CN106914506A - 一种方窝轴头的制造模具及其制造方法 - Google Patents

一种方窝轴头的制造模具及其制造方法 Download PDF

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汪坤
杨朝霞
陈文辉
陈新生
张涛
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Abstract

本发明属于方窝轴头生产制造领域，特涉及一种方窝轴头的制造模具及其制造方法。本发明用预压模具和成型模具分两次进行挤压，其中预压模具的模垫上方设置预压下模和顶头，预压下模上方设置预压上模，预压模具的上托盘安装有压头，压头正对着预压上模的空腔处；成型模具的模垫上方设置成型下模和顶头，成型下模上方设置成型上模，成型模具的上托盘安装有成型压头，成型压头内部安装冲头，冲头的中心位置正对应成型上模的中心。本发明的方窝轴头经过加热、挤压、冷却、它的金属结构发生了变化，金属内部晶粒得到了细化，增强了金属的致密度，提高了零件的抗蚀能力，消除了铸造或拉拔而造成的缺陷。

Description

一种方窝轴头的制造模具及其制造方法
技术领域
本发明属于方窝轴头生产制造领域，特涉及一种方窝轴头的制造模具及其制造方法。
背景技术
方窝轴头是汽车驱动轿传动机构的主要部件之一，对汽车的性能和安全有着非常重要的作用，因此对方窝轴头的使用有着较高的技术要求。
方窝轴头属异形件，目前铸造后的方窝轴头毛坯在产品质量上易产生裂纹、夹杂、缩孔、缩松、表面气孔、粘砂等缺陷；铸件表面较粗糙，尺寸精密度低；铸造效率低，只适用于零件的基本成形及单件成产；且铸造对材料流动性等有一定要求，不适合所有材料都使用；劳动强度高，生产环境恶劣等缺点。
方窝轴头在重型车使用中承受着非常大的承载力，而铸造生产的方窝轴头的易破裂，严重影响了车辆的使用寿命。并且修理更换难度大、费时费力、费用高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种方窝轴头的制造模具及其制造方法，本发明用预压模具和成型模具分两次进行挤压，其中预压模具的模垫上方设置预压下模和顶头，预压下模上方设置预压上模，预压模具的上托盘安装有压头，压头正对着预压上模的空腔处；成型模具的模垫上方设置成型下模和顶头，成型下模上方设置成型上模，成型模具的上托盘安装有成型压头，成型压头内部安装冲头，冲头的中心位置正对应成型上模的中心。
本发明的技术方案是：一种方窝轴头的制造模具，包括预压模具和成型模具，预压模具和成型模具都包括机座(2)、压盖(3)、上托盘(43)、预压上模(5)、紧固螺栓(6)、模套(7)、顶头(9)、模垫(10)、支撑垫(11)，紧固螺栓(6)用于压盖(3)和机座(2)的固定连接，支撑垫(11)放置在机座(2)内侧，支撑垫(11)上方设置模套(7)和模垫(10)，其特征在于：所述的预压模具的模垫(10)上方设置预压下模(8)和顶头(9)，预压下模(8)上方设置预压上模(5)，预压模具的上托盘(43)安装有压头(4)，压头(4)正对着预压上模(5)的空腔处；所述的成型模具的模垫(10)上方设置成型下模(81)和顶头(9)，成型下模(81)上方设置成型上模(51)，成型模具的上托盘(43)安装有成型压头(42)，成型压头(42)内部安装冲头(41)，冲头(41)的中心位置正对应成型上模(51)的中心。
根据如上所述的方窝轴头的制造模具，其特征在于：所述的预压模具和成型模具还包括 工作平台(1)、地脚螺栓(12)，地脚螺栓(12)用于工作平台(1)和机座(2)的固定连接。
本发明还公开了一种方窝轴头的制造方法，具体包括以下步骤：
步骤1：选用高性能的合金钢；
步骤2：将原材料在中频炉加热，中频加热范围为:1100℃～1180℃；
步骤3：原材料在中频炉中加热足够的时间，以使材料温度在1100℃～1180℃之间；
步骤4：将加热后的原料放在如上所述的预压模具进行一道预压，压机吨位为1000T；
步骤5：快速将一道挤压后的坯料放入如上所述的成型模具中挤压成型，二道成型压缩的压机吨位为1200T。
本发明的压力机热挤压工件的优点在于：
一、性能好：用压力机热挤压的方窝轴头坯料，经过加热、挤压、冷却、它的金属结构发生了变化，金属内部晶粒得到了细化，增强了金属的致密度，提高了零件的抗蚀能力，消除了原来铸造或拉拔而造成的缺陷。毛坯在成型过程中受三向压应力，使零件内部晶体结构呈由内向外的全纤维金属流线和致密的金相组织，从而大幅度提高了方窝轴头的力学性能。
二、选材范围广：在材料的选择上可选用高性能的合金钢，确保材料调质后有良好的综合力学性能，有较高的抗疲劳极限和抗多次冲击能力，好的低温冲击韧性，可完全避免壳体因破裂而造成的损失。
三、使用寿命长：疲劳台架试验>130万次；金相组织>5级；工件的强度比铸件高；δb>880N/mm2；
四、材料消耗低：精确下料，工件重量标准统一。
五、废品率低：良品率可达到99.5％。
六、生产效率高、节省能源：使用压力机和中频加热，生产节拍快、产量高，可降低制造成本，适合大批量生产。
七、生产环境好、劳动强度低：干净、无尘，均达到环保要求。工序少而简单，大大地降低了员工的劳动强度。
附图标记说明：
图1为本发明预压模具的结构示意图；
图2为本发明成型模具的结构示意图；
图3为一道挤压后坯料的结构图；
图4为成型上模左视图；
图4-1为成型上模沿图4中A—A向的剖视图；
图5为成型下模剖视图；
图6为成型压头剖视图；
图6-1为成型压头左视图；
图7为冲头的结构示意图；
图8为毛坯剖视图示意图；
图8-1为毛坯右视图。
附图1标号说明：工作平台1、机座2、压盖3、压头4、上托盘43、预压上模5、紧固螺栓6、模套7、预压下模8、顶头9、模垫10、支撑垫11、地脚螺栓12。
附图2标号说明：工作平台1、机座2、压盖3、冲头41、成型压头42、上托盘43、成型上模51、紧固螺栓6、模套7、成型下模81、顶头9、模垫10、支撑垫11、地脚螺栓12、成型坯料13。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，本发明的方窝轴头的制造模具包括预压模具和成型模具，预压模具和成型模具都包括工作平台1、机座2、压盖3、上托盘43、预压上模5、紧固螺栓6、模套7、顶头9、模垫10、支撑垫11、地脚螺栓12，地脚螺栓12用于工作平台1和机座2的固定连接，紧固螺栓6用于压盖3和机座2的固定连接，支撑垫11放置在机座2内侧，支撑垫11上方设置模套7、模垫10。
如图1所示，本发明预压模具的模垫10上方设置预压下模8和顶头9，预压下模8上方设置预压上模5。如一道挤压后坯料的结构图如图3所示，则本发明的预压上模5内腔直径为140.1mm、高为95mm的上模，预压下模8内腔尺寸与图3中的尺寸按照本领域常规设计即可，即内腔尺寸与图3中的尺寸相适或误差在几个毫米范围内应即可。预压模具的上托盘43安装有压头4，压头4正对着预压上模5的空腔处，如制造图3中的一道挤压毛坯，则压头4的直径最好控制在140mm左右。
如图2所示，本发明成型模具的模垫10上方设置成型下模81和顶头9，成型下模81上方设置成型上模51。成型模具的上托盘43安装有成型压头42，成型压头42内部安装冲头41，冲头41的中心位置正对应成型上模51的中心。为了压制成图8、图8-1所述的方窝轴头毛坯，本发明的成型下模81、顶头9、成型上模51、成型压头42、冲头41的结构尺寸设计如图2至图7所示。
本发明中，所以模具的结构尺寸只做示例，本领域人员可以根据本发明所提供的方法针 对不同结构形式的方窝轴头改变具体尺寸参数。
本发明还公开了一种方窝轴头的制造方法，以制造大端方形尺寸149.5mm，外锥长度 孔深258.5mm，小端尺寸φ67mm×69.5,全长439mm，中径尺寸φ115mm，中径锥长85.6mm的方窝轴头为例，对方窝轴头的制造方法，具体包括以下步骤：
步骤1：材料的选择，本发明选用20Mn2合金结构钢，下料长度为
步骤2：将原材料在中频炉加热，中频炉功率可选择500KW～1000KW，中频加热范围为:1100℃～1180℃，其温度范围通过红外线测温仪监测；
步骤3：原材料在中频炉中加热足够的时间，以使材料温度在1100℃～1180℃之间，具体来说，不同棒料的外径和长短确定不同型号壳体的加热时间，棒料的外径越大和长度越长所需要加热的时间也越长；本发明中加热时间为92秒/节；
步骤4：将加热后的原料放在上面所述的预压模具进行一道预压，压机吨位为1000T，一道预压后坯料的结构示意图如图3所示；
步骤5：快速将一道挤压后的坯料用吊钳等方式放入如上所述的成型模具中挤压成型，二道成型压缩的压机吨位为1200T，压缩后的工件结构如图8、图8-1所示。

