CN103381467A - 一种台阶类锻件开合模成形方法 - Google Patents

一种台阶类锻件开合模成形方法 Download PDF

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龚爱军
冯美红
耿小龙
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Abstract

本发明公开了一种台阶类锻件开合模成形方法,所述方法依次包括锯料,球化退火,制坯,抛丸,磷皂化处理,正挤,预成形,球化退火,磷皂化,最终开合模成形。该台阶类锻件开合模成形方法既可以保证产品质量稳定、又可以延长模具使用寿命,同时工艺流程短、生产成本低、生产效率高,能满足批量精益生产要求。

Description

一种台阶类锻件开合模成形方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属精密锻造领域,特别是涉及台阶类锻件的精密冷锻成形方法,用以解决台阶类锻件无法脱模的难题。
背景技术
[0002] 台阶类锻件产品由一个或多个台阶组成,其形状决定了其工艺的复杂性,目前生产这类产品的常用方法是:锻造(台阶部分未锻出)后对台阶部分进行后续机数控加工;其优点是:锻造方便,精度要求一般。缺点是:加工流程长、尺寸精度差、尺寸不稳定、内部流线不连续,产品使用寿命低、后续的机加工余量大、刀具损耗大,不利于精益生产。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
[0003] 本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0004] 鉴于上述现有台阶类锻件开合模成形方法中存在的问题,提出了本发明。
[0005] 因此,本发明的目的是针对现有操作方法的不足,提供一种台阶类锻件开合模成形方法,该台阶类锻件开合模成形方法既可以保证产品质量稳定、又可以延长模具使用寿命,同时工艺流程短、生产成本低、生产效率高,能满足批量精益生产要求。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种台阶类锻件开合模成形方法,所述方法依次包括锯料,球化退火,制坯,抛丸,磷皂化处理,正挤,预成形,球化退火, 磷皂化,最终开合模成形。
[0007] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述锯料是选择直径为0 I的热轧圆棒料,将所述热轧圆棒料按照一定长度LI进行锯料,其中直径小I 根据产品尺寸由后向前推算得出。
[0008] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述球化退火过程包括:
[0009] (I)加热:工件以50°C〜100° C/小时的加热速度加热至770° C±15° C;
[0010] (2)保温:到达温度后保温三小时;
[0011] (3)冷却:其中,球化体继续长大:冷却温度在760〜710° C时,工件以15〜 20° C/小时冷却,时间大于1.5小时;工件冷却:冷却温度在700〜360° C时,工件以20〜 35° C/小时冷却,彡350° C时出炉。
[0012] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述制坯,是将热轧棒材外表面的缺陷去除,¢2比¢1小1.5/双面,且重量控制在3g以内。
[0013] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化,去除表面锈迹和其它浮物,并在表面均匀附着一层磷皂化膜。
[0014] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述正挤包括:将坯料放入正挤模具的下模,调整合适的封闭高度,从而得到符合图纸要求的尺寸。
[0015] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述的预成形包括:将坯料放入预成形模具的下模,调整合适的封闭高度,使上下模合模,得到符合图纸要求的尺寸,其中¢3要小于小4。
[0016] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述球化退火过程包括:
[0017] (I)加热:工件以50° C〜100° C/小时的加热速度加热至770° C±15° C;
[0018] (2)保温:到达温度后保温二小时;
[0019] (3)冷却:球化体继续长大:冷却温度在760〜710° C时,工件以15〜20。C/小时冷却,时间大于1.5小时;工件冷却:冷却温度在700〜360° C时,工件以20〜35。C/ 小时冷却,彡350° C出炉。
[0020] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述磷皂化为和常规磷皂化,在表面均匀附着一层磷皂化膜。
[0021] 作为本发明所述台阶类锻件开合模成形方法的一种优选方案,其中:所述开合模成形包括:将预成形坯料放入开合模的下模,调整合适封闭高度,压力机滑块下行,当压力机滑块下行至上模与下模接触的同时,上冲头也随之一起下滑对工件进行挤压,滑块继续下行,氮气弹簧的气缸被压缩,退料器推动工件进行挤压,直至滑块运行至下死点完成挤压,开合模具的上下模随滑块一起回程复位,顶杆上行顶出工件。
