CN110170609B - 带法兰球笼外套精密塑性成形工艺及模具 - Google Patents

带法兰球笼外套精密塑性成形工艺及模具 Download PDF

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Abstract

一种带法兰球笼外套精密塑性成形工艺及模具，所述工艺步骤如下；（1）下料工序：根据锻件体积、烧损情况计算下料规格尺寸，采用锯床或高速圆盘锯下料；（2）加热工序：将下好的棒料放置中频感应炉加热至1100～1200℃的锻造温度；（3）去氧化皮工序：将中频感应炉加热后的棒料通过高压水去氧化皮设备，去除热棒料表面氧化皮，提高最终锻件产品外观质量和提高模具寿命；（4）多向精密锻造工序：将去氧化皮的棒料水平放置可分凹模多向压机中进行上下合模、左右挤压锻造、开模、顶出等操作；（5）冲孔工序：将多向锻造带法兰外套球笼中间部位连皮冲裁掉。

Description

带法兰球笼外套精密塑性成形工艺及模具
技术领域
本发明涉及一种带法兰球笼外套精密塑性成形工艺及模具，属于金属件压力加工和模具设计领域。
背景技术
汽车等速万向节是驱动车力矩传递的关键部件之一，其工作时承受极其复杂的交变载荷，对球笼外套零件性能提出较高要求。
带法兰球笼外套（参加图1）由于在中间部位存在“细脖子”瓶颈且中间为通孔形状，采用普通单向锻造存在金属流动困难和出模问题。而目前汽车带法兰球笼外套一般采用胎膜锻造，劳动强度大，工况条件恶劣，且产品加工余量大，浪费材料和增加机加工成本。
多向液压机的最大特点是在一个工位上工作压力具有多个方向，可以大大增加锻造工艺灵活性。多向模锻工艺是将加热的坯料放置到多向液压机上，通过可分模具闭合，然后经过挤压或穿孔，获得多向孔穴类锻件的一种新工艺。多向精密塑性成形工艺可以弥补上述单向挤压不足，而目前采用多向精密锻造成形工艺生产带法兰球笼外套在国内未见文献报道。借助多向精密成形工艺生产该外套锻件产品（参加图2），具备节材、高效、降本优点。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中所存在不足之处而提出一种节材、高效、低耗的带法兰球笼外套多向精密锻造成形工艺。
本发明的另一个目的是提供一种能够实现带法兰球笼外套多向精密锻造成形工艺的模具结构，该多向模具结构简单、换模方便、产品尺寸稳定、冲头模具可多次修复使用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的带法兰球笼外套精密塑性成形工艺为：下料—加热—高压水去氧化皮—多向模锻—冲孔；具体步骤如下；
（1）下料工序：根据锻件体积、烧损情况计算下料规格尺寸，采用锯床或高速圆盘锯下料；
（2）加热工序：将下好的棒料放置中频感应炉加热至1100～1200℃的锻造温度；
（3）去氧化皮工序：将中频感应炉加热后的棒料通过高压水去氧化皮设备，去除热棒料表面氧化皮，提高最终锻件产品外观质量和提高模具寿命；
（4）多向精密锻造工序：将去氧化皮的棒料水平放置可分凹模多向压机中进行上下合模、左右等压挤压锻造、开模、顶出等操作；
（5）冲孔工序：将多向锻造带法兰球笼外套中间部位连皮冲裁掉。
本发明的模具为可分凹模多向模具，它包括具备向下运动合模和向上运动开模上凹模组件、下凹模组件、具备左右向内挤压和退回功能左冲头组件和右冲头组件、以及顶出组件；
所述上凹模组件包括与多向压机主缸连接的上凹模座、通过若干个固定块以及连接螺栓依次压装在上凹模座半圆凹槽中的上左冲头导向套、上凹模芯和上右冲头导向套；
所述下凹模组件包括与多向压机下横梁固定连接的下凹模座、通过若干个固定块以及连接螺栓依次压装在下凹模座半圆凹槽中的下左冲头导向套、下凹模芯和下右冲头导向套；在下凹模座前后模壁的中间部位分别安装一个用于避免上凹模组件和下凹模组件合模时错模的方键；
所述左冲头组件包括左冲头接块、左冲头、左冲头压块、左冲头限位板，其中：左冲头接块和左冲头通过T形槽、左冲头压块、螺栓紧固连接（此连接方式不仅安全可靠且拆装方便），在左冲头接块上套装有左冲头限位板，左冲头组件与驱动左冲头水平运动的多向压机左水平缸连接；
所述右冲头组件包括右冲头接块、右冲头、右冲头压块、右冲头限位板，其中：右冲头接块和右冲头通过T形槽、右冲头压块、螺栓紧固连接（此连接方式不仅安全可靠且拆装方便），在右冲头接块上套装有右冲头限位板，右冲头组件与驱动右冲头水平运动的多向压机右水平缸连接；
所述顶出组件包括至少两根套装有回位弹簧的顶杆；所述顶杆设置在下凹模座底部加工出的竖直通孔内，顶杆的上端分别延伸至下凹模芯上加工出的与顶杆数量、位置相同的用于穿装顶杆的通孔内；锻件成形完毕后，顶杆顶出锻件，弹簧压缩，锻件取走后，顶出缸回程，弹簧回复使顶杆强制退回。
