是为了去除棒料外表面氧化皮、微裂纹、锈迹等缺陷，提高表面质量。图4（b）为制坯工序得到的产品形状。在一个实施例中，制坯后棒料直径大于薄壁钎头锻件孔口直径10-15mm。

步骤230、反挤

所述反挤为将制坯后的棒料放入反挤模具的模腔中进行反挤压以形成一端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。图4（c）为反挤工序得到的产品形状。由于反挤内孔的金属材料通过流动形成桶状内孔，因此降低了材料损耗。

步骤240、扩孔。

所述扩孔为将反挤形成的桶状内孔扩成带有锥度的锥度孔，从而将具有桶状内孔的圆柱体坯料扩成带有锥度孔的圆柱体坯料，并且扩孔形成的带有锥度孔的圆柱体坯料的孔口壁厚≥5mm，这样在反挤和扩孔工序中形成坯料的孔口不会出现由于孔口壁厚较薄而产生开裂现象。图4（d）为扩孔工序得到的产品形状

步骤250、贯穿减径。

所述贯穿减径为将具有锥度孔的圆柱体坯料，放入减径模具中进行贯穿减径。利用压力将具有锥度孔的圆柱体坯料的壁厚在模具的作用下流动，使所述带有锥度孔的圆柱体坯料的外圆直径减小，锥度孔直径不变，达到减小壁厚，增加长度的作用，其孔口壁厚达到薄壁钎头的孔口壁厚的规定尺寸△d≤2.5mm。图4（e）为贯穿减径工序得到的产品形状。经过减径后得到的锻坯内腔（锥度孔）尺寸精度高，外表面光滑无裂痕。

步骤260、取长。

所述取长为对所述锻坯截取长度，保证所述锻坯的尺寸一致性，以便更好的完成下道锻造工序。经过贯穿减径和取长后得到的锻坯包括具有锥度孔的圆柱体部分和实体圆柱体部分，其中所述具有锥度孔的圆柱体部分即为薄壁锻件的杆部120，其孔口壁厚达到薄壁钎头的孔口壁厚的规定尺寸△d≤2.5mm。图4（f）为取长工序得到的产品形状。

步骤270、镦粗。

所述镦粗为所述取长后的锻坯的实体圆柱体部分进行镦粗，以形成薄壁钎头的倒置圆台体头部110，从而得到薄壁钎头锻件。图4（g）为镦粗工序得到的产品形状。

其中，在步骤210下料之后，步骤220制坯之前还包括退火工序，所述退火为球化退火，以软化棒料组织，降低硬度。

在步骤220制坯之后，步骤230反挤之前还包括抛丸、磷皂化工序（表面处理）。

在步骤230反挤之后，步骤240扩孔之前还包括抛丸、磷皂化工序（表面处理）。

在步骤240扩孔之后，步骤250贯穿减径之前还包括抛丸、磷皂化工序（表面处理）。

在步骤260取长之后，步骤270镦粗之前还包括退火，抛丸、磷皂化工序（表面处理）。

综上所述，与利用切削加工工艺得到薄壁钎头相比，本发明采用冷挤压工艺得到薄壁钎头锻件，将棒料先锻出孔口壁厚稍大的坯料，再利用减径工序得到壁厚减薄，长度增加的锻坯，最终得到的薄壁钎头锻件的表面质量好，不易产生裂纹，经过锻造，使得材料内部机构更加紧密，机械性、力学性能更高，使薄壁钎头锻件的孔口部在后续加工以及装配使用上不会产生崩裂，断裂等现象，延长产品的使用寿命。同时提高了材料的利用率，降低材料损耗。并且由于是模具化生产，因此，可以提高生产效率。

请参考图3所示，其为利用本发明中的贯穿减径模具进行贯穿减径工序的产品成形过程图。

图中的贯穿减径模具包括上冲头310，形成有入料腔322、减径刃口324和连接入料腔和减径刃口的过渡部分的下模320，套设于下模320外围用于固定下模的下模座330以及支撑下模座330的复数个支柱340。

所述上冲头310包括杆部312和自杆部下端向下延伸的冲头部314，所述冲头部314为圆锥体，其锥度与放入入料腔322的圆柱体坯料350的锥度孔的锥度一致，并且冲头部314的形状与锥度孔的形状一致或者略微小0.03-0.05mm,便于冲头部314顺利进入坯料340的锥度孔（内腔）中，而不会产生内腔折叠、拉毛现象。

所述入料腔322的形状与所述带有锥形孔的圆柱体坯料的外形一致。所述减径刃口324的直径小于入料腔322的直径，与所述薄壁钎头锻件孔口的外圆直径一致。

所述下模座330套设于下模320外围用于固定下模。

所述复数个支柱340用于支撑下模座330。在本实施例中下模座由三根支柱支撑，支柱均匀分布，这样在下模座330的下方形成镂空空间，便于减径时锻坯推出。

在下模减径刃口324的下方放置一个滑槽360，便于减径后的锻坯通过滑槽360滑入料框中。

接下来详细介绍利用贯穿减径模具进行贯穿减径的过程。

将所述具有锥度孔的圆柱体坯料350放入下模中的入料腔322内，上冲头310向下运动，冲头部312进入所述圆柱体坯料350的锥度孔内，当冲头部312完全贴合坯料350的内腔（锥度孔）时，坯料受力增加，由于减径刃口324尺寸小于所述坯料350的外圆尺寸，在所述坯料350受力增大的情况下，通过减径刃口324，坯料外圆多余的金属就会沿着冲头部312的锥度向上流动，达到减小壁厚，增加长度的效果，同时也保证内腔的锥度完全贴合冲头部，不会产生变动。当坯料350完全通过减径刃口324后，完成减径。上冲头上行，带着减径后的锻坯上行，在重力和摩擦力的作用下，锻坯会滞留于减径刃口下方，由下一个坯料在减径过程中，将其推出，落入下方的滑槽360中后滑入预先放置好的料框中。

