CN105478508A - 高压油缸反挤压成形工艺及其所用的反挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压油缸反挤压成形工艺及其所用的反挤压模具，其工艺方法为：坯料下料后加热到800℃保温90分钟，再加热到1180±10℃保温9分钟；模具加热至250～350℃，预镦法兰后反挤压成形，然后在加热炉内加热到910±10℃后保温3.5h，然后空气冷却，最终取试样并理化检验，其反挤压模具的上模冲头下端形成一圈外凸的环形挤压带，下模垫板上固设有缸筒凹模，冲头与缸筒凹模的凹模型腔对应，下模的凹模外圈和内圈通过锥形面接触，下模的顶杆伸入到垫板的穿孔内，下模上卸料装置恰能止挡于凹模型腔内的工件正上方，本发明实现了无拔模斜角的缸筒挤压成型和脱模，产品结构致密，强度大，使用可靠、安全。

Description

高压油缸反挤压成形工艺及其所用的反挤压模具

技术领域

本发明涉及一种高压油缸加工工艺方法及其相关模具，特别涉及一种高压油缸反挤压成形工艺及其所用的反挤压模具。

背景技术

油缸是液压机械中重要的压容部件，国内液压传动应用极为广泛，高低压油缸的规格标准也很多，但当代高新技术对液压机械使用范围和性能提出更高的要求，由此推动了超高压油缸的发展，以管径小、细长轴类、管壁薄、耐高压，重量轻为特点的油缸成为工程液压机械重要发展方向之一，本专利所加工的缸筒是按照美国卡特公司标准制造的一种新的油缸规格，该高压缸筒的缸筒锻件材料：20Mn；重量：452Kg；该缸筒产品技术特点：1.口径小(内径：219.5mm)，缸筒总长：1198mm，高深比：5.4；2.缸筒壁薄(壁厚：52mm)；3.缸筒中心精度要求高(同轴度偏差±0.25mm)；4.脱碳层:≤1.5mm；晶粒度达到5级以上；由上述数据可知，缸筒结构复杂，技术要求高，成形难度大，采用传统锻造(自由锻+机械加工)方法对其进行加工，锻比和性能是达不到要求的。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种高压油缸反挤压成形工艺及其所用的反挤压模具，该高压油缸反挤压成形工艺能够实现结构复杂的细长薄壁油缸筒体成型，成型的产品精度高，强度大，且筒体内侧无拔模斜角。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高压油缸反挤压成形工艺，其步骤如下：

步骤一：下料按工艺尺寸要求锯料；

步骤二：加热：将坯料全功率加热到800℃后保温90min,然后再全功率加热到1180±10℃后保温90min；

步骤三：模具预热：模具加热至250～350℃；

步骤四：预镦坯料：在300MN液压机上对加热后的坯料进行锻造，锻出法兰，压力控制在2500吨，压下速度20～30mm/s；

步骤五：在300MN液压机上反挤压：通过分步反挤压工艺将工件挤压成形；

步骤六：热处理(正火)：将工件在加热炉内全功率加热到910±10℃后保温3.5h,然后出炉空气冷却；

步骤七：取试样；

步骤八：理化检验。

作为本发明的进一步改进，步骤五中分五次逐步反挤压法兰坯料，每次压下量131mm,压力控制在2800吨，压下速度20～30mm/s。

作为本发明的进一步改进，在步骤五中每次挤压后在工件与上模之间添加石墨混合粉，每压好一个工件后，立即冷却模具。

一种反挤压模具，包括上模和下模，其中：

上模下侧固定安装有冲头，冲头下端圆周外侧面上形成一圈外凸的环形挤压带；

下模上固设有垫板，垫板上固设有缸筒凹模，缸筒凹模内侧形成凹模型腔，下模上还固设于有一凹模外圈，该凹模外圈紧密套设于缸筒凹模外侧，二者通过上端开口小于下端开口的锥形面接触，下模上还设有纵向能够升降的顶杆，垫板上设有与缸筒凹模内侧型腔位置正对的穿孔，顶杆上端恰伸入到垫板的穿孔内，且顶杆上端恰能够与垫板上侧表面对齐形成凹模型腔下侧面，下模上还设有一卸料装置，该卸料装置恰能够止挡于凹模型腔内的工件正上方。

作为本发明的进一步改进，所述冲头上的挤压带高度为0.5mm，宽度为30mm。

作为本发明的进一步改进，所述卸料装置包括一枢接轴和一开口挡料框，所述枢接轴水平枢接于下模上侧面，该枢接轴与开口挡料框一侧的侧壁固定连接，该开口挡料框恰套设于工件外侧，且该开口挡料框与开口正对的侧壁能够止挡于工件正上方。

