CN104399857A - 用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，包括上模、下模、对中芯轴、罩模，上模上设有第一通孔，上模的下端面上设有与第一通孔同轴的上成形凹槽；下模上设有第二通孔，下模的上端面上设有与第二通孔同轴的下成形凹槽，在下成形凹槽中还设有能用于定位对中芯轴的定位凹槽，定位凹槽与第二通孔同轴；对中芯轴从上至下依次由第一圆台段、第二圆柱段、第三倒圆台段同轴设置成一个整体；罩模为环形件，罩模的内轮廓从上至下依次由第一圆台面、第二圆台面同轴设置构成。使用上述组合模具，可以准确、简单和快速地锻造出与动车高速齿轮环件尺寸相近的毛坯，降低了精车加工的难度，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具

技术领域

本发明涉及用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，属于异形环锻件工装。

背景技术

目前，动车高速齿轮环件的生产方法为：以坯钢为原料，经下料、锻造制坯、模锻，制得与动车高速齿轮环件尺寸相近的毛坯，然后经热处理、精车加工后，得到动车高速齿轮环件，在模锻工艺中，需要用到特殊形状的模具来进行模锻制坯；但是现在很多工厂，使用的模具设计不合理，模锻制得的毛坯与所要制造的零件外形相差很大，加大了精车加工的难度，原料消耗较多，降低了生产效率，增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能准确、简单和快速地锻造出与动车高速齿轮环件外形及尺寸相近的毛坯的组合模具。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，包括上模、下模，其特点是：上模上设置有第一通孔，第一通孔的内轮廓从上至下依次由上圆柱面和圆台面同轴构成，其中上圆柱面的直径等于圆台面的最小直径，上模的下端面上设置有与第一通孔同轴的上成形凹槽，上成形凹槽的底面由内向外依次由上内环形平面、上中环形平面、上外环形平面同轴构成，其中上中环形平面与上模下端面之间的距离小于上外环形平面与上模下端面之间的距离，上外环形平面与上模下端面之间的距离小于上内环形平面与上模下端面之间的距离，上内环形平面与上中环形平面之间以弧面光滑过渡，上中环形平面与上外环形平面之间以弧面光滑过渡；下模上设置有第二通孔，第二通孔从上至下依次由倒圆台面和下圆柱面同轴构成，其中倒圆台面的最小直径等于下圆柱面的直径，下模的上端面上设置有与第二通孔同轴的下成形凹槽，下成形凹槽的底面由内向外依次由下内环形平面、下中环形平面、下外环形平面同轴构成，其中下中环形平面与下模上端面之间的距离小于下外环形平面与下模上端面之间的距离，下外环形平面与下模上端面之间的距离小于下内环形平面与下模上端面之间的距离，下内环形平面与下中环形平面之间以弧面光滑过渡，下中环形平面与下外环形平面之间以弧面光滑过渡，在下内环形平面中间的下模上设置有用于定位对中芯轴的定位凹槽，并且定位凹槽与第二通孔同轴；其中上模的上外环形平面的最大直径等于下模的下外环形平面的最大直径；还包括对中芯轴、罩模，对中芯轴从上至下依次由第一圆台段、第二圆柱段、第三倒圆台段同轴设置成一个整体，其中第一圆台段的最大直径小于第二圆柱段的直径，第二圆柱段的直径大于第三倒圆台段的最大直径，第二圆柱段的直径等于定位凹槽的直径，第二圆柱段的厚度等于定位凹槽的深度；罩模为环形件，罩模的内轮廓从上至下依次由第一圆台面、第二圆台面同轴设置构成，其中第一圆台面的最大直径等于第二圆台面的最小直径，第一圆台面的最小直径小于下中环形平面的最小直径；对中芯轴能通过第二圆柱段与定位凹槽的配合、以及第三倒圆台段与倒圆台面的配合而竖直安装于下模上，此时对中芯轴与第二通孔同轴，上模盖于下模上后，上模再通过对中芯轴上的第一圆台段与上模上的圆台面的配合使上模上的第一通孔与下模上的第二通孔同轴。

进一步的，前述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其中：对中芯轴上的第一圆台段的母线与其轴线的夹角为3~10度，优选为3度，第三倒圆台段的母线与其轴线的夹角为3~10度，优选为3度。

进一步的，前述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其中：罩模上的第一圆台面和第二圆台面之间以弧面光滑过渡。

