CN109773112B - 一种镦头复合模具及镦头件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镦头复合模具及镦头件的制造方法，镦头复合模具包括顶杆和自上至下依次设置的上模、下模、垫块和导向块，其中上模中设置有上模型腔，下模中设置有下模型腔与成型孔；垫块和导向块中分别开设有顶出孔和导向孔，成型孔、导向孔和顶出孔同轴设置；上模固定在上模座中，下模、垫块、导向块安装在下模座的工作孔内；顶杆上部位于导向块中的导向孔中；下模座下部设置有用于顶起或下拉顶杆的顶出转接座。上模和下模分体设计，较原设计镦头件的形状更容易出模、充满、反向毛刺小、型腔内拉伤缺陷容易消除。该发明解决了镦头件头部结构复杂成形问题，改善了顶出过程杆部弯曲问题。通过采用封闭式设计，提高了材料利用率。

Description

一种镦头复合模具及镦头件的制造方法

技术领域

本发明属于零件的成型技术领域，具体涉及一种镦头复合模具及镦头件的制造方法。

背景技术

航空发动机精锻叶片制坯多采用挤杆、镦头工艺，镦头件的模具榫头型腔较深而且结构复杂，镦头成形难度大。采用传统方式挤压成型在阴模内成型，具有以下缺点：1）阴模型腔较深加工难度大，使用时型腔内拉伤缺陷难消除；2）在生产过程中，受分模面影响，头部无法实现精准成形，影响后工序锻造质量；3）制坯件缺陷不易返修，模具寿命低；4）无法形成细长杆、时常出现镦头件榫头边缘和棱角未充满的缺陷，杆部弯曲严重；5）产生较大的反向毛刺，材料利用率仅为60%；6）出现上模与下模安装方向错误的问题；传统设计仅适用于型腔沿深度方向横截面的面积逐渐减小的零件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种镦头复合模具及镦头件的制造方法，通过带型腔的上模和整体式下模型腔的组合设计，采用上模型腔设计解决阴模型腔太深和杆部弯曲问题，解决深型腔内表面拉伤缺陷消除的问题。

为达到上述目的，本发明所述的一种镦头复合模具包括顶杆和自上至下依次设置的上模、下模、垫块和导向块，其中上模中设置有上模型腔，下模中设置有下模型腔与成型孔；垫块中开设有顶出孔，导向块中分别开设有导向孔，成型孔、导向孔和顶出孔同轴设置，上模型腔、下模型腔以及成型孔用于镦头件成型；上模固定在上模座中，下模、垫块、导向块安装在下模座的工作孔内；顶杆上部位于导向块中的导向孔中。

进一步的，上模与下模之间的间隙为0.05-0.08mm。

进一步的，顶杆的直径D1、成型孔直径D2，顶出孔直径D3以及导向孔直径D4的关系为D1＜D2＜D3＜D4。

进一步的，导向孔与顶杆单面间隙为0. 40～0.90mm，顶出孔与顶杆的单面间隙为0.20～0.5mm，顶杆与成型孔下部单边间隙0.10～0.30mm。

进一步的，上模和下模侧面分别设置有上模对准槽和下模对准槽，上模对准槽位于下模对准槽正上方。

进一步的，其中工作孔为台阶孔，下模座下部设置有用于顶起或下拉顶杆的顶出转接座。

进一步的，成型孔下端、顶出孔上下两端以及导向孔的上端均设置有倒角。

进一步的，导向孔下端开设有喇叭口。

进一步的，顶杆上部侧面沿其轴线的垂直方向开设两个相对设置的夹持槽。

基于上述的一种镦头复合模具的镦头件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、对坯料、下模座与下模进行加热；

步骤2、将加热后的坯件的下部放入下模型腔中；

步骤3、将上模落下使坯料上部伸入上模型腔中，并继续下落，使坯料变形，成型镦头件头部与杆部得到镦头件。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，将结构复杂的镦头型腔按上模和下模分体设计，将原一个型腔设计更改改为上下两个型腔设计，减小了单个型腔深度，可以实现中间大两头小的形状的零件成型。通过采用上模与下模之间的小间隙设计，消除了产生毛边的情况，提高了材料利用率。较原设计镦头件的形状更容易出模、充满、反向毛刺小、型腔内拉伤缺陷容易消除。解决了镦头件头部结构复杂成形问题，改善了顶出过程杆部弯曲问题。

