CN103990750A - 异型齿星形零件锻造方法及其专用模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异型齿星形零件锻造方法及其专用模具，其方法包括以下步骤：计算留出加工余量的毛坯件的体积，依据此体积确定锻件毛坯料的体积；按确定的体积下料获得锻件毛坯料，并将其加热至锻造温度；将加热后的锻件毛坯料放进预锻的带异形齿的锻打型腔内；压下上冲头使锻件毛坯料充满锻打型腔，形成中间盲孔外部是异形齿的星形零件，完成预锻成型；将获得的预锻件从锻打型腔中取出并对其中间的盲孔进行冲孔。本发明设计的锻造方法，降低了锻打次数，减少产品后续机械切削加工工序和余量，降低了制造成本，使毛坯在三向压应力状态下直接形成带异型齿的毛坯，使锻件的流线和密实度得到进一步的提升，可有效提升成品的机械性能和使用寿命。

Description

异型齿星形零件锻造方法及其专用模具

技术领域

    本发明涉及异形齿星形零件的加工方法，具体为异型齿星形零件锻造方法及其专用模具。

背景技术

异型齿星形零件作为机械特殊运动机构里的重要零件之一，在汽车、电子、船舶等机械行业中广泛使用，它具有不可替代的传动特点，如图1所示为其中一种比较典型的异形齿星形零件。

以上异型齿星形零件周边上的齿顶11′、齿底12′的形状和相对方向不定，这样的结构特性使得目前大部分异型齿星形零件加工以机械切削加工为主，不但耗时多、效率低下、材料浪费多，同时切削加工会使金属纤维组织被切断、不连续，导致加工出的异型齿星形零件机械性能较低。

而采用锻打模具锻打出的毛坯能够弥补机械切削加工的不足，但单靠锻打加工存在很大困难，锻打完成后的毛坯脱模也是一大难题。目前此类异型齿星形零件锻打成型主要采用轴向挤压成型法，其整个工艺流程依序分为预锻件下料1′、加热镦粗2′、预锻成型3′、冲孔4′、进行周边异形齿的机械切削加工5′，其工艺流程如图2所示。在这种锻打加工过程中，预锻成型3′锻打获得的预锻坯31′并没有齿轮廓，周边的异形齿还是需要机械切削加工，机械切削加工余量相对还是比较大，且齿部加工后金属流线断裂，严重影响产品机械性能和使用寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明设计了一种异型齿星形零件锻造方法，该锻造方法降低了锻打次数，减少产品后续机械切削加工工序和余量，降低了制造成本，使毛坯在三向压应力状态下直接形成带异型齿的毛坯，使锻件的流线和密实度得到进一步的提升，可有效提升成品异型齿星形零件的机械性能和使用寿命。

本发明第二个目的提供了一种所述锻造方法的专用模具。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种异型齿星形零件锻造方法，其特征在于：包括有以下步骤：

第一步、计算留出加工余量的星形零件毛坯件的体积，并依据此体积确定锻件毛坯料的体积；

第二步、按确定的体积下料获得锻件毛坯料，并将其加热至锻造温度；

第三步、将加热后的锻件毛坯料放进预锻的带异形齿的锻打型腔内；

第四步、压下上冲头使锻件毛坯料充满锻打型腔，形成中间盲孔外部是异形齿的星形零件，完成预锻成型；

第五步、将获得的预锻件从锻打型腔中取出并对其中间的盲孔进行冲孔。

一种所述异型齿星形零件锻造方法的专用模具，其特征在于：主要包括上模、下模和垫板；所述上下模的轴向分布在一条直线上；所述上模分为上外模和上内模，上外模套在上内模外面，上外模和上内模由各自的动力源控制上下移动，上外模和上内模的上下移动互不影响；所述下模由若干个下模瓣组成，各下模瓣以圆周环绕方式分布在垫板上，每瓣下模瓣均连接一可带动其沿径向同步移动的动力源，各下模瓣内移到极限位置组合形成的锻打型腔与异型齿星形零件的外形相吻合。

