CN104722695A - 一种刮板铸坯模锻成形的锻模 - Google Patents

Abstract

本发明属于锻造技术领域，公开了一种刮板铸坯模锻成形的锻模，其包括：终锻模膛、凸筋与凹腔补偿结构、变结构飞边槽和落差锁扣四部分；所述终锻模膛纵向排列，用于容纳热铸坯与铸坯热模锻成形，其形状和尺寸与铸坯热模锻件的形状和尺寸相对应；所述凸筋与凹腔补偿结构位于超出锻模终锻模膛两侧基体以外新增加延伸的两处附加的凸筋与凹腔结构；所述变结构飞边槽位于终锻模膛的四周，落差锁扣是由凸凹配合平面和斜面组成的落差式凸凹配合结构。本发明具有技术上的可行性、质量上的可靠性、使用上的安全性和经济上的合理性，与现有模锻和现有铸坯模锻相比，可分别提高锻模使用寿命至少15倍和3.5倍以上。

Description

一种刮板铸坯模锻成形的锻模

技术领域

本发明属于锻造技术领域，涉及一种刮板铸坯模锻成形的锻模。

背景技术

重量为80kg/件、下料重量为100kg/件的特大型刮板模锻件，多年来一直从国外进口，其模锻成形的现状体现了“9个极”的不利因素：即锻件形状极为复杂、难变形区极大、成形极为困难、工艺性极差、合格品率极低、锻模使用寿命极低、成本极高、在国内外具有不小于16吨模锻锤或不小于120MN电动螺旋模锻压力机等特大型设备能力的模锻厂家极少、采购价格极其昂贵。

一种刮板铸坯模锻成形的主要工艺过程为：铸坯铸造(材料牌号为ZG30CrMnSi)→铸坯模锻(包括铸坯加热、终锻和校正)。铸坯模锻是将铸造加工和锻造加工联合成形以获得所需形状、尺寸和性能零件的一种工艺方法，所获得的冷态零件称为铸锻件；铸坯热模锻件是在冷态铸锻件的基础上增加金属冷却收缩量而在锻模终锻模膛中形成的热模锻件，或者说锻模终锻模膛的形状与尺寸是通过铸坯热模锻件图来体现的，即在冷却以后的铸坯热模锻件即为铸锻件；铸坯件是铸造加工后的热铸坯在冷却以后的零件。

现有技术中涉及刮板铸坯模锻成形的相关内容，主要涉及铸坯模锻件在热校正以后难以达到直线度公差的问题，均没有提及现有刮板铸坯模锻成形所使用的锻模问题，也没有提及如何解决现有锻模使用寿命极低而提高锻模使用寿命的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种刮板铸坯模锻成形的锻模，克服现有技术中锻模使用寿命极低的缺陷，延长锻模使用寿命。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种刮板铸坯模锻成形的锻模，其包括：终锻模膛1、凸筋与凹腔补偿结构2、变结构飞边槽3和落差锁扣4四部分；所述终锻模膛1纵向排列，用于容纳热铸坯与铸坯热模锻成形，其形状和尺寸与铸坯热模锻件的形状和尺寸相对应；所述凸筋与凹腔补偿结构2位于超出锻模终锻模膛1两侧基体以外新增加延伸的两处附加的凸筋与凹腔结构；所述变结构飞边槽3位于终锻模膛1的四周，落差锁扣4是由凸凹配合平面和斜面组成的落差式凸凹配合结构。

其中，所述终锻模膛1中设置有两个对称的扇形凸台结构，纵向扇身直径￠81mm分为位置不变的内侧R40.5mm半圆和向内侧缩进10mm的外侧R40.5mm半圆两个部分。

其中，所述凸筋与凹腔补偿结构2为超出锻模终锻模膛1宽度116.5mm两侧局部凸筋与凹腔基体结构的基础上再新增加延伸了长66mm、宽(180-118)/2mm、高39mm、最小底厚3mm和圆角R62mm所对应两处附加的局部凸筋与凹腔补偿结构。

