CN105458027A - 一种震动块锻件的冷挤压成形工艺及模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种震动块锻件的冷挤压成形工艺及模具。本发明的震动块锻件的冷挤压成形工艺，包括以下步骤：1)坯料预处理：对坯料下料，依次进行球化退火、抛丸、磷化和润滑处理；2)冲孔处理：将经步骤1)预处理的坯料进行冲孔，加工得到空心坯料；3)一步冷挤压成形：将步骤2)冲孔后的空心坯料置于模具中，经一步冷挤压形成外形和内腔结构异形的震动块锻件；该冷挤压成型工艺经过一步冷挤压成形，加工的锻件精度高；并且工艺简单，不需热锻、渗碳处理，坯料不需要加热，易于自动化生产；后续热处理直接选高频淬火，不需要渗碳，产品质量稳定，生产效率高。

Description

一种震动块锻件的冷挤压成形工艺及模具
技术领域
本发明属于冷挤压技术领域，具体涉及一种震动块锻件的冷挤压成形工艺及模具。
背景技术
震动块是气动、电动工具中常见的一种配件，主要承受冲击负荷，对硬度、强度有很高的要求。如附图1所示，震动块的外形和内腔同为异形状，震动块的上表面有两个对称分布、高为7mm的凸台，震动块的内腔有两个对称分布的滚珠球道，震动块的下侧有一带脱模斜度的深槽。由于震动块外形和内腔同为异形状，成形工艺比较复杂。目前，现有技术多采用热锻制坯、冷锻成形内腔与精整外形的工艺来生产震动块。但是这种工艺只适用于低碳钢锻件，对于中碳钢锻件来说，因为热锻工艺时锻件会产生脱碳问题，所以后续需要增加渗碳热处理工艺来提高含碳量，才能保证锻件强度。这种工艺所生产的锻件精度不高，并且工艺比较复杂，成本也很高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种震动块锻件的冷挤压成形工艺，该冷挤压成型工艺经过一步冷挤压成形，加工的锻件精度高，并且工艺简单，不需热锻、渗碳处理。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种震动块锻件的冷挤压成形工艺，包括以下步骤：
1)坯料预处理：对坯料下料，依次进行球化退火、抛丸、磷化和润滑处理；
2)冲孔处理：将经步骤1)预处理的坯料进行冲孔，加工得到空心坯料；
3)一步冷挤压成形：将步骤2)冲孔后的空心坯料置于模具中，经一步冷挤压形成外形和内腔结构异形的震动块锻件。
其中，步骤1)中，所述坯料为中碳合金钢，不局限于中碳合金钢，也可以应用于低碳合金钢。所述球化退火的具体过程为：将中碳钢坯料置于热处理炉中，加热升温至720～740℃，保温6～8h，然后降温至650℃后保温4～6h，继续降温至550℃，出炉冷却至室温，所述球化等级为5～6级。
其中，步骤1)中，所述润滑处理为皂化处理或使用高分子润滑剂进行润滑。
其中，步骤2)中，冲孔处理的目的在于形成空心坯料，所述冲孔处理时的孔尺寸的公差在±0.20mm以内。
其中，步骤3)中，所述外形和内腔结构异形的震动块锻件的上端具有两个第一凸台、内腔具有滚珠球道、下端具有环形凹槽。
本发明的目的之二在于提供一种震动块锻件的冷挤压成形模具，该冷挤压成形模具的模具寿命高，材料利用率高。
一种震动块锻件的冷挤压成形模具，包括上模和下模，所述上模包括同轴设置的上垫块和上凹模，所述上凹模设置于所述上垫块的底部，所述上凹模的下端同轴开设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有上凹模模芯，所述上模还包括可上下运动的上打料杆，所述上打料杆从上至下依次同轴穿过所述上垫块、所述上凹模和所述上凹模模芯设置，所述上打料杆的底面与所述上凹模模芯的底面平齐；
所述下模包括下凹模，所述下凹模的上端同轴开设有第二凹槽，所述第二凹槽内设有下凹模模芯，所述下模还包括可上下运动的下成形冲头，所述下成形冲头从下至上依次同轴穿过所述下凹模和所述下凹模模芯设置，所述下成形冲头的内部同轴设置有可上下运动的下顶杆；
冷挤压成形时，所述上凹模模芯与所述下凹模模芯对应设置，锻件放置于所述上凹模模芯与所述下凹模模芯之间，所述上凹模与所述下凹模配合。