进一步的，上述各下模瓣外侧上方设有一配合斜面，该配合斜面与上外模内孔底部设置的挤压斜面配合对应。

进一步的，上述锻打型腔的上下口圆柱面直径大于锻件毛坯料最大直径不少于3mm。

进一步的，上述锻打型腔的上下口圆柱面直径与上内模下部直径配合对应。

进一步的，上述垫板在上下模的轴向上安装一脱模顶杆，顶杆的顶端面与垫板面在同一平面上，所述顶杆可在其动力源的带动下可作上下伸缩动作。

进一步的，上述动力源为液压油缸或气缸或凸轮连杆机构或电机丝杆机构。

初始状态下，上外模和上内模没有下压，各下模瓣处于分瓣状态。

开始加工时，各下模瓣在各自动力源的带动下沿径向同步内移直到组合在一起形成锻打型腔。之后将加热后的锻件毛坯料放到锻打型腔内，锻打型腔的上下口圆柱面支撑住毛坯料，使其不会产生倾斜现象。接着首先压下上外模，使上外模的内孔底部的挤压斜面配合下压在各下模瓣外侧上方的配合斜面上，使各下模瓣聚拢而紧密的闭合在一起；接着压下上内模挤压锻打锻件毛坯料，直到锻件毛坯料充满下模锻打型腔，形成中间盲孔外部是异形齿的星形零件，完成预锻毛坯的成型，之后依序复位上内模和上外模，卸除掉各下模瓣的闭合力，接着各下模瓣在动力源的作用下沿径向同步外移进行分瓣开模，并由垫板中的顶杆把预锻好的毛坯顶出并复位，完成整个预锻毛坯过程。

本发明设计的异型齿星形零件锻造方法和专用模具，突破了传统工艺的约束，可以连续锻打出异型齿星形零件毛坯，显著减少材料及后期的机械加工量和工时，降低了制造成本，保证了星形零件外围异形齿部位的金属纤维组织完整性，使锻件的流线和密实度得到进一步的提升，可有效提升成品异型齿星形零件的机械性能和使用寿命。

附图说明

图1、异形齿星形零件的结构示意图；

图2、现有锻打工艺的流程图；

图3、本发明方法的工艺流程图；

图4、本发明方法专用模具的结构示意图；

图5、本发明单片下模瓣的立体图；

图6、本发明方法专用模具锻打过程中的结构示意图。

具体实施方式

如图3所示，一种异型齿星形零件锻造方法，包括有以下步骤：

第一步、计算留出加工余量的星形零件毛坯件的体积，并依据此体积确定锻件毛坯料的体积；

第二步、按确定的体积下料获得锻件毛坯料，并将其加热至锻造温度；

第三步、将加热后的锻件毛坯料放进预锻的带异形齿的锻打型腔内；

第四步、压下上冲头使锻件毛坯料充满锻打型腔，形成中间盲孔外部是异形齿的星形零件，完成预锻成型；

第五步、将获得的预锻件从锻打型腔中取出并对其中间的盲孔进行冲孔。

本发明设计的异型齿星形零件锻造方法，突破了传统工艺的约束，整个工艺方法依序主要分为下料加热a、预锻成型b、冲孔c三个步骤，可以连续锻打出异型齿星形零件毛坯，显著减少材料及后期的机械加工量和工时，降低了制造成本，保证了星形零件外围异形齿部位的金属纤维组织完整性，使锻件的流线和密实度得到进一步的提升，可有效提升成品异型齿星形零件的机械性能和使用寿命。

为此，为保证所述锻造方法有效实施，本发明根据所述异型齿星形零件锻造方法设计了专用模具，其结构如图4-6所示，该模具主要包括上模1、下模2和垫板3。

所述上下模1、2的轴向分布在一条直线上。

所述上模1分为上外模11和上内模12，上外模11套在上内模12外面，上外模11和上内模12由各自的动力源111、121控制上下移动，上外模11和上内模12的上下移动互不影响、

所述下模2由若干个下模瓣21组成，具体下模瓣21的瓣数根据相应的产品设定，各下模瓣21以圆周环绕方式分布在垫板3上，每瓣下模瓣21均连接一可带动其沿径向同步移动的动力源22，各下模瓣21内移到极限位置组合形成的锻打型腔23与异型齿星形零件4的外形相吻合。各下模瓣21外侧上方设有一配合斜面211，该配合斜面与上外模11内孔底部设置的挤压斜面112配合对应。各下模瓣21组合形成的锻打型腔23的上下口圆柱面231直径根据下料的毛坯料41直径定，原则上是锻打型腔23口部圆柱面231直径大于下料毛坯料41最大直径不少于3mm。同时上述锻打型腔23的上下口圆柱面231直径与上内模下部122直径配合对应，以防止上内模12下压挤压锻打时毛坯料41上溢出。