其中，所述终锻模膛1的形状与尺寸符合刮板两端部分微小变形、中间部分大变形以及两端部分与中间部分的过渡部分介于上述两者之间的变形的三段区间的不同部位具有不同的铸坯热模锻变形量和变形力的成形。

其中，所述变结构飞边槽3分双桥双仓式结构和双桥无仓式楔形结构。

其中，所述落差锁扣4是位于锻模长1265mm、宽440mm和高30mm之间的除终锻模膛1以外的凸凹配合平面和斜面组成的落差式凸凹配合结构，所述凸凹配合平面和斜面之间的配合间隙为0.8mm。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的刮板铸坯模锻成形的锻模，通过终锻模膛、凸筋与凹腔补偿结构、变结构飞边槽和落差锁扣四个部分的结构配合，具有技术上的可行性、质量上的可靠性、使用上的安全性和经济上的合理性，与现有模锻和现有铸坯模锻相比，可分别提高锻模使用寿命至少15倍和3.5倍以上。

附图说明

图1a为本发明中涉及的一种刮板铸锻件毛坯图的主视图；

图1b为图1a的左视图；

图1c为图1a的后视图(或称图1b的左视图)；

图1d至图1g分别为图1中的A-A、B-B、C-C和D-D剖视图；

图2a为本发明的一种刮板铸坯模锻成形的锻模装配图的主视图(无上模，含B-B剖视图所示的凸筋与凹腔补偿结构以及终锻模膛中的2个对称的扇形凸台的结构与尺寸)；

图2b为图2a的左视图(含上模)；

图2c为图2a中的B-B剖视图；

图3a为本发明中涉及的一种刮板锻模终锻模膛所使用的铸坯热模锻件图；

图3b为图3a的左视图；

图3c为图3a的后视图(或称图3b的左视图)；

图3d至图3g分别为图3中的A-A、B-B、C-C和D-D剖视图。

图中，1-终锻模膛；2-凸筋与凹腔补偿结构；3-变结构飞边槽；4-落差锁扣。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参见图2a至2c所示，本实施例刮板铸坯模锻成形的锻模包括终锻模膛1、凸筋与凹腔补偿结构2、变结构飞边槽3和落差锁扣4四个主要部分组成。

上述四个组成部分既相互独立又相互制约，其中终锻模膛1纵向排列，用于容纳热铸坯与铸坯热模锻成形，其形状和尺寸与铸坯热模锻件的形状和尺寸相对应，铸坯热模锻件的形状和尺寸见图3a、图3b和3c，以及图3a中的A-A、B-B、C-C和D-D剖视图；凸筋与凹腔补偿结构2位于超出锻模终锻模膛1或铸坯热模锻件B-B剖视图宽度116.5mm两侧基体以外的新增加延伸的两处附加的凸筋与凹腔补偿结构，见图2a、图3a和B-B剖视图；变结构飞边槽3位于终锻模膛1的四周，见图2a，分双桥双仓式结构和双桥无仓式楔形结构；落差锁扣4是位于锻模长1265mm、宽440mm和高30mm之间的除终锻模膛1以外的凸凹配合平面和斜面(配合间隙为0.8mm)组成的落差式凸凹配合结构，见图2a和图2b所示，与铸坯热模锻件的落差式结构相辅相成，同时也可作为校正平台的部分结构。

铸坯热模锻件图是在冷态铸锻件的基础上增加金属冷却收缩量而在锻模终锻模膛中形成的热模锻件图；刮板铸锻件就是铸坯热模锻在铸坯加热、热终锻和热校正冷却以后所获得的冷态零件，见图1a、图1b和图1c，以及图1a中的A-A、B-B、C-C和D-D剖视图。

