CN110479939A - 一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，包括凸模组件、浮动型腔组件以及模座组件，浮动型腔组件装设于模座组件上，凸模组件位于浮动型腔组件上方，坯料置于浮动型腔内，由凸模组件将坯料挤压成形，浮动型腔通过升降结构装设于模座组件上，可在凸模组件向下挤压的同时向下移动。在坯料与浮动型腔内壁之间摩擦力的作用下，浮动模腔向下移动，坯料与浮动型腔内壁之间的摩擦力不形成锻造载荷阻力，这样坯料和浮动模腔之间没有相对运动，预锻变形载荷仅为坯料变形力，从而大大降低了设备吨位。

Description

一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具

技术领域

本发明涉及锻造设备，尤其涉及一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具。

背景技术

锻造技术广泛应用于机械、冶金、造船、航天以及其它许多领域，在国民经济中占有非常重要的地位。锻造的生产能力和技术是衡量一个国家装备制造业发展水平的重要标志。

船用曲轴作为船用柴油主机的关键部件，对船舶的安全起着至关重要的作用。曲轴作为船用发动机的关键部件，被誉为船用柴油机的“心脏”。它是将柴油机各汽缸发出的能量汇集起来，再以回转运动的形式传递给螺旋桨来推动船舶前进。曲轴的形状复杂，重量大、加工精度要求高、制造技术要求非常严格，所以从某种程度上讲，曲轴的制造能力反映了一个国家的造船工业水平。

在柴油机运转中，曲轴将受到大载荷又是周期性变化的扭转、弯曲和压缩等各种应力的作用。在这些载荷的作用下，曲轴可能发生扭转和弯曲变形，以及疲劳裂纹和折断等损坏事故。曲轴的寿命直接关系到柴油机总的使用时间，一旦损坏往往会造成十分严重的后果，使船舶丧失推动力。由于曲轴对船舶的安全起着至关重要的作用，在设计大型船用曲轴时就要求与船舶寿命相等，终身免维护，使用期限一般在二、三十年以上。船舶的不断大型化，超长冲程趋势下，柴油机参数不断提高，对曲轴的服役提出了更高的性能要求。

现有一种曲拐锻造模具，其包括压挤凸模部分、固定模腔和