[0022] 本发明提供了一种台阶类锻件开合模成形方法,与现有技术相比,本发明使用开合模成形方法生产的台阶类锻件不仅质量稳定可靠,且大大缩短了工艺流程,降低了生产成本,适合批量精益生产。该台阶类锻件开合模成形方法既可以保证产品质量稳定、又可以延长模具使用寿命,同时工艺流程短、生产成本低、生产效率高,能满足批量精益生产要求。
附图说明
[0023] 图1为本发明所述 台阶类锻件开合模成形方法的工艺流程图;
[0024] 图2为实施一种台阶类锻件开合模成形方法装置示意图;
[0025] 图3为使用本发明方法进行加工产品形状变化过程示意图,其中:
[0026] 图3 Ca)为经过锯料后形成的下料示意图;
[0027] 图3 (b)为经过制坯后形成的坯料示意图;
[0028] 图3 (C)为经过正挤后形成的锻件示意图;
[0029] 图3 Cd)为经过预成形的锻件示意图;
[0030] 图3 Ce)为经过开合模成形的锻件示意图;
[0031] 图3 Ce1)为经过开合模成形的锻件的局部放大示意图。
具体实施方式
[0032] 下面结合具体的实施例对本发明所述工装进行详细说明。
[0033] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0034] 本发明的描述中,术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“底”、“顶”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0035] 参见图1和图3,示意图图1示意了一种台阶类锻件开合模成形方法。
[0036] 步骤110,锯料。
[0037] 可以选择直径为¢1的热轧圆棒料,将所述热轧圆棒料按照一定长度LI锯成段得到下料,其中直径0 I和长度LI根据产品尺寸而定。
[0038] 在一个实施例中,选择直径0 l=25mm的热轧圆棒料,材料牌号为42CrMo,调整长度LI。
[0039] 该锯料步骤得到的产品的形态如图3(a)所示。
[0040] 步骤120,球化退火。
[0041] 所述球化退火是指根据材料性能和下道工序变形量对锯料步骤得到的下料进行软化处理,满足冷挤压特性的普通球化处理。
[0042] 具体的,所述球化退火过程包括:
[0043] (I)加热:工件以50° C〜100° C/小时的加热速度加热至770° C±15° C;
[0044] (2)保温:到达温度后保温三小时,其状态分为两个过程:
[0045] a:球化质点形成,`
[0046] b:球化体长大;
[0047] (3)冷却:
[0048] a:球化体继续长大:冷却温度在760〜710° C时,工件以15〜20。C/小时冷却,不小于1.5小时;
[0049] b:工件冷却:冷却温度在700〜360° C时,工件以20〜35。C/小时冷却, ^ 350° C 出炉。
[0050] 为了减少内星轮一次冷锻闭塞成形的挤压力和提高模具寿命,便于材料在模腔内流动,可以对下料进行球化退火,且球化退火必须严格控制加热温度和保温时间,以保证足够的球化率。
[0051] 步骤130,制坯。
[0052] 所述制坯可以去除热轧棒材外表面氧化皮、微裂纹、透迹等缺陷,以提高坯料的表
面质量。
[0053] 在一个实施例中,将下料外圆车至直径¢2=23.5mm,粗糙度为Ra3.2,表面不允许有明显车刀纹和接刀痕,两端倒角,保证重量。
[0054] 步骤140,抛丸、磷阜化。
[0055] 所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化,主要是为后续正挤步骤提供润滑皮膜,是为了减少坯料与模具之间的摩擦力,有效地保护模具,提高模具寿命。
[0056] 步骤150,正挤。
[0057] 所述将坯料放入正挤模具的下模,调整合适的封闭高度,得到符合图纸要求的尺寸。[0058] 在一个实施例中,将制坯料正挤成如图3(c)所示,其中L3是关键尺寸,此尺寸关系到开合模成形中放大图中I部形状的充满程度。
[0059] 步骤160,预成形。
[0060] 所述的预成形包括:将坯料放入预成形模具的下模,调整合适的封闭高度,使上下模合模,得到符合图纸要求的尺寸。
[0061] 在一个实施例中,将正挤为预成形为如图3(d)所示,其中L4是关键尺寸,此尺寸关系到开合模成形中放大图中I部形状的充满程度。
[0062] 步骤170,球化退火。
[0063] 所述球化退火是指根据材料性能和下道工序变形量对锯料步骤得到的下料进行软化处理,满足冷挤压特性的普通球化处理。
[0064] 具体的,所述球化退火过程包括:
[0065] (I)加热:工件以50° C〜100° C/小时的加热速度加热至770° C±15° C;
[0066] (2)保温:到达温度后保温三小时,其状态分为两个过程:
[0067] a:球化质点形成,
[0068] b:球化体长大;
[0069] (3)冷却:
[0070] a:球化体继续长大:冷却温度在760〜710° C时,工件以15〜20。C/小时冷却,不小于1.5小时;
[0071] b:工件冷却:冷却温度`在700〜360° C时,工件以20〜35。C/小时冷却, ^ 350° C 出炉。
[0072] 为了减少内星轮一次冷锻闭塞成形的挤压力和提高模具寿命,便于材料在模腔内流动,可以对下料进行球化退火,且球化退火必须严格控制加热温度和保温时间,以保证足够的球化率。