进一步地，终锻模膛1的形状与尺寸与铸坯热模锻件和铸锻件的形状与尺寸相辅相成，同时也符合刮板两端部分微小变形、中间部分大变形以及两端部分与中间部分的过渡部分介于上述两者之间的变形的三段区间的不同部位具有不同的铸坯热模锻变形量和变形力的成形特点，即刮板中间部分的变形量大于两端部分的变形量，刮板两端部分与中间部分之间的过渡部分的变形量介于刮板中间部分变形量和两端部分变形量之间，可有效减小难变形区，尤其是凹腔与凸筋部位、降低变形力和提高锻模使用寿命。

位于铸坯热模锻件中心距535mm处所对应的终锻模膛1中的两个对称的纵向扇形凸台结构，见图2a和图3c所示，是获得如图1c所示的铸锻件扇身为￠80mm圆形扇形凹孔形状与尺寸的关键结构。采用现有技术方法，始终没有解决在铸坯热模锻以后铸锻件纵向扇形由扇身圆形向椭圆形的伸长量大而导致形状与尺寸不合格的质量问题。

进一步地，采用本发明的终锻模膛1中的反变形扇形凸台结构的技术方法，即采取将锻模终锻模膛1或铸坯热模锻件图中的纵向扇身直径￠81mm分为位置不变的内侧R40.5mm半圆和向内侧缩进10mm的外侧R40.5mm半圆两个部分的技术方法，见图2a和3c所示，可彻底解决在模锻以后铸锻件纵向扇身由圆形向椭圆形伸长量大而导致形状与尺寸不合格的质量问题。

凸筋与凹腔补偿结构2是提高锻模整体使用寿命的最关键部位。锻模终锻模膛1或铸坯热模锻件图中长度66mm、宽度116.5mm、圆角R62mm的两处局部凸筋与凹腔基体结构，见图2a、图3a和B-B剖视图，恰是锻模最易变形、磨损、裂纹和断裂失效或损坏的最薄弱部位，其一旦失效或损坏则难以通过焊补方法进行修复而导致锻模整体失效或损坏报废，该局部凸筋与凹腔基体结构决定了该锻模整体结构的使用寿命，采用现有技术方法始终没有解决该局部凸筋与凹腔基体结构使用寿命极低的难题。

进一步地，采用本发明的超出锻模终锻模膛1或铸坯热模锻件的如图2a、图3a和B-B剖视图所示的宽度116.5mm两侧局部凸筋与凹腔基体结构的基础上再新增加延伸了长66mm、宽(180-118)/2mm、高39mm、最小底厚3mm和圆角R62mm所对应两处附加的局部凸筋与凹腔补偿结构的技术方法，该附加结构失效或损坏的程度或速度比基体部分失效或损坏的程度或速度大得多，相应可大幅度地减轻或减缓现有基体结构变形、磨损、裂纹和断裂失效或损坏的倾向性，从而可大幅度地提高锻模该局部凸筋与凹腔基体结构使用寿命，与现有模锻和现有铸坯模锻相比，可分别提高锻模使用寿命至少15倍和3.5倍以上，分别由现有锻模使用寿命不足300件/套和1200件/套提高到4500件/套以上。

变结构飞边槽3位于终锻模膛1的四周，见图2a所示，分双桥双仓式和双桥无仓式两种结构形式。在采用现有非变结构飞边槽结构形式时，因飞边槽变形阻力过大，导致现有3吨模锻锤(最大理论锻造重量为30kg/件)的打击能量更加不足而不能实现现有刮板铸坯模锻成形，更谈不上替代现有≥16吨模锻锤或≥120MN电动螺旋模锻压力机等特大型设备进行模锻生产，同时也会增大锻模终锻模膛(1)变形、磨损、裂纹和断裂失效或损坏的倾向性。

