CN103551410A - 一种具有法兰的轴类零件挤压成形方法及专用挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有法兰的轴类零件的挤压成形方法及专用挤压模具，采用的挤压成形方法包括以下步骤，1）将坯料放入凹模中，挤压成形模具包括开设有沿其轴向延伸的中心孔的外凸模，外凸模的中心孔内穿装有内凸模，外凸模中心孔孔壁与内凸模外周壁导向滑动配合，压力机的相应动力输出轴带动外凸模挤压坯料，下行至所需零件的法兰厚度；2）外凸模顶压在坯料上保持不动，压力机与相应内凸模传动连接的动力输出轴带动内凸模下行挤压坯料，挤压出所需的零件；3）挤压完成，压力机带动外凸模、内凸模回程，顶出成形零件。本发明采用分序挤压成形，单次挤压面积小，单次挤压所需的挤压力小，可采用吨位较小的设备，降低了设备的投入，降低了生产成本。

Description

一种具有法兰的轴类零件挤压成形方法及专用挤压模具

技术领域

本发明涉及金属挤压成形技术领域，尤其涉及一种具有法兰的轴类零件挤压成形方法及专用挤压模具。

背景技术

在成形具有法兰的轴类零件时，一般采用的方法有两种：第一，挤压成形，即在压力机上对直径等于所需零件的法兰直径的坯料进行挤压成形的工艺，在挤压成形时，挤压面积越大，所需的挤压力就越大，因此当零件的法兰直径与杆部直径相差较大时，采用一次挤压成形，所需的挤压力较大，则需要采用的成形设备的吨位大、设备投入成本高；第二，镦粗成形，即采用在锻压设备上对直径等于所需零件的杆部直径的坯料锻造出所需直径的法兰，但是由于锻压设备中锻锤的行程有限，因此无法成形杆部长、法兰直径大的轴类零件。

发明内容

    本发明的目的是提出一种单次挤压力小的具有法兰的轴类零件挤压成形方法。本发明还提供一种专用于实施上述方法的挤压模具。

    为解决上述问题，本发明中一种具有法兰的轴类零件挤压成形方法采用的技术方案是：

    一种具有法兰的轴类零件的挤压成形方法，包括以下步骤，

    1）将待挤压坯料放入压力机上安装的挤压成形模具的凹模中，挤压成形模具包括外凸模，外凸模上开设有沿其轴向延伸的中心孔，所述外凸模的中心孔内穿装有内凸模，外凸模的中心孔孔壁与内凸模的外周壁导向滑动配合，压力机具有与外凸模和内凸模对应连接的动力输出轴，压力机的相应动力输出轴与相应的外凸模或内凸模传动连接，压力机的相应动力输出轴带动与之传动连接的外凸模下行挤压坯料，外凸模下行至外凸模下端与凹模的模腔底壁之间的距离为所需零件的法兰厚度；

    2）外凸模下端顶压在坯料上保持不动，压力机与相应内凸模传动连接的动力输出轴带动内凸模沿外凸模的中心孔孔壁导向向下滑动并挤压坯料，挤压出所需的零件；

    3）挤压完成，压力机带动外凸模、内凸模回程，顶出成形零件。

    上述步骤2）挤压完成后，如果成形零件的杆部长度和直径未达到所需零件的要求，更换外凸模和内凸模，使更换后的新外凸模的外径等于凹模的模腔内径、新外凸模的内径等于前序挤压中的内凸模的内径，新内凸模导向滑动穿装在新外凸模的中心孔中，重复步骤2），直至挤压出所需的零件。

    在上述步骤3）中，首先使压力机与内凸模传动连接的输出轴带动内凸模回程，然后再使压力机与外凸模传动连接的输出轴带动内凸模回程。

    所述外凸模的外周面设置有台阶面，所述台阶面朝向凹模一侧设置。

所述压力机为具有内侧缸体驱动机构和外侧缸体驱动机构的双动液压机，所述内凸模有一个，所述双动液压机的内侧缸体驱动机构与所述内凸模传动连接，所述双动液压机的外侧缸体驱动机构与所述外凸模传动连接。

本发明中专用于实施上述方法的挤压模具采用的技术方案是：

专用于实施上述挤压成形方法的挤压模具，所述凸模包括外凸模，所述外凸模上开设有沿其轴向延伸的中心孔，所述中心孔内穿装有内凸模，内凸模的外周壁与外凸模的中心孔的孔壁导向滑动配合。