所述垫板3在上下模1、2的轴向上安装一脱模顶杆5，顶杆5的顶端面与垫板3面在同一平面上，所述顶杆5可在其动力源51的带动下可作上下伸缩动作。

以上所述动力源111、121、22、51为液压油缸或气缸或凸轮连杆机构或电机丝杆机构，在实际中根据需要选定。

初始状态下，上外模11和上内模12没有下压，各下模瓣21处于分瓣状态。

开始加工时，各下模瓣21在各自动力源22的带动下沿径向同步内移直到组合在一起形成锻打型腔23。之后将加热后的锻件毛坯料41放到锻打型腔23内，锻打型腔23的上下口圆柱面231支撑住毛坯料41，使其不会产生倾斜现象。接着首先压下上外模11，使上外模11的内孔底部的挤压斜面112配合下压在各下模瓣21外侧上方的配合斜面211上，使各下模瓣21聚拢而紧密的闭合在一起，为各下模瓣21提供有效约束力，避免在锻打过程中出现炸模问题。接着压下上内模12挤压锻打锻件毛坯料41，该过程直到锻件毛坯料41充满锻打型腔23，形成中间盲孔外部是异形齿的星形零件4，完成预锻毛坯的成型。之后依序复位上内模12和上外模11，卸除掉各下模瓣21的闭合力，接着各下模瓣21在动力源22的作用下沿径向同步外移进行分瓣开模，分开后的径向移动量根据相对应的异型齿星形零件4结构而定，原则是径向分开移动后能满足锻打后的毛坯脱料即可。最后由垫板3中的顶杆5把预锻好的毛坯顶出并复位，完成整个预锻毛坯过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术原理对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化或修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种异型齿星形零件锻造方法，其特征在于：包括有以下步骤：

第一步、计算留出加工余量的星形零件毛坯件的体积，并依据此体积确定锻件毛坯料的体积；

第二步、按确定的体积下料获得锻件毛坯料，并将其加热至锻造温度；

第三步、将加热后的锻件毛坯料放进预锻的带异形齿的锻打型腔内；

第四步、压下上冲头使锻件毛坯料充满锻打型腔，形成中间盲孔外部是异形齿的星形零件，完成预锻成型；

第五步、将获得的预锻件从锻打型腔中取出并对其中间的盲孔进行冲孔。

2.如权利要求1所述异型齿星形零件锻造方法的专用模具，其特征在于：主要包括上模、下模和垫板；所述上下模的轴向分布在一条直线上；所述上模分为上外模和上内模，上外模套在上内模外面，上外模和上内模由各自的动力源控制上下移动，上外模和上内模的上下移动互不影响；所述下模由若干个下模瓣组成，各下模瓣以圆周环绕方式分布在垫板上，每瓣下模瓣均连接一可带动其沿径向同步移动的动力源，各下模瓣内移到极限位置组合形成的锻打型腔与异型齿星形零件的外形相吻合。

3.如权利要求2所述的专用模具，其特征在于：各所述下模瓣外侧上方设有一配合斜面，该配合斜面与上外模内孔底部设置的挤压斜面配合对应。

4.如权利要求2所述的专用模具，其特征在于：所述锻打型腔的上下口圆柱面直径大于锻件毛坯料最大直径不少于3mm。

5.如权利要求4所述的专用模具，其特征在于：所述锻打型腔的上下口圆柱面直径与上内模下部直径配合对应。

6.如权利要求2所述的专用模具，其特征在于：所述垫板在上下模的轴向上安装一脱模顶杆，顶杆的顶端面与垫板面在同一平面上，所述顶杆可在其动力源的带动下可作上下伸缩动作

如权利要求2-6任一权项所述的专用模具，其特征在于：所述动力源为液压油缸或气缸或凸轮连杆机构或电机丝杆机构。