进一步地，将如图2a所示的模锻变形和飞边较大的纵向长度800mm以内部分的飞边槽由现有非变结构改进为双桥双仓式结构，见图2a，桥部高度为5mm，仓部高度为10mm，既有利于铸坯模锻省力成形，也有利于减小锻模终锻模膛1变形、磨损、裂纹和断裂失效或损坏的倾向性；将如图2a所示的模锻小无变形和小无飞边的纵向长度800mm以外部分的飞边槽由现有非变结构改进为双桥无仓式楔形结构，见图2a，桥部高度为7mm，既有利于铸坯模锻省力成形，也有利于减小锻模终锻模膛(1)变形、磨损、裂纹和断裂失效或损坏的倾向性。

落差锁扣4是位于锻模长1265mm、宽440mm和高30mm之间的除终锻模膛1以外的由凸凹配合平面和斜面(配合间隙为0.8mm)组成的落差式凸凹配合结构，见图2a和图2b所示。

进一步地，落差锁扣4与铸坯热模锻件落差式分模面结构相辅相成，见图3b所示，既可平衡锻模错移力，又可作为热校正平台的部分结构；同时，针对现有锻模上模膛使用寿命低(但下模膛使用寿命较高)和铸坯热模锻件粘上模膛严重的不利因素，特最大限度地增大锻模下模膛深度而相应减小上模膛深度，可有效克服上述缺点。

由上述技术方案可以看出，本发明通过终锻模膛、凸筋与凹腔补偿结构、变结构飞边槽和落差锁扣四个部分的结构配合，具有技术上的可行性、质量上的可靠性、使用上的安全性和经济上的合理性，与现有模锻和现有铸坯模锻相比，可分别提高锻模使用寿命至少15倍和3.5倍以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种刮板铸坯模锻成形的锻模，其特征在于，包括：终锻模膛(1)、凸筋与凹腔补偿结构(2)、变结构飞边槽(3)和落差锁扣(4)四部分；所述终锻模膛(1)纵向排列，用于容纳热铸坯与铸坯热模锻成形，其形状和尺寸与铸坯热模锻件的形状和尺寸相对应；所述凸筋与凹腔补偿结构(2)位于超出锻模终锻模膛(1)两侧基体以外新增加延伸的两处附加的凸筋与凹腔结构；所述变结构飞边槽(3)位于终锻模膛(1)的四周，落差锁扣(4)是由凸凹配合平面和斜面组成的落差式凸凹配合结构。

2.如权利要求1所述的刮板铸坯模锻成形的锻模，其特征在于，所述终锻模膛(1)中设置有两个对称的扇形凸台结构，纵向扇身直径￠81mm分为位置不变的内侧R40.5mm半圆和向内侧缩进10mm的外侧R40.5mm半圆两个部分。

3.如权利要求1所述的刮板铸坯模锻成形的锻模，其特征在于，所述凸筋与凹腔补偿结构(2)为超出锻模终锻模膛(1)宽度116.5mm两侧局部凸筋与凹腔基体结构的基础上再新增加延伸了长66mm、宽(180-118)/2mm、高39mm、最小底厚3mm和圆角R62mm所对应两处附加的局部凸筋与凹腔补偿结构。

4.如权利要求1所述的刮板铸坯模锻成形的锻模，其特征在于，所述终锻模膛(1)的形状与尺寸符合刮板两端部分微小变形、中间部分大变形以及两端部分与中间部分的过渡部分介于上述两者之间的变形的三段区间的不同部位具有不同的铸坯热模锻变形量和变形力的成形。

5.如权利要求1所述的刮板铸坯模锻成形的锻模，其特征在于，所述变结构飞边槽(3)分双桥双仓式结构和双桥无仓式楔形结构。

6.如权利要求1-5中任一项所述的刮板铸坯模锻成形的锻模，其特征在于，所述落差锁扣(4)是位于锻模长1265mm、宽440mm和高30mm之间的除终锻模膛(1)以外的凸凹配合平面和斜面组成的落差式凸凹配合结构，所述凸凹配合平面和斜面之间的配合间隙为0.8mm。