还包括自上而下依次可拆连接的上模座、上垫板和凸模固定板，所述外凸模与所述凸模固定板固定连接，所述上模座、上垫板和凸模固定板上开设有沿上下方向延伸的、相互连通的安装孔，所述内凸模导向穿装在所述安装孔中。

所述外凸模的外周壁设置有台阶面，所述台阶面朝向凹模一侧设置。

本发明提出的一种具有法兰的轴类零件挤压成形方法，挤压成形时将坯料放入压力机上安装的挤压模具的凹模中，压力机的相应动力输出轴依次带动外凸模和内凸模挤压坯料，内凸模与外凸模导向滑动配合，采用分序挤压方式对坯料进行挤压成形，最终挤压出具有法兰的轴类零件。本发明采用导向滑动套装的内凸模和外凸模对坯料分序挤压成形，使得单次挤压面积小，因此单次挤压所需的挤压力小，可采用吨位较小的设备，降低了设备的投入，降低了生产成本。

进一步的，在外凸模的外周面上设置台阶面，台阶面朝向凹模设置，该台阶面在外凸模下行到一定位置时与凹模的上端面限位配合，便于控制外凸模的下压行程，保证了挤压成形的法兰的厚度精度。

附图说明

图1是本发明的一种具有法兰的轴类零件挤压成形模具的实施例的状态一的结构示意图；

图2是本发明的一种具有法兰的轴类零件挤压成形模具的实施例的状态二的结构示意图；

图3是本发明的一种具有法兰的轴类零件挤压成形模具的实施例的状态三的结构示意图；

图4是待挤压毛坯的结构示意图；

图5是图4中的毛坯经图1所示的挤压模具挤压成形的制件的结构示意图；

图6是图5的制件经图2所示的挤压模具挤压成形的制件的结构示意图；

图7是图6的制件经图3所示的挤压模具挤压成形的制件的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种具有法兰的轴类零件挤压成形方法的实施例：如图1～图3所示，该挤压成形方法包括以下步骤，1）将如图1所示的挤压成形模具安装在双动液压机上，双动液压机具有位于内侧的外侧缸体和位于外侧的内侧缸体两个动力输出轴，将如图4所示的直径为D1、高度为h的坯料放入如图1所示的挤压成形模具的凹模9中，挤压成形模具包括第一外凸模8-1，第一外凸模8-1开设有沿其轴向延伸的中心孔，第一外凸模外周面上设置有台阶面，台阶面朝向凹模一侧设置，第一外凸模8-1内穿装有一个第一内凸模6-1，第一内凸模6-1与第一外凸模8-1的中心孔的孔壁导向滑动配合，第一外凸模8-1与双动液压机的外侧缸体传动连接，第一内凸模6-1与双动液压机的内侧缸体传动连接，为防止第一外凸模8-1在下行时与凹模9的模腔进口错开，可使第一外凸模8-1下行并使其挤压端伸入凹模9中，以便于在挤压时，第一外凸模8-1的外周壁与凹模9的模腔壁导向滑动配合，启动双动液压机，双动液压机的外侧缸体动作，外侧缸体带动与之动力输出轴传动连接的第一外凸模8-1下行，第一外凸模8-1的下端挤压坯料，金属沿第一外凸模8-1的中心孔朝向与第一外凸模8-1运动方向相反的方向流动并进入第一外凸模8-1的中心孔中，第一外凸模8-1持续下行直至第一外凸模8-1外周壁的台阶面与凹模9的上端面限位配合，此时第一外凸模8-1的挤压端与凹模9模腔底壁之间的距离即为所需零件的法兰的厚度h1；2）依靠液压机的自锁功能使第一外凸模8-1压紧坯料保持不动。随后，双动液压机的内侧缸体动作，内侧缸体带动与之动力输出轴传动连接的第一内凸模6-1下行继续挤压坯料，第一内凸模6-1外周壁沿第一外凸模8-1的中心孔的孔壁导向向下滑动，第一内凸模6-1的挤压端挤压第一外凸模8-1的中心孔中的坯料，金属沿第一内凸模6-1开设的沿其轴向延伸的轴向孔朝向与第一内凸模6-1运动方向相反的方向流动并进入第一内凸模6-1的轴向孔内，第一内凸模6-1持续下行直至第一内凸模6-1的下端与凹模9的模腔底壁之间的距离等于所需零件的法兰厚度h1，如图1所示，挤压成形的零件如图5所示，零件的法兰直径为D1、法兰高度为h1、杆部直径为d1、总长度为L1；3）更换第一外凸模8-1和第一内凸模6-1，使更换后的第二外凸模8-2的外径等于凹模9的模腔内径、第二外凸模8-2的内径等于前序挤压中的第一内凸模6-1的内径，第二内凸模6-2导向滑动穿装在第二外凸模8-2的中心孔中，重复步骤2），如图2所示，挤压成形的零件如图6所示，零件的法兰直径为D1、法兰高度为h1、杆部直径为d2、总长度为L2；4）如果步骤3）挤压成形的零件的杆部的直径和长度仍不符合所需零件的要求，更换第二外凸模8-2和第二内凸模6-2，使更换后的第三外凸模8-3的外径等于凹模9的模腔内径、第三外凸模8-3的内径等于前序挤压中的第二内凸模6-2的内径，第三内凸模6-3导向滑动穿装在第三外凸模8-3的中心孔中，重复步骤2），如图3所示，直至挤压出如图7所示的合格零件，挤压成形的合格零件的法兰直径为D1、法兰高度为h1、杆部直径为d3、总长度为L3；5）挤压完成，为防止挤压成形的零件粘连在内凸模的轴向孔的孔壁上，首先使双动液压机的内侧缸体带动内凸模回程，然后使双动液压机的外侧缸体带动外凸模回程，双动液压机的下缸体动作，带动与下缸体的动力输出轴连接的顶杆11上行，顶出挤压成形的零件。