本发明中所述上凹模芯、下凹模芯、左冲头和右冲头根据带法兰球笼外套热锻件图设计制造；上凹模组件和下凹模组件合模后，保证左、右冲头分别与上左冲头导向套、上凹模芯和上右冲头导向套以及下左冲头导向套、下凹模芯和下右冲头导向套存在单边0.5-0.7mm的间隙。其目的是确保冲头可自由左右运动，同时避免锻造出现飞边。通过控制左冲头和右冲头初始位置，保证带法兰球笼外套棒料放置合理、材料分配准确、使锻件充填饱满。
本发明中所述的左冲头限位板和右冲头限位板作用如下：当左冲头和右冲头等压向内挤压时，通过左冲头限位板和右冲头限位板的刚性限位保证锻件尺寸准确；同时当冲头端面磨损或坍塌后，可通过加工冲头端面和更换限位板厚度，能够使冲头多次修复使用，可大大提高模具使用寿命，降低模具成本。
本发明的有益效果如下：
1、本发明工艺方法为多向精密塑性成形工艺，属于无飞边锻造工艺，可节约金属材料，提高材料利用率，同时锻件产品余量小，降低后续机加工成本。
2、本发明成形工艺简单易于操作，便于实现自动化，降低劳动强度。
3、本发明模具结构简单，换模方便、产品尺寸稳定、冲头模具可多次修复使用。
附图说明
图1是带法兰球笼外套零件三维图。
图2是带法兰球笼外套锻件三维图。
图3是带法兰球笼外套锻件成形工艺示意图。
图4是本发明模具的正视剖视图。
图5是图4的俯剖图。
图6是图4的A部分放大图。
图7是图4的B部分放大图。
图中序号：1、下凹模座，2、左冲头限位板，3、左冲头接块，4、左冲头，5、左冲头压块， 6、上左冲头导向套，601、下左冲头导向套，7、上凹模座，8、上凹模芯，9、上右冲头导向套，901、下右冲头导向套，10、右冲头限位板，11、右冲头接块，12、右冲头，13、下凹模芯，14、弹簧，15、顶杆，16、固定块，17、方键。
具体实施方式
本发明将结合实例（附图）作进一步详细描述：
如图1-3所示，本发明的带法兰球笼外套精密塑性成形工艺为：下料—加热—高压水去氧化皮—多向模锻—冲孔；具体步骤如下；
（1）下料工序：根据锻件体积、烧损情况计算下料规格尺寸，采用锯床或高速圆盘锯下料；
（2）加热工序：将下好的棒料放置中频感应炉加热至1100～1200℃的锻造温度；
（3）去氧化皮工序：将中频感应炉加热后的棒料通过高压水去氧化皮设备，去除热棒料表面氧化皮，提高最终锻件产品外观质量和提高模具寿命；
（4）多向精密锻造工序：将去氧化皮的棒料水平放置可分凹模多向压机中进行上下合模、左右等压挤压锻造、开模、顶出等操作；
（5）冲孔工序：将多向锻造带法兰球笼外套中间部位连皮冲裁掉。
如图4、5所示，本发明的模具为可分凹模多向模具包括具备向下运动合模和向上运动开模上凹模组件、下凹模组件、具备左右向内挤压和退回功能左冲头组件和右冲头组件、以及顶出组件；
所述上凹模组件包括与多向压机主缸连接的上凹模座7、通过若干个固定块16以及连接螺栓依次压装在上凹模座7半圆凹槽中的上左冲头导向套6、上凹模芯8和上右冲头导向套9；
所述下凹模组件包括与多向压机下横梁固定连接的下凹模座1、通过若干个固定块16以及连接螺栓依次压装在下凹模座1半圆凹槽中的下左冲头导向套601、下凹模芯13和下右冲头导向套901；在下凹模座1前后模壁的中间部位分别安装一个用于避免上凹模组件和下凹模组件合模时错模的方键17；
所述左冲头组件包括左冲头接块3、左冲头4、左冲头压块5、左冲头限位板2，其中：左冲头接块3和左冲头4通过T形槽、左冲头压块5、螺栓紧固连接（此连接方式不仅安全可靠且拆装方便），在左冲头接块3上套装有左冲头限位板2，左冲头组件与驱动左冲头水平运动的多向压机左水平缸连接；
所述右冲头组件包括右冲头接块11、右冲头12、右冲头压块、右冲头限位板10，其中：右冲头接块11和右冲头12通过T形槽、右冲头压块、螺栓紧固连接（此连接方式不仅安全可靠且拆装方便），在右冲头接块11上套装有右冲头限位板10，右冲头组件与驱动右冲头水平运动的多向压机右水平缸连接；
所述顶出组件包括至少两根套装有回位弹簧14的顶杆15；所述顶杆15设置在下凹模座1底部加工出的竖直通孔内，顶杆15的上端分别延伸至下凹模芯13上加工出的与顶杆数量、位置相同的用于穿装顶杆的通孔内；锻件成形完毕后，顶杆15顶出锻件，弹簧14压缩，锻件取走后，顶出缸回程，弹簧14回复使顶杆15强制退回。
本发明中所述上凹模芯8、下凹模芯13、左冲头4和右冲头12根据带法兰球笼外套热锻件图设计制造；上凹模组件和下凹模组件合模后，保证左、右冲头(4、12)分别与上左冲头导向套6、上凹模芯8和上右冲头导向套9以及下左冲头导向套601、下凹模芯13和下右冲头导向套901存在单边0.5-0.7mm的间隙（间隙位置参考图6和图7）。其目的是确保冲头可自由左右运动，同时避免锻造出现飞边。通过控制左冲头4和右冲头12初始位置，保证带法兰球笼外套棒料放置合理、材料分配准确、使锻件充填饱满。
本发明中所述的左冲头限位板2和右冲头限位板10作用如下：当左冲头4和右冲头12等压向内挤压时，通过左冲头限位板2和右冲头限位板10的刚性限位保证锻件尺寸准确；同时当冲头端面磨损或坍塌后，可通过加工冲头端面和更换限位板厚度，能够使冲头多次修复使用，可大大提高模具使用寿命，降低模具成本。