作为本发明的进一步改进，所述下模的垫板上设有一凸台，该凸台恰伸入缸筒凹模内。

作为本发明的进一步改进，所述缸筒凹模下侧面通过纵向和水平的定位键与垫板上侧面相连。

作为本发明的进一步改进，所述还设有一镦法兰垫板，该镦法兰垫板能够完全覆盖设于工件上侧表面上。

作为本发明的进一步改进，所述下模的缸筒凹模高度小于工件高度。

本发明的有益技术效果是：本发明将高温加热的钢锭先进行预镦，镦出法兰，然后再进行分步反挤压成型和热处理，本专利通过将镦法兰垫板垫在坯料上实现坯料法兰预镦，法兰预镦结束后取走镦法兰垫板即可进行反挤压成形，这样法兰镦粗是在挤压模中完成的并与反挤压工序同一火加热即可，节省加热工时和预镦模具，在模具的冲头端部设计了挤压带，实现了无拔模斜角的缸筒正常挤压成型和脱模，且保证了缸筒上下两段内径高度统一，卸料装置有效避免了工件粘上模，本专利采用分布挤压工艺制造成上端开口下端封闭的桶体坯料后，通过镦粗模具将桶体坯料的侧壁挤压成径向向外延伸的法兰，这样该整体顶盖的法兰与顶盖桶体为一体结构无焊缝，且由于法兰在镦挤过程中锻件内部始终保持在三向压应力状态，其内部无拉应力，不会产生裂纹等缺陷，其结构致密，强度大，使用可靠、安全。

附图说明

图1为工件主视图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为锻件变形过程第一状态图；

图4为锻件变形过程第二状态图；

图5为锻件变形过程第三状态图；

图6为坯料加热曲线图；

图7为工件正火热处理曲线图；

图8为反挤压模具原理图；

图9为反挤压模具的冲头主视图；

图10为卸料装置主视图；

图11为卸料装置立体图。

具体实施方式

实施例：一种高压油缸反挤压成形工艺，其步骤如下：

步骤一：下料按工艺尺寸要求锯料；

步骤二：加热：将坯料全功率加热到800℃后保温90min,然后再全功率加热到1180±10℃后保温90min；

步骤三：模具预热：模具加热至250～350℃；

步骤四：预镦坯料：在300MN液压机上对加热后的坯料进行锻造，锻出法兰，压力控制在2500吨，压下速度20～30mm/s；

步骤五：在300MN液压机上反挤压：通过分步反挤压工艺将工件10挤压成形；

步骤六：热处理(正火)：将工件10在加热炉内全功率加热到910±10℃后保温3.5h,然后出炉空气冷却；

步骤七：取试样；

步骤八：理化检验。

所述步骤五中分五次逐步反挤压法兰坯料，每次压下量131mm,压力控制在2800吨，压下速度20～30mm/s。

在步骤五中每次挤压后在工件10与上模1之间添加石墨混合粉，每压好一个工件10后，立即冷却模具，这样使得锻件更易于脱模。

一种反挤压模具，包括上模1和下模2，其中：

上模1下侧固定安装有冲头3，冲头3下端圆周外侧面上形成一圈外凸的环形挤压带4；

下模2上固设有垫板5，垫板5上固设有缸筒凹模6，缸筒凹模6内侧形成凹模型腔，下模2上还固设于有一凹模外圈7，该凹模外圈7紧密套设于缸筒凹模6外侧，二者通过上端开口小于下端开口的锥形面接触，下模2上还设有纵向能够升降的顶杆8，垫板5上设有与缸筒凹模6内侧型腔位置正对的穿孔，顶杆8上端恰伸入到垫板5的穿孔内，且顶杆8上端恰能够与垫板5上侧表面对齐形成凹模型腔下侧面，下模2上还设有一卸料装置9，该卸料装置9恰能够止挡于凹模型腔内的工件10正上方。

缸筒结构细长，径高比在5.4，而且缸筒不能存在拔模斜角，本发明通过在上模1冲头3端部设计的挤压带，通过挤压带保证工件10内径尺寸，由于挤压带短小，能保证缸筒上下内径一致，且摩擦力小，不易粘模，该结构实现了细长缸筒无拔模斜角结构的顺利成型，同时顺利脱模，下模2上设计了卸料装置9，使得上模1回程时粘上模1的缸筒及时脱掉，模具(工装)装配按照最小闭合高度和油缸行程选择垫板5和模具尺寸，垫板5与工作台采用T形槽配合螺栓连接，模具与垫板5根据情况有螺栓直接连接的也有挂T形槽连接的。