在本实施例中的轴类零件通过四序挤压成形，并且采用双动液压机，相应的设置一个外凸模和一个内凸模，因此需要更换两次外凸模和内凸模，在本发明的其它实施例中如果待挤压成形的零件能够两序挤压成形，也可以根据实际需要不设置上述步骤3）和步骤4），或只需要更换一次外凸模和内凸模，则可不设置上述步骤4）；如果待挤压成形的杆部直径与法兰直径相差较大时，也可更换两次以上，只要每次更换时，保证使更换后的外凸模的外径等于凹模9的模腔内径、外凸模的内径等于前序中内凸模的内径，更换后的内凸模导向滑动穿装在更换后的外凸模的中心孔中。

在本实施例中为了便于控制外凸模的下压行程，在外凸模的外周壁上设置有台阶面，当外凸模下行到与凹模9上端面限位配合时即表示外凸模的下端与凹模9的模腔的底壁之间的距离为所需零件的法兰厚度，在本发明的其它实施例中也可不设置该台阶面，只需通过计算控制外侧缸体带动外凸模的下移距离来保证即可。

在本实施例中为防止挤压成形的零件粘连在内凸模的轴向孔孔壁上，挤压完成后，首先使双动液压机的内侧缸体带动内凸模回程，然后使双动液压机的外侧缸体带动外凸模回程，在本发明的其它实施例中，也可使双动液压机的内侧缸体和外侧缸体同时动作，分别带动内凸模和外凸模同时回程；或首先使双动液压机的外侧缸体带动外凸模回程，然后使双动液压机的内侧缸体带动内凸模回程。

本发明的一种具有法兰的轴类零件挤压成形模具的实施例：如图1～图3所示，该挤压成形模具包括上模部分和下模部分，上模部分包括用于与双动液压机的内侧缸体的动力输出轴传动连接的上模座5，上模座5下端可拆连接有上垫板7，上垫板7下方连接有凸模固定板4，凸模固定板4上固定连接有外凸模，外凸模中心开设有沿其轴向延伸的中心孔，外凸模的外周设置有台阶面，上模座5和上垫板7上均开设有与外凸模的中心孔连通的安装孔，外凸模的中心孔中穿装有一个内凸模，内凸模开设有沿其轴向延伸的轴向孔，内凸模的外周壁与外凸模的中心孔孔壁导向滑动配合，内凸模的上端穿出上模座5的安装孔并用于与双动液压机的内侧缸体的动力输出轴传动连接，外侧缸体驱动外凸模动作，内侧缸体驱动内凸模沿外凸模的中心孔导向滑动；下模部分包括底部的下模座1，下模座1上设置有下垫板2，下垫板2上设置有凹模组件，凹模组件包括凹模9及套设在凹模9外层的凹模固定圈3，凹模的上端面与外凸模外周壁上的台阶面限位配合以限制下行凸模下压行程，凹模9腔体的底壁设置有可沿凹模9的模腔内壁上下移动的垫块10，下模座1和下垫板2上开设有用于穿装顶杆11的顶杆孔，顶杆11穿装在顶杆孔中，顶杆11上端顶压在垫块10的底部、下端用于与双动液压机的顶出缸体的动力输出轴传动连接。