进一步的，前述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其中：上模上的上成形凹槽的侧壁向外倾斜，并且上成形凹槽的侧壁的母线与其轴线的夹角为3~10度，优选为7度，下模上的下成形凹槽的侧壁向外倾斜，并且下成形凹槽的侧壁的母线与其轴线的夹角为3~10度，优选为7度。

进一步的，前述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其中：在上模的下端面上设置有能用于切断飞边的上环形凸起，并且上环形凸起与第一通孔同轴设置；在下模的上端面上设置有能用于切断飞边的下环形凸起，并且下环形凸起与第二通孔同轴设置；上模盖于下模上时，上环形凸起和下环形凸起能相互剪切，从而切断模锻时产生的飞边。

进一步的，前述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其中：上环形凸起和下环形凸起的轴截面形状都分别为三角形。

进一步的，前述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其中：所述三角形的高度为3~5mm，优选为3mm，三角形的底边长度为7~13mm，优选为10mm。

本发明的优点是：本发明所述组合模具结构简单、操作方便；并且使用所述组合模具，可以准确、简单和快速地锻造出与动车高速齿轮环件外形及尺寸相近的毛坯，降低了精车加工的难度，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为上模的结构示意图。

图2为下模的结构示意图。

图3为对中芯轴的结构示意图。

图4为罩模的结构示意图。

图5为初坯的结构示意图。

图6为上模、下模、对中芯轴的使用状态结构示意图。

图7为图6中A处的放大结构示意图。

图8为动车高速齿轮环件毛坯的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。

用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，包括上模1、下模2，如图1所示，上模1中间设置有第一通孔11，第一通孔11的内轮廓从上至下依次由上圆柱面111和圆台面112同轴构成，其中上圆柱面111的直径等于圆台面112的最小直径，上模1的下端面15上设置有与第一通孔11同轴的上成形凹槽12，上成形凹槽12的底面由内向外依次由上内环形平面121、上中环形平面122、上外环形平面123同轴构成，其中上中环形平面122与上模1下端面15之间的距离小于上外环形平面123与上模1下端面15之间的距离，上外环形平面123与上模1下端面15之间的距离小于上内环形平面121与上模1下端面15之间的距离，上内环形平面121与上中环形平面122之间以弧面光滑过渡，上中环形平面122与上外环形平面123之间以弧面光滑过渡，上述上成形凹槽12底面上的各环形平面之间以弧面光滑过渡，有利于金属的流动，使充形更加充分，从而提高了模锻后毛坯的尺寸精度，上成形凹槽12的侧壁向外倾斜，并且上成形凹槽12的侧壁的母线与其轴线的夹角为3~10度，优选为7度，上成形凹槽12的侧壁这样设置成略向外扩张的喇叭状，有利于上模1的脱模。如图2所示，下模2的中间设置有第二通孔21，第二通孔21从上至下依次由倒圆台面211和下圆柱面212同轴构成，其中倒圆台面211的最小直径等于下圆柱面212的直径，下模2的上端面28上设置有与第二通孔21同轴的下成形凹槽22，下成形凹槽22的底面由内向外依次由下内环形平面221、下中环形平面222、下外环形平面223同轴构成，其中下中环形平面222与下模2上端面28之间的距离小于下外环形平面223与下模2上端面28之间的距离，下外环形平面223与下模2上端面28之间的距离小于下内环形平面221与下模2上端面28之间的距离，下内环形平面221与下中环形平面222之间以弧面光滑过渡，下中环形平面222与下外环形平面223之间以弧面光滑过渡，上述下成形凹槽22底面上的各环形平面之间以弧面光滑过渡，有利于金属的流动，使充形更加充分，从而提高了模锻后毛坯的尺寸精度，在下内环形平面221中间的下模上设置有与第二通孔21同轴的定位凹槽23，下成形凹槽22的侧壁向外倾斜，并且下成形凹槽22的侧壁的母线与其轴线的夹角为3~10度，优选为7度，下成形凹槽22的侧壁这样设置成略向外扩张的喇叭状，有利于下模2的脱模。