Claims (3)

1.一种方窝轴头的制造模具，包括预压模具和成型模具，预压模具和成型模具都包括机座(2)、压盖(3)、上托盘(43)、预压上模(5)、紧固螺栓(6)、模套(7)、顶头(9)、模垫(10)、支撑垫(11)，紧固螺栓(6)用于压盖(3)和机座(2)的固定连接，支撑垫(11)放置在机座(2)内侧，支撑垫(11)上方设置模套(7)和模垫(10)，其特征在于：所述的预压模具的模垫(10)上方设置预压下模(8)和顶头(9)，预压下模(8)上方设置预压上模(5)，预压模具的上托盘(43)安装有压头(4)，压头(4)正对着预压上模(5)的空腔处；所述的成型模具的模垫(10)上方设置成型下模(81)和顶头(9)，成型下模(81)上方设置成型上模(51)，成型模具的上托盘(43)安装有成型压头(42)，成型压头(42)内部安装冲头(41)，冲头(41)的中心位置正对应成型上模(51)的中心。
2.根据权利要求1所述的方窝轴头的制造模具，其特征在于：所述的预压模具和成型模具还包括工作平台(1)、地脚螺栓(12)，地脚螺栓(12)用于工作平台(1)和机座(2)的固定连接。
3.一种方窝轴头的制造方法，具体包括以下步骤：
步骤1：选用高性能的合金钢；
步骤2：将原材料在中频炉加热，中频加热范围为:1100℃～1180℃；
步骤3：原材料在中频炉中加热足够的时间，以使材料温度在1100℃～1180℃之间；
步骤4：将加热后的原料放在权利要求1或2所述的预压模具进行一道预压，压机吨位为1000T；
步骤5：快速将一道挤压后的坯料放入权利要求1或2所述的成型模具中挤压成型，二道成型压缩的压机吨位为1200T。
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