本实施例主要采用上述挤压成形模具将如图4所示的直径为D1、高度为h的坯料挤压成如图7所示的具有法兰的轴类零件，该最终所需的零件的法兰直径等于坯料直径D1、法兰厚度h1，杆部直径d3、总长度为L3；由于若采用一次挤压成形所需的挤压力较大，需要采用吨位较大的设备，成本高；采用上述模具可实现分序挤压，从而使单次挤压力小，降低设备吨位。采用该挤压成形模具包括以下步骤，1）将如图1所示的挤压成形模具安装在双动液压机上，双动液压机具有外侧缸体和内侧缸体两个动力输出轴，将如图4所示的直径为D1、高度为h的坯料放入如图1所示的挤压成形模具的凹模9中，挤压成形模具包括第一外凸模8-1，第一外凸模8-1开设有沿其轴向延伸的中心孔，第一外凸模的外周面上设置有台阶面，台阶面朝向凹模一侧设置，第一外凸模8-1内穿装有一个第一内凸模6-1，第一内凸模6-1的外周壁与第一外凸模8-1的中心孔孔壁导向滑动配合，第一外凸模8-1与双动液压机的外侧缸体传动连接，第一内凸模6-1与双动液压机的内侧缸体传动连接，为防止第一外凸模8-1在下行时与凹模9的模腔进口错开，可使第一外凸模8-1下行并使其挤压端伸入凹模9中，以便于在挤压时，第一外凸模8-1的外周壁与凹模9的模腔壁导向滑动配合，启动双动液压机，双动液压机的外侧缸体动作，外侧缸体带动与之动力输出轴传动连接的第一外凸模8-1下行，第一外凸模8-1的挤压端挤压坯料，金属沿第一外凸模8-1上开设的沿其轴向延伸的中心孔朝向与第一外凸模8-1运动方向相反的方向流动并进入第一外凸模8-1的中心孔中，第一外凸模8-1持续下行直至第一外凸模8-1外周壁的台阶面与凹模9的上端面挡止限位配合，此时第一外凸模8-1的下端与凹模9模腔底壁之间的距离即为所需零件的法兰的厚度h1；2）依靠液压机的自锁功能使第一外凸模8-1压紧坯料并保持不动，双动液压机的内侧缸体动作，内侧缸体带动与之动力输出轴传动连接的第一内凸模6-1下行对步骤1）成形的零件进行挤压，第一内凸模6-1外周壁沿第一外凸模8-1的中心孔的孔壁导向向下滑动，第一内凸模6-1的下端挤压第一外凸模8-1的中心孔中的坯料，金属沿第一内凸模6-1开设的沿其轴向延伸的轴向孔朝向与第一内凸模6-1运动方向相反的方向流动并进入第一内凸模6-1的轴向孔内，第一内凸模6-1持续下行直至第一内凸模6-1的挤压端与凹模9的模腔底壁之间的距离等于所需零件的法兰厚度h1，如图1所示，挤压成形的零件如图5所示，零件的法兰直径为D1、法兰高度为h1、杆部直径为d1、总长度为L1；3）更换第一外凸模8-1和第一内凸模6-1，使更换后的第二外凸模8-2的外径等于凹模9的模腔内径、第二外凸模8-2的内径等于前序挤压中的第一内凸模6-1的内径，第二内凸模6-2导向滑动穿装在第二外凸模8-2中，重复步骤2），如图2所示，挤压成形的零件如图6所示，零件的法兰直径为D1、法兰高度为h1、杆部直径为d2、总长度为L2；4）如果步骤3）挤压成形的零件的杆部的直径和长度仍不符合所需零件的要求，更换第二外凸模8-2和第二内凸模6-2，使更换后的第三外凸模8-3的外径等于凹模9的模腔内径、第三外凸模8-3的内径等于前序挤压中的第二内凸模6-2的内径，第三内凸模6-3导向滑动穿装在第三外凸模8-3中，重复步骤2），如图3所示，直至挤压出如图7所示的合格零件，挤压成形的合格零件的法兰直径为D1、法兰高度为h1、杆部直径为d3、总长度为L3；5）挤压完成，为防止挤压成形的零件粘连在内凸模的轴向孔的孔壁上，首先使双动液压机的内侧缸体带动内凸模回程，然后使双动液压机的外侧缸体带动外凸模回程，双动液压机的下缸体动作，带动与下缸体的动力输出轴连接的顶杆11上行，顶出挤压成形的零件。