利用贯穿减径模具来完成薄壁钎头减径的工序，不需要退料器等退料装置，模具结构简单，模具寿命长，而且采用滑道结构，省下人工取料，方便操作。

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 (8)

1.一种薄壁钎头的锻造方法，其特征在于，其包括下料、制坯、反挤、扩孔、减径和墩粗，

所述反挤为将制坯后的棒料放入反挤模具的模腔中进行反挤压以形成一端具有桶状内孔的圆柱体坯料；

所述扩孔为将具有桶状内孔的圆柱体坯料扩成带有锥度孔的圆柱体坯料；

所述减径为将具有锥度孔的圆柱体坯料，放入减径模具中进行减径，使所述带有锥度孔的圆柱体坯料的外圆直径减小，锥度孔直径不变，得到具有锥度孔的圆柱体锻坯；

所述镦粗为所述锻坯的实体圆柱体部分进行镦粗，以形成薄壁钎头的倒置圆台体头部，从而得到薄壁钎头锻件。

2.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述扩孔工序得到的带有锥度空的圆柱体坯料的空口壁厚≥5mm。

3.根据权利要求1或者2所述的锻造方法，其特征在于，在减径工序后，墩粗工序之前还包括取长，所述取长为对所述锻坯截取长度，保证所述锻坯的尺寸一致性，以便更好的完成下道锻造工序。

4.根据权利要求1或者2所述锻造方法，其特征在于，进行贯穿减径工序的贯穿减径模具包括上冲头，形成有入料腔、减径刃口以及连接入料腔和减径刃口的过渡部分的下模，套设于下模外围用于固定下模的下模座，支撑下模座的复数个支柱，和放置于下模减径刃口的下方的滑槽，

所述上冲头包括杆部和自杆部下端向下延伸的冲头部，所述冲头部为圆锥体，其锥度与放入入料腔的圆柱体坯料的锥度孔的锥度一致，并且冲头部的形状与锥度孔的形状一致或者略微小；

所述入料腔的形状与所述带有锥形孔的圆柱体坯料的外形一致；

所述减径刃口的直径小于入料腔的直径，与所述薄壁钎头锻件孔口的外圆直径一致；

所述下模座套设于下模外围用于固定下模；

所述复数个支柱用于支撑下模座，以在下模座的下方形成镂空空间，便于减径时锻坯推出。

5.根据权利要求4所述的锻造方法，其特征在于，所述贯穿减径工序包括：

将所述具有锥度孔的圆柱体坯料放入下模中的入料腔内；

上冲头向下运动，冲头部进入所述圆柱体坯料的锥度孔内；

当冲头部完全贴合坯料的锥度孔时，坯料受力增加，通过减径刃口进行减径；

当坯料完全通过减径刃口后，完成减径；

上冲头上行，锻坯会滞留于减径刃口下方，由下一个坯料在减径过程中，将其推出，落入下方的滑槽中后滑入预先放置好的料框中。

6.一种贯穿减径模具，其特征在于，其用于对下料、制坯、反挤、扩孔得到的带有锥度孔的圆柱体坯料进行减径以使所述带有锥度孔的圆柱体坯料的外圆直径减小，锥度孔直径不变，得到具有锥度孔的圆柱体锻坯，

所述贯穿减径模具包括上冲头，形成有入料腔、减径刃口以及连接入料腔和减径刃口的过渡部分的下模，套设于下模外围用于固定下模的下模座和支撑下模座的复数个支柱，

所述上冲头包括杆部和自杆部下端向下延伸的冲头部，所述冲头部为圆锥体，其锥度与放入入料腔的圆柱体坯料的锥度孔的锥度一致，并且冲头部的形状与锥度孔的形状一致或者略微小；

所述入料腔的形状与所述带有锥形孔的圆柱体坯料的外形一致；

所述减径刃口的直径小于入料腔的直径，与所述薄壁钎头锻件孔口的外圆直径一致；

所述下模座套设于下模外围用于固定下模；

所述复数个支柱用于支撑下模座，以在下模座的下方形成镂空空间，便于减径时锻坯推出。

7.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述模具还包括滑槽，所述滑槽放置于下模减径刃口的下方，便于减径后的锻坯通过滑槽滑入料框中。

8.根据权利要求7所述的模具，其特征在于，使用所述贯穿减径模具执行贯穿减径工序包括：

将所述具有锥度孔的圆柱体坯料放入下模中的入料腔内；

上冲头向下运动，冲头部进入所述圆柱体坯料的锥度孔内；

当冲头部完全贴合坯料的锥度孔时，坯料受力增加，通过减径刃口进行减径；

当坯料完全通过减径刃口后，完成减径；

上冲头上行，锻坯会滞留于减径刃口下方，由下一个坯料在减径过程中，将其推出，落入下方的滑槽中后滑入预先放置好的料框中。

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