其中，所述震动块锻件的上端具有两个第一凸台、内腔具有滚珠球道、下端具有环形凹槽，所述上凹模模芯的下端边缘以所述上凹模模芯的中心为中心对称设置有两个第三凹槽，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的上端的两个第一凸台，所述第三凹槽位于所述上凹模模芯的下端的边缘；所述上凹模模芯的下端的中央同轴设有第二凸台，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的内腔的滚珠球道，所述第二凸台位于所述上凹模模芯的下端的中央；所述下成形冲头的上端同轴设有环形的第三凸台，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的下端的环形凹槽。
其中，所述上凹模的上端同轴开设有第四凹槽，所述第四凹槽内设置有上凹模垫块，所述上凹模垫块位于所述上凹模模芯的顶部，所述上凹模垫块与所述第四凹槽之间、所述上凹模模芯与所述第一凹槽之间均为过盈配合；
所述下凹模的下端同轴开设有第五凹槽，所述第五凹槽内设有下凹模垫块，所述下凹模垫块位于所述下凹模模芯的底部，所述下凹模垫块与所述第五凹槽之间、所述下凹模模芯与所述第二凹槽之间均为过盈配合。
其中，所述上垫块的顶面连接有上模座，所述上模座内设置有上模弹簧，所述上模弹簧的上端固定于所述上模座，所述上模弹簧的下端连接有所述上打料杆。
其中，所述下凹模的底面连接有下模座。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的震动块锻件的冷挤压成形工艺，包括以下步骤：1)坯料预处理：对坯料下料，依次进行球化退火、抛丸、磷化和润滑处理；2)冲孔处理：将经步骤1)预处理的坯料进行冲孔，加工得到空心坯料；3)一步冷挤压成形：将步骤2)冲孔后的空心坯料置于模具中，经一步冷挤压形成外形和内腔结构异形的震动块锻件；该冷挤压成型工艺经过一步冷挤压成形，加工的锻件精度高；并且工艺简单，不需热锻、渗碳处理，坯料不需要加热，易于自动化生产；后续热处理直接选高频淬火，不需要渗碳，产品质量稳定，生产效率高。
另外，球化退火的主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，可以提高锻件的机械韧性；抛丸适用于锻件的清砂、除锈、去氧化皮和表面强化，目的在于清理锻件的表面的杂质或氧化层；磷化和润滑处理可以避免冷挤压时产生剧烈塑性变形的工件在很高的单位压力下与模具内壁严重刮擦，可以提高工件的表面质量和模具寿命。
本发明的震动块锻件的冷挤压成形模具，该冷挤压成形模具的模具寿命高，材料利用率高，成本可以大大降低。
附图说明
图1为本发明的震动块锻件的结构示意图；
图2(a)为本发明的冷挤压成形工艺的预处理加工后的产品结构示意图；
图2(b)为本发明的冷挤压成形工艺的冲孔处理加工后的产品结构示意图；
图2(c)为本发明的冷挤压成形工艺的一步冷挤压成形加工后的产品结构示意图；
图3为本发明的冷挤压成形模具的结构示意图。
附图标记如下：
1-上打料杆；2-上垫块；3-上凹模；4-上凹模垫块；5-上凹模模芯；6-下凹模模芯；7-下凹模；8-下凹模垫块；9-下顶杆；10-下成形冲头；11-锻件；12-第一凸台；13-滚珠球道；14-环形凹槽。
具体实施方式
下面结合附图1、图2(a)、图2(b)、图2(c)、图3，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，震动块的外形和内腔同为异形状，震动块锻件的上端具有两个第一凸台12、内腔具有滚珠球道13、下端具有环形凹槽14。
本发明的震动块锻件的冷挤压成形工艺，包括以下步骤：
1)坯料预处理：对坯料下料，依次进行球化退火、抛丸、磷化和润滑处理；坯料为中碳合金钢，球化退火的具体过程为：将中碳钢坯料置于热处理炉中，加热升温至720～740℃，保温6～8h，然后降温至650℃后保温4～6h，继续降温至550℃，出炉冷却至室温，球化等级为5～6级。润滑处理为皂化处理或使用高分子润滑剂进行润滑。