在本实施例中的轴类零件通过四序挤压成形，并且采用双动液压机，相应的设置一个外凸模和一个内凸模，因此需要更换两次外凸模和内凸模，在本发明的其它实施例中如果待挤压成形的零件能够两次挤压成形，也可以根据实际需要不设置上述步骤3）和步骤4），或只需要更换一次外凸模和内凸模，则可不设置上述步骤4）；如果待挤压成形的杆部直径与法兰直径相差较大时，也可两次以上的更换外凸模和内凸模来实现，只要每次更换时，保证使更换后的外凸模的外径等于凹模的模腔内径、外凸模的内径等于前序中内凸模的内径，更换后的内凸模导向滑动穿装在更换后的外凸模的中心孔中。

在本实施例中为了便于控制外凸模的下压行程，在外凸模的外周面上设置有台阶面，当外凸模下行到与凹模9上端面限位配合时即表示外凸模的下端与凹模9的模腔的底壁之间的距离为所需零件的法兰厚度，在本发明的其它实施例中也可不设置该台阶面，只需通过计算控制外侧缸体带动外凸模的下移距离来保证即可。

Claims (8)

1.一种具有法兰的轴类零件的挤压成形方法，其特征在于：包括以下步骤，

将待挤压坯料放入压力机上安装的挤压成形模具的凹模中，挤压成形模具包括外凸模，外凸模上开设有沿其轴向延伸的中心孔，所述外凸模的中心孔内穿装有内凸模，外凸模的中心孔孔壁与内凸模外周壁导向滑动配合，压力机具有与外凸模和内凸模对应连接的动力输出轴，压力机的相应动力输出轴与相应的外凸模或内凸模传动连接，压力机的相应动力输出轴带动与之传动连接的外凸模下行挤压坯料，外凸模下行至外凸模下端与凹模的模腔底壁之间的距离为所需零件的法兰厚度；

外凸模下端顶压在坯料上保持不动，压力机与相应内凸模传动连接的动力输出轴带动内凸模沿外凸模的中心孔孔壁导向向下滑动并挤压坯料，挤压出所需的零件；

挤压完成，压力机带动外凸模、内凸模回程，顶出成形零件。

2.根据权利要求1所述的具有法兰的轴类零件的挤压成形方法，其特征在于：上述步骤2）挤压完成后，如果成形零件的杆部长度和直径未达到所需零件的要求，更换外凸模和内凸模，使更换后的新外凸模的外径等于凹模的模腔内径、新外凸模的内径等于前序挤压中的内凸模的内径，新内凸模导向滑动穿装在新外凸模的中心孔中，重复步骤2），直至挤压出所需的零件。

3.根据权利要求1或2所述的具有法兰的轴类零件的挤压成形方法，其特征在于：在上述步骤3）中，首先使压力机与内凸模传动连接的输出轴带动内凸模回程，然后再使压力机与外凸模传动连接的输出轴带动内凸模回程。

4.根据权利要求3所述的具有法兰的轴类零件的挤压成形方法，其特征在于：所述外凸模的外周面设置有台阶面，所述台阶面朝向凹模一侧设置。

5.根据权利要求3所述的具有法兰的轴类零件的挤压成形方法，其特征在于：所述压力机为具有内侧缸体驱动机构和外侧缸体驱动机构的双动液压机，所述双动液压机的内侧缸体驱动机构与所述内凸模传动连接，所述双动液压机的外侧缸体驱动机构与所述外凸模传动连接。

6.专用于实施如权利要求1所述的挤压成形方法的挤压模具，包括凸模和凹模，其特征在于：所述凸模包括外凸模，所述外凸模上开设有沿其轴向延伸的中心孔，所述中心孔内穿装有内凸模，内凸模外周壁与外凸模的中心孔的孔壁导向滑动配合。

7.根据权利要求6所述的挤压模具，其特征在于：还包括自上而下依次可拆连接的上模座、上垫板和凸模固定板，所述外凸模与所述凸模固定板固定连接，所述上模座、上垫板和凸模固定板上开设有沿上下方向延伸的、相互连通的安装孔，所述内凸模导向穿装在所述安装孔中。

8.根据权利要求6或7所述的挤压模具，其特征在于：所述外凸模的外周壁设置有台阶面，所述台阶面朝向凹模一侧设置。

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