进一步的，当顶杆伸入顶出孔中时，顶出孔与顶杆的单面间隙小于导向孔与顶杆单面间隙，小间隙防止了金属进入顶杆与顶出孔之间的间隙，防止出模抱死现象。

进一步的，采用成型孔、顶出孔、导向孔与顶杆间的阶梯式间隙设计，解决了出模难的问题。

导向孔下端设计喇叭口，喇叭口的斜度为5度-30度，防止顶杆过短，进入导向孔干涉。

进一步的，上模和下模侧面分别设置有上模对准槽和下模对准槽，上模对准槽位于下模对准槽正上方。在上模与下模配合的过程中增加了安装对准槽设计，减小了安装方向错误的发生几率。

进一步的，顶杆上部侧面沿其轴线的垂直方向开设两个相对设置的夹持槽，有利于使用扳手拆卸顶杆。

基于上述一种镦头复合模具的镦头件的制造方法，利用上述模具进行镦头件成型，操作方便，产品质量高。

附图说明

图1为铝合金制坯用镦头组合模示意图；

图2为铝合金制坯用镦头组合模与模座连接示意图；

图3为镦头件结构示意图；

图4为铝合金制坯用镦头组合模型腔示意图；

图5为铝合金制坯用镦头组合模型腔示意图；

附图中：1-上模；2-下模；3-垫块；4-导向块；5-顶杆；51-夹持槽，-6-上模座，7-下模座，8-顶出转接座，9-镦头件，91-镦头件榫头；92-镦头件杆部；11-上模型腔，12-上模对准槽，21-下模型腔，22-下模对准槽，23-成型孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图2，一种镦头复合模具包括自上至下依次设置的上模1、下模2、垫块3、导向块4和顶杆5，上述五个部件围成闭合腔体。上模1、下模2、垫块3、导向块4和顶杆5均为圆柱形，其中上模1中设置有上模型腔11，下模2中设置有下模型腔21和成型孔23，下模型腔21和成型孔23光滑过渡，垫块3中开设有顶出孔，导向块4中开设有导向孔，成型孔23、顶出孔和导向孔同轴设置，上模型腔11和下模型腔21用于镦头件9成型。

本发明采用封闭式设计，上模1固定在上模座6中，下模2、垫块3、导向块4和顶杆5均放置在下模座7的工作孔内，下模2外廓设计有挂模台，其中工作孔为台阶孔，导向块4为台阶轴，导向块4的台阶面（即承力面）和工作孔的台阶面贴合，上模座带动上模向下运动后，上模1与下模2闭合后，上模1与下模2之间间隙为0.05-0.08mm，无毛边产生，镦头成型材料利用率达可98%以上。上模座6位于下模座7正上方，下模座7下部设置有用于连接顶杆5的顶出转接座8。顶出转接座8上端开设有用于和顶杆配合的螺纹孔，与顶杆5通过螺纹装配。顶出转接座8为丝杠升降机。

上模1中设置有上模型腔11，上模型腔11可以是圆形、椭圆、或不规则形状，腔沿深度方向自上向下横截面面积增大。型腔的形状和镦头件9相同，当原材料放在型腔中进行加工后，可形成镦头件9。

参照图4和图5，上模1与下模2配合，上模1与下模2在上下同一位置分别设置有上模对准槽12和下模对准槽22，上模对准槽12和下模对准槽22形状和方位均相同，可以是矩形、圆形或刻线等。

上模座6和下模座7将镦头模具包围在内，并用温控仪进行加热和温度控制，上、下模座7中均设置有温控仪，下模座7底部设计有圆形的顶出开孔。顶出转接座8穿入顶出开孔中，用于带动顶杆5向上或向下运动。

顶杆5的直径D1、成型孔直径D2，顶出孔直径D3，导向孔直径D4的关系为D1＜D2＜D3＜D4。垫块3置于下模2下方，成型孔23下端、顶出孔上下两端以及导向孔的上端均设置有倒角，顶出孔与顶杆5单面间隙为0.30mm，垫块3的高度可以调整，可以为多个垫块组合。