2)冲孔处理：将经步骤1)预处理的坯料进行冲孔，加工得到空心坯料；冲孔处理时的孔尺寸的公差在±0.20mm以内。
3)一步冷挤压成形：将步骤2)冲孔后的空心坯料置于模具中，经一步冷挤压形成外形和内腔结构异形的震动块锻件。外形和内腔结构异形的震动块锻件的上端具有凸台、内腔具有滚珠球道、下端具有凹槽。每步处理后的产品的结构示意图如图2(a)、图2(b)、图2(c)所示。
如图3所示，本发明的震动块锻件的冷挤压成形模具，包括上模和下模，上模包括同轴设置的上垫块2和上凹模3，上凹模3设置于上垫块2的底部，上凹模3的下端同轴开设有第一凹槽，第一凹槽内设有上凹模模芯5，上模还包括可上下运动的上打料杆1，上打料杆1从上至下依次同轴穿过上垫块2、上凹模3和上凹模模芯5设置，上打料杆1的底面与上凹模模芯5的底面平齐；下模包括下凹模7，下凹模7的上端同轴开设有第二凹槽，第二凹槽内设有下凹模模芯6，下模还包括可上下运动的下成形冲头10，下成形冲头10从下至上依次同轴穿过下凹模7和下凹模模芯6设置，下成形冲头10的内部同轴设置有可上下运动的下顶杆9；冷挤压成形时，上凹模模芯5与下凹模模芯6对应设置，锻件11放置于上凹模模芯5与下凹模模芯6之间，上凹模3与下凹模7配合。
作为本发明的优选方案，上凹模模芯5的下端边缘以上凹模模芯5的中心为中心对称设置有两个第三凹槽，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的上端的两个第一凸台12，第三凹槽位于上凹模模芯5的下端的边缘；上凹模模芯5的下端的中央同轴设有第二凸台，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的内腔的滚珠球道13，第二凸台位于上凹模模芯5的下端的中央；下成形冲头10的上端同轴设有环形的第三凸台，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的下端的环形凹槽14。
作为本发明的优选方案，上凹模3的上端同轴开设有第四凹槽，第四凹槽内设置有上凹模垫块4，上凹模垫块4位于上凹模模芯5的顶部，上凹模垫块4与第四凹槽之间、上凹模模芯5与第一凹槽之间均为过盈配合；下凹模7的下端同轴开设有第五凹槽，第五凹槽内设有下凹模垫块8，下凹模垫块8位于下凹模模芯6的底部，下凹模垫块8与第五凹槽之间、下凹模模芯6与第二凹槽之间均为过盈配合。
作为本发明的优选方案，上垫块2的顶面连接有上模座，上模座内设置有上模弹簧，上模弹簧的上端固定于上模座，上模弹簧的下端连接有上打料杆1。进一步地，下凹模7的底面连接有下模座。
本发明的震动块锻件的冷挤压成形模具在使用时，上模固定在压力机上模座上，下模固定在压机下模座上。将锻件11于上凹模模芯5与下凹模模芯6之间，在冷挤压该震动块锻件时，上模座带动上凹模3向下运动，上凹模3先接触下凹模7后继续向下运动，上凹模3和下凹模7都有一定的浮动量，上凹模3和锻件11接触到下成形冲头10开始成形。压入一段距离后，上凹模3和下凹模7的浮动量达到预设值，成形完成。压力机回程，在上模弹簧的作用下打料杆1(优选地为2根)向下运动把锻件11打在下凹模7里，下顶杆9向上运动顶出该锻件，一步冷挤压成形过程即完成。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种震动块锻件的冷挤压成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)坯料预处理：对坯料下料，依次进行球化退火、抛丸、磷化和润滑处理；
2)冲孔处理：将经步骤1)预处理的坯料进行冲孔，加工得到空心坯料；
3)一步冷挤压成形：将步骤2)冲孔后的空心坯料置于模具中，经一步冷挤压形成外形和内腔结构异形的震动块锻件。
2.根据权利要求1所述的冷挤压成形工艺，其特征在于，步骤1)中，所述坯料为中碳合金钢，所述球化退火的具体过程为：将中碳钢坯料置于热处理炉中，加热升温至720～740℃，保温6～8h，然后降温至650℃后保温4～6h，继续降温至550℃，出炉冷却至室温，所述球化等级为5～6级。