所述冲头3上的挤压带高度为0.5mm，宽度为30mm。

所述卸料装置9包括一枢接轴和一开口挡料框，所述枢接轴水平枢接于下模2上侧面，该枢接轴与开口挡料框一侧的侧壁固定连接，该开口挡料框恰套设于工件10外侧，且该开口挡料框与开口正对的侧壁能够止挡于工件10正上方，工件10挤压时，卸料装置9刚好套设在工件10外侧不与工件10干涉，当需要脱模时，旋转卸料装置9，卸料装置9与开口相对的侧壁刚好挡在工件10上方，冲头3上行，工件10上端受到卸料装置9阻挡无法随冲头3上行，就留在下模2内，该结构简单，便于操作。

所述下模2的垫板5上设有一凸台，该凸台恰伸入缸筒凹模6内。

所述缸筒凹模6下侧面通过纵向和水平的定位键与垫板5上侧面相连。

所述还设有一镦法兰垫板5，该镦法兰垫板5能够完全覆盖设于工件10上侧表面上，缸筒法兰的局部镦粗是在模具型腔内进行的，利用镦法兰垫板5垫在坯料上，冲头3下压镦法兰垫板5，靠镦法兰垫板5传递压力实现坯料镦法兰步骤，这一方法减少了自由锻工序，缩短了生产节点，且实验证明在同一火内完成镦粗和反挤压两道工序温降是不明显的。

所述下模2的缸筒凹模6高度小于工件10高度，设计的下模2高度低于工件10高度，让锻件沿上模1侧壁随行程向下挤压锻件上部逐步反挤到模口之上，这一发现是在动态模拟中得到启发后实施的，实验结果证明模拟与实际效果相近的。

Claims (10)

1.一种高压油缸反挤压成形工艺，其特征为：其步骤如下：

步骤一：下料按工艺尺寸要求锯料；

步骤二：加热：将坯料全功率加热到800℃后保温90min,然后再全功率加热到1180±10℃后保温90min；

步骤三：模具预热：模具加热至250～350℃；

步骤四：预镦坯料：在300MN液压机上对加热后的坯料进行锻造，锻出法兰，压力控制在2500吨，压下速度20～30mm/s；

步骤五：在300MN液压机上反挤压：通过分步反挤压工艺将工件挤压成形；

步骤六：热处理：将工件在加热炉内全功率加热到910±10℃后保温3.5h,然后出炉空气冷却；

步骤七：取试样；

步骤八：理化检验。

2.如权利要求1所述的一种高压油缸反挤压成形工艺，其特征是：步骤五中分五次逐步反挤压法兰坯料，每次压下量131mm,压力控制在2800吨，压下速度20～30mm/s。

3.如权利要求2所述的一种高压油缸反挤压成形工艺，其特征是：在步骤五中每次挤压后在工件与上模之间添加石墨混合粉，每压好一个工件后，立即冷却模具。

4.一种实现权利要求1所述的一种高压油缸反挤压成形工艺中用的反挤压模具，其特征是：包括上模(1)和下模(2)，其中：

上模下侧固定安装有冲头(3)，冲头下端圆周外侧面上形成一圈外凸的环形挤压带(4)；

下模上固设有垫板(5)，垫板上固设有缸筒凹模(6)，缸筒凹模内侧形成凹模型腔，下模上还固设于有一凹模外圈(7)，该凹模外圈紧密套设于缸筒凹模外侧，二者通过上端开口小于下端开口的锥形面接触，下模上还设有纵向能够升降的顶杆(8)，垫板上设有与缸筒凹模内侧型腔位置正对的穿孔，顶杆上端恰伸入到垫板的穿孔内，且顶杆上端恰能够与垫板上侧表面对齐形成凹模型腔下侧面，下模上还设有一卸料装置(9)，该卸料装置恰能够止挡于凹模型腔内的工件(10)正上方。

5.如权利要求4所述的一种反挤压模具，其特征是：所述冲头上的挤压带高度为0.5mm，宽度为30mm。

6.如权利要求4所述的一种反挤压模具，其特征是：所述卸料装置包括一枢接轴和一开口挡料框，所述枢接轴水平枢接于下模上侧面，该枢接轴与开口挡料框一侧的侧壁固定连接，该开口挡料框恰套设于工件外侧，且该开口挡料框与开口正对的侧壁能够止挡于工件正上方。

7.如权利要求4所述的一种反挤压模具，其特征是：所述下模的垫板上设有一凸台，该凸台恰伸入缸筒凹模内。

8.如权利要求4或7所述的一种反挤压模具，其特征是：所述缸筒凹模下侧面通过纵向和水平的定位键与垫板上侧面相连。

9.如权利要求4所述的一种反挤压模具，其特征是：所述还设有一镦法兰垫板，该镦法兰垫板能够完全覆盖设于工件上侧表面上。

10.如权利要求4所述的一种反挤压模具，其特征是：所述下模的缸筒凹模高度小于工件高度。