导向块4置于垫块3下方，导向块4中间设计有导向孔，顶杆5处于下限位时，顶杆5进入导向孔内，导向孔与顶杆5单面间隙0.80mm。导向孔下端开设有喇叭口，喇叭口的锥面与铅锤线的夹角为5°-30°。

顶杆5上部侧面沿其轴线的垂直方向开设两个相对设置的夹持槽51，夹持槽51的底面尺寸为10mm×10mm，有利于使用扳手拆卸。

参照图3，镦头件9包括镦头件榫头91和镦头件杆部92。

基于上述镦头复合模具的镦头件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、对坯料加热，对下模座与下模加热，其中坯料加热温度与材料种类有关。铝合金440摄氏度、钛合金940摄氏度等；

步骤2、选取制坯件或棒料，将其下部放入下模型腔中；

步骤3、将上模落下使坯料上部伸入上模型腔11中，并继续下落，使坯料变形，成型头部与杆部得到镦头件9；

步骤4、抬起上模；

步骤5、镦头件成型后1-3秒，顶杆5开始向上运动，先从导向块4中进入垫块3中，再从垫块3中进入下模成型孔中，当顶杆5运动至下模成型孔23中时，镦头件9已移动至下模型腔口部；

步骤6、使用钳子取出镦头件9。

相比与传统方式，本发明可将成形后制的坯件顶出力减少80%以上，有利于提高顶出机构的寿命，降低制坯件被顶弯的风险，提高制坯件的合格率。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种镦头复合模具，其特征在于，包括顶杆（5）和自上至下依次设置的上模（1）、下模（2）、垫块（3）和导向块（4），其中上模（1）中设置有上模型腔（11），下模（2）中设置有下模型腔（21）与成型孔（23）；垫块（3）中开设有顶出孔，导向块（4）中开设有导向孔，所述成型孔（23）、所述导向孔和所述顶出孔同轴设置，所述上模型腔（11）、所述下模型腔（21）以及成型孔（23）用于镦头件（9）成型；

所述上模（1）固定在上模座（6）中，下模（2）、垫块（3）、导向块（4）安装在下模座（7）的工作孔内；所述顶杆（5）上部位于导向块（4）中的导向孔中；

所述成型孔直径D2，所述顶出孔直径D3以及所述导向孔直径D4的关系为D1＜D2＜D3＜D4；

所述导向孔与顶杆（5）单面间隙为0. 40 mm～0.90mm，所述顶出孔与顶杆（5）的单面间隙为0.20～0.5mm，所述顶杆（5）与成型孔（23）下部单边间隙0.10 mm～0.30mm；

所述上模（1）和下模（2）侧面分别设置有上模对准槽（12）和下模对准槽（22），所述上模对准槽（12）位于所述下模对准槽（22）正上方。

2.根据权利要求1所述的一种镦头复合模具，其特征在于，所述上模（1）与下模（2）之间的间隙为0.05 mm -0.08mm。

3.根据权利要求1所述的一种镦头复合模具，其特征在于，其中工作孔为台阶孔，所述下模座（7）下部设置有用于顶起或下拉顶杆（5）的顶出转接座（8）。

4.根据权利要求1所述的一种镦头复合模具，其特征在于，所述成型孔（23）下端、顶出孔上下两端以及导向孔的上端均设置有倒角。

5.根据权利要求1所述的一种镦头复合模具，其特征在于，所述导向孔下端开设有喇叭口。

6.根据权利要求1所述的一种镦头复合模具，其特征在于，所述顶杆（5）上部侧面沿其轴线的垂直方向开设两个相对设置的夹持槽（51）。

7.基于权利要求1所述的一种镦头复合模具的镦头件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、对坯料、下模座与下模进行加热至150-250摄氏度；

步骤2、将加热后的坯件的下部放入下模型腔中；

步骤3、将上模（1）落下使坯料上部伸入上模型腔（11）中，并继续下落，使坯料变形，成型镦头件头部与杆部得到镦头件（9）；

步骤4、抬起上模；

步骤5、镦头件成型后1-3秒，顶杆（5）开始向上运动，先从导向块（4）中进入垫块（3）中，再从垫块（3）中进入下模成型孔中，当顶杆（5）运动至下模成型孔（23）中时，镦头件（9）已移动至下模型腔口部；

步骤6、取出镦头件（9）。

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