其中上模1上的上外环形平面123的最大直径等于下模2上的下外环形平面223的最大直径。还包括对中芯轴3、罩模4，如图3所示，对中芯轴3从上至下依次由第一圆台段32、第二圆柱段33、第三倒圆台段34同轴设置成一个整体，其中第一圆台段32的最大直径小于第二圆柱段33的直径，第二圆柱段33的直径大于第三倒圆台段34的最大直径，第二圆柱段33的直径等于定位凹槽23的直径，第二圆柱段33的厚度等于定位凹槽23的深度，通常在第一圆台段32的上部还设置有用于搬运和安装对中芯轴3的支撑段31，对中芯轴3上的第一圆台段32的母线与其轴线的夹角为3~10度，优选为3度，第三倒圆台段34的母线与其轴线的夹角也为3~10度，优选为3度，对中芯轴3上的第二圆柱段33、第三倒圆台段34可以使对中芯轴3在下模2上定位的更加准确，第一圆台段32可以使对中芯轴3与上模1配合的更加紧密，从而使上模1的定位更加的准确，并且第一圆台段32还有利于上模1和环锻件的脱模，在本实施例中，对中芯轴3可以保证上、下模1、2的上、下成型凹槽12、22的同轴度，从而使锻造出的环锻件不易变形。在常规的模锻中，对中芯轴3和下模2是一体设置的，在本实施例中，对中芯轴3和下模2是分开设置的，这样设置有如下优点：一、对中芯轴3和下模2的加工制作更加简单；二、上、下模1、2和对中芯轴3更加容易脱模；三、当对中芯轴3或下模2损坏时，只需更换损坏件即可，无需把对中芯轴3和下模2一起报废。如图4所示，罩模4为环形件，罩模4的内轮廓从上至下依次由第一圆台面41、第二圆台面42同轴设置构成，其中第一圆台面41的最大直径等于第二圆台面42的最小直径，第一圆台面41的最小直径小于下中环形平面222的最小直径，并且罩模4上的第一圆台面41和第二圆台面42之间以弧面光滑过渡，第一圆台面41和第二圆台面42之间以弧面光滑过渡，有利于金属的流动，使充形更加充分，从而提高了预成形后毛坯的尺寸精度。对中芯轴3能通过第二圆柱段33与定位凹槽23的配合、以及第三倒圆台段34与倒圆台面211的配合而竖直安装于下模2上，此时对中芯轴3与第二通孔21同轴，上模1盖于下模2上后，上模1再通过对中芯轴3上的第一圆台段32与上模1上的圆台面112的配合使上模1上的第一通孔11与下模2上的第二通孔21同轴。在实际生产中，考虑到坯料在生产过程中的耗损，所以生产动车高速齿轮环件毛坯所需的实际坯料会大于理论坯料，这样就会导致上模1和下模2在合模的过程中，多余的坯料会被挤出上、下成形凹槽12、22而进入上、下模1、2之间的缝隙中形成飞边。在本实施例中，如图1、图2、图7所示，为了切断毛坯上的飞边，在上模1的下端面15上设置有能用于切断飞边的上环形凸起13，并且上环形凸起13与第一通孔11同轴设置；在下模2的上端面28上设置有能用于切断飞边的下环形凸起24，并且下环形凸起24与第二通孔21同轴设置；上模1盖于下模2上时，上环形凸起13和下环形凸起24能相互剪切，从而切断模锻时产生的飞边，其中上环形凸起13和下环形凸起24的轴截面形状都分别为三角形，并且三角形的高度为3~5mm，优选为3mm，三角形的底边长度为7~13mm，优选为10mm，上、下环形凸起13、24的轴截面形状都为三角形，有利于飞边的切断；三角形的高度受到限制，是为了减小合模后上、下模1、2之间缝隙的高度，从而减小飞边的厚度；三角形的底边长度受到限制，一方面是为了方便在上、下模1、2上加工三角形，另一方面是为了使三角形两个侧边形成的剪切角较小，以利于剪切飞边。

本实施例所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具的工作原理为：首先将罩模4盖于墩粗后的坯料上，然后油压机的上砧盖住罩模4上的通孔并同时下压进行预成形，制得如图5所示的初坯5，再将初坯5在油压机上进行冲通孔，通孔的直径大于第一圆台段32的最小直径，然后把对中芯轴3安装于下模2上，再把冲通孔后的初坯5的小端朝下大端朝上后套于对中芯轴3上，然后上模1盖于下模2上，此时上模1受到对中芯轴3的定位，使上模1上的第一通孔11与下模2上的第二通孔21同轴，再下压上模1，使冲通孔后的初坯5在上、下模1、2和对中芯轴3之间塑形变形，如图6所示，当上模1下压到位后，冲通孔后的初坯5在上、下模1、2和对中芯轴3形成的腔室中充形完全，形成如图8所示的动车高速齿轮环件毛坯6（图中虚线是动车高速齿轮环件毛坯6经精车加工后所得的动车高速齿轮环件的截面轮廓线）。