3.根据权利要求1所述的冷挤压成形工艺，其特征在于，步骤1)中，所述润滑处理为皂化处理或使用高分子润滑剂进行润滑。
4.根据权利要求1所述的冷挤压成形工艺，其特征在于，步骤2)中，所述冲孔处理时的孔尺寸的公差在±0.20mm以内。
5.根据权利要求1所述的冷挤压成形工艺，其特征在于，步骤3)中，所述外形和内腔结构异形的震动块锻件的上端具有两个第一凸台(12)、内腔具有滚珠球道(13)、下端具有环形凹槽(14)。
6.一种用于如权利要求1所述的震动块锻件的冷挤压成形工艺的模具，包括上模和下模，其特征在于，所述上模包括同轴设置的上垫块(2)和上凹模(3)，所述上凹模(3)设置于所述上垫块(2)的底部，所述上凹模(3)的下端同轴开设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有上凹模模芯(5)，所述上模还包括可上下运动的上打料杆(1)，所述上打料杆(1)从上至下依次同轴穿过所述上垫块(2)、所述上凹模(3)和所述上凹模模芯(5)设置，所述上打料杆(1)的底面与所述上凹模模芯(5)的底面平齐；
所述下模包括下凹模(7)，所述下凹模(7)的上端同轴开设有第二凹槽，所述第二凹槽内设有下凹模模芯(6)，所述下模还包括可上下运动的下成形冲头(10)，所述下成形冲头(10)从下至上依次同轴穿过所述下凹模(7)和所述下凹模模芯(6)设置，所述下成形冲头(10)的内部同轴设置有可上下运动的下顶杆(9)；
冷挤压成形时，所述上凹模模芯(5)与所述下凹模模芯(6)对应设置，锻件(11)放置于所述上凹模模芯(5)与所述下凹模模芯(6)之间，所述上凹模(3)与所述下凹模(7)配合。
7.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述震动块锻件的上端具有两个第一凸台(12)、内腔具有滚珠球道(13)、下端具有环形凹槽(14)，所述上凹模模芯(5)的下端边缘以所述上凹模模芯(5)的中心为中心对称设置有两个第三凹槽，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的上端的两个第一凸台(12)，所述第三凹槽位于所述上凹模模芯(5)的下端的边缘；所述上凹模模芯(5)的下端的中央同轴设有第二凸台，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的内腔的滚珠球道(13)，所述第二凸台位于所述上凹模模芯(5)的下端的中央；所述下成形冲头(10)的上端同轴设有环形的第三凸台，用以在冷挤压成形时形成震动块锻件的下端的环形凹槽(14)。
8.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述上凹模(3)的上端同轴开设有第四凹槽，所述第四凹槽内设置有上凹模垫块(4)，所述上凹模垫块(4)位于所述上凹模模芯(5)的顶部，所述上凹模垫块(4)与所述第四凹槽之间、所述上凹模模芯(5)与所述第一凹槽之间均为过盈配合；
所述下凹模(7)的下端同轴开设有第五凹槽，所述第五凹槽内设有下凹模垫块(8)，所述下凹模垫块(8)位于所述下凹模模芯(6)的底部，所述下凹模垫块(8)与所述第五凹槽之间、所述下凹模模芯(6)与所述第二凹槽之间均为过盈配合。
9.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述上垫块(2)的顶面连接有上模座，所述上模座内设置有上模弹簧，所述上模弹簧的上端固定于所述上模座，所述上模弹簧的下端连接有所述上打料杆(1)。
10.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述下凹模(7)的底面连接有下模座。
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