Claims (1)

1.一种带法兰球笼外套精密塑性成形工艺，其特征在于：所述工艺步骤如下；
（1）下料工序：根据锻件体积、烧损情况计算下料规格尺寸，采用锯床下料；
（2）加热工序：将下好的棒料放置中频感应炉加热至1100～1200℃的锻造温度；
（3）去氧化皮工序：将中频感应炉加热后的棒料通过高压水去氧化皮设备，去除热棒料表面氧化皮，提高最终锻件产品外观质量和提高模具寿命；
（4）多向精密锻造工序：将去氧化皮的棒料水平放置可分凹模多向压机中进行上下合模、左右挤压锻造、开模、顶出操作；模具包括具备向下运动合模和向上运动开模的上凹模组件、下凹模组件、具备左右向内挤压和退回功能左冲头组件和右冲头组件、以及顶出组件；其中所述上凹模组件包括与多向压机主缸连接的上凹模座、通过若干个固定块以及连接螺栓依次压装在上凹模座半圆凹槽中的上左冲头导向套、上凹模芯和上右冲头导向套；所述下凹模组件包括与多向压机下横梁固定连接的下凹模座、通过若干个固定块以及连接螺栓依次压装在下凹模座半圆凹槽中的下左冲头导向套、下凹模芯和下右冲头导向套；在下凹模座前后模壁的中间部位分别安装一个用于避免上凹模组件和下凹模组件合模时错模的方键；所述左冲头组件包括左冲头接块、左冲头、左冲头压块、左冲头限位板，其中：左冲头接块和左冲头通过T形槽、左冲头压块、螺栓紧固连接，在左冲头接块上套装有左冲头限位板，左冲头组件与驱动左冲头水平运动的多向压机左水平缸连接；所述右冲头组件包括右冲头接块、右冲头、右冲头压块、右冲头限位板，其中：右冲头接块和右冲头通过T形槽、右冲头压块、螺栓紧固连接，在右冲头接块上套装有右冲头限位板，右冲头组件与驱动右冲头水平运动的多向压机右水平缸连接；所述顶出组件包括至少两根套装有回位弹簧的顶杆；所述顶杆设置在下凹模座底部加工出的竖直通孔内，顶杆的上端分别延伸至下凹模芯上加工出的与顶杆数量、位置相同的用于穿装顶杆的通孔内；所述上凹模芯、下凹模芯、左冲头和右冲头根据带法兰球笼外套热锻件图设计制造；上凹模组件和下凹模组件合模后，保证左、右冲头分别与上左冲头导向套、上凹模芯和上右冲头导向套以及下左冲头导向套、下凹模芯和下右冲头导向套存在单边0.5-0.7mm的间隙；
（5）冲孔工序：将多向锻造带法兰球笼外套中间部位连皮冲裁掉。
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