本发明的有益效果为：本发明所述组合模具结构简单、操作方便；并且使用所述组合模具，可以准确、简单和快速地锻造出与动车高速齿轮环件外形及尺寸相近的毛坯，降低了精车加工的难度，提高了生产效率，降低了生产成本。

Claims (10)

1.用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，包括上模、下模，其特征在于：上模上设置有第一通孔，第一通孔的内轮廓从上至下依次由上圆柱面和圆台面同轴构成，其中上圆柱面的直径等于圆台面的最小直径，上模的下端面上设置有与第一通孔同轴的上成形凹槽，上成形凹槽的底面由内向外依次由上内环形平面、上中环形平面、上外环形平面同轴构成，其中上中环形平面与上模下端面之间的距离小于上外环形平面与上模下端面之间的距离，上外环形平面与上模下端面之间的距离小于上内环形平面与上模下端面之间的距离，上内环形平面与上中环形平面之间以弧面光滑过渡，上中环形平面与上外环形平面之间以弧面光滑过渡；下模上设置有第二通孔，第二通孔从上至下依次由倒圆台面和下圆柱面同轴构成，其中倒圆台面的最小直径等于下圆柱面的直径，下模的上端面上设置有与第二通孔同轴的下成形凹槽，下成形凹槽的底面由内向外依次由下内环形平面、下中环形平面、下外环形平面同轴构成，其中下中环形平面与下模上端面之间的距离小于下外环形平面与下模上端面之间的距离，下外环形平面与下模上端面之间的距离小于下内环形平面与下模上端面之间的距离，下内环形平面与下中环形平面之间以弧面光滑过渡，下中环形平面与下外环形平面之间以弧面光滑过渡，在下内环形平面中间的下模上设置有用于定位对中芯轴的定位凹槽，并且定位凹槽与第二通孔同轴；其中上模的上外环形平面的最大直径等于下模的下外环形平面的最大直径；还包括对中芯轴、罩模，对中芯轴从上至下依次由第一圆台段、第二圆柱段、第三倒圆台段同轴设置成一个整体，其中第一圆台段的最大直径小于第二圆柱段的直径，第二圆柱段的直径大于第三倒圆台段的最大直径，第二圆柱段的直径等于定位凹槽的直径，第二圆柱段的厚度等于定位凹槽的深度；罩模为环形件，罩模的内轮廓从上至下依次由第一圆台面、第二圆台面同轴设置构成，其中第一圆台面的最大直径等于第二圆台面的最小直径，第一圆台面的最小直径小于下中环形平面的最小直径；对中芯轴能通过第二圆柱段与定位凹槽的配合、以及第三倒圆台段与倒圆台面的配合而竖直安装于下模上，此时对中芯轴与第二通孔同轴，上模盖于下模上后，上模再通过对中芯轴上的第一圆台段与上模上的圆台面的配合使上模上的第一通孔与下模上的第二通孔同轴。

2.根据权利要求1所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：对中芯轴上的第一圆台段的母线与其轴线的夹角为3~10度，第三倒圆台段的母线与其轴线的夹角为3~10度。

3.根据权利要求2所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：对中芯轴上的第一圆台段的母线与其轴线的夹角为3度，第三倒圆台段的母线与其轴线的夹角为3度。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：罩模上的第一圆台面和第二圆台面之间以弧面光滑过渡。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：上模上的上成形凹槽的侧壁向外倾斜，并且上成形凹槽的侧壁的母线与其轴线的夹角为3~10度，下模上的下成形凹槽的侧壁向外倾斜，并且下成形凹槽的侧壁的母线与其轴线的夹角为3~10度。

6.根据权利要求5所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：上成形凹槽的侧壁的母线与其轴线的夹角为7度，下成形凹槽的侧壁的母线与其轴线的夹角为7度。

7.根据权利要求1或2或3所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：在上模的下端面上设置有能用于切断飞边的上环形凸起，并且上环形凸起与第一通孔同轴设置；在下模的上端面上设置有能用于切断飞边的下环形凸起，并且下环形凸起与第二通孔同轴设置；上模盖于下模上时，上环形凸起和下环形凸起能相互剪切，从而切断模锻时产生的飞边。

8.根据权利要求7所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：上环形凸起和下环形凸起的轴截面形状都分别为三角形。

9.根据权利要求8所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：所述三角形的高度为3~5mm，三角形的底边长度为7~13mm。

10.根据权利要求9所述的用于动车高速齿轮环件毛坯锻造的组合模具，其特征在于：所述三角形的高度为3mm，三角形的底边长度为10mm。