[0073] 步骤180,磷皂化。
[0074] 所述磷皂化为常规磷皂化,主要是为后续正挤步骤提供润滑皮膜,是为了减少坯料与模具之间的摩擦力,有效地保护模具,提高模具寿命。
[0075] 步骤190,开合模成形。
[0076] 请参考图2所示,图2为实施一种台阶类锻件开合模成形方法装置示意图,所述开合模成形包括压力机滑块1、上模2、上冲头3、挡板4、开合模5、下模6、退料器7、氮气弹簧
8、顶杆9。其具体操作步骤为:将坯料放入开合模5,调整封闭高度,压力机滑块I下行,当压力机滑块I下行至上模2与开合模5接触时,由氮气弹簧8提供闭塞力,使上模2、开合模5闭合,同时上冲头也随之一起下滑对工件进行挤压,滑块I继续下行,氮气弹簧被压缩, 退料器7推动工件进行挤压,直至滑块I运行至下死点完成挤压,开合模5随滑块I 一起回程复位,顶杆9上行推动退料器7顶出工件。在一个实施例中,所述气缸8为氮气弹簧的气缸。而所用的开合下模是牌号为W6Mo5Cr4V2的硬质合金材料制成的模具,其中,硬质合金是指碳化钨为基体,钴为粘结剂制成的材料。
[0077] 此工艺可以使产品的金属流线按其形状连续分布,不会被切断,内部组织致密, 产品使用寿命大大提高;使产品的尺寸精度高,质量稳定,后续加工余量小;采用开合模技术,解决台阶类锻件无法脱模问题;气缸为氮气弹簧,不仅解决了分模面毛刺过大的问题,还降低了模架和模具制造成本;由于采用开合模锻造方法,可以有效的释放成形应力, 模具比常规冷锻模具寿命提高了 2-2.5倍;采用开合模成形的方法比常规冷锻工艺节材 10%-15%;由于采用开合模成形方法,无需后续的数控加工,缩短了工艺流程,利于精益生产。
[0078] 应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳 实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术 方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发 明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述方法依次包括锯料,球化退火, 制坯,抛丸,磷皂化处理,正挤,预成形,球化退火,磷皂化,最终开合模成形。
2.根据权利要求1所述的台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述锯料是选择直径为0 I的热轧圆棒料,将所述热轧圆棒料按照一定长度LI进行锯料,其中直径0 I根据产品尺寸由后向前推算得出。
3.根据权利要求1所述的台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述球化退火过程包括:(1)加热:工件以50° C〜100° C/小时的加热速度加热至770° C±15° C;(2)保温:到达温度后保温三小时;(3)冷却:其中,球化体继续长大:冷却温度在760〜710° C时,工件以15〜20° C/ 小时冷却,时间大于1.5小时;工件冷却:冷却温度在700〜360° C时,工件以20〜35。C/ 小时冷却,彡350° C时出炉。
4.根据权利要求1所述的台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述制坯,是将热轧棒材外表面的缺陷去除,¢2比¢1小1.5/双面,且重量控制在3g以内。
5.根据权利要求1所述的台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化,去除表面锈迹和其它浮物,并在表面均匀附着一层磷皂化膜。
6.根据权利要求1所述的台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述正挤包括:将坯料放入正挤模具的下模,调整合适的封闭高度,从而得到符合图纸要求的尺寸。
7.根据权利要求1所述的台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述的预成形包括:将坯料放入预成形模具的下模,调整合适的封闭高度,使上下模合模,得到符合图纸要求的尺寸,其中¢3要小于小4。
8.根据权利要求1所述的台阶类锻 件开合模成形方法,其特征在于:所述球化退火过程包括:(1)加热:工件以50° C〜100° C/小时的加热速度加热至770° C±15° C;(2)保温:到达温度后保温三小时;(3)冷却:球化体继续长大:冷却温度在760〜710° C时,工件以15〜20。C/小时冷却,时间大于1.5小时;工件冷却:冷却温度在700〜360° C时,工件以20〜35。C/小时冷却,彡350° C出炉。
9.根据权利要求1所述的台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述磷皂化为和常规磷皂化,在表面均匀附着一层磷皂化膜。
10.根据权利要求1所述的台阶类锻件开合模成形方法,其特征在于:所述开合模成形包括:将预成形坯料放入开合模的下模,调整合适封闭高度,压力机滑块下行,当压力机滑块下行至上模与下模接触的同时,上冲头也随之一起下滑对工件进行挤压,滑块继续下行, 氮气弹簧的气缸被压缩,退料器推动工件进行挤压,直至滑块运行至下死点完成挤压,开合模具的上下模随滑块一起回程复位,顶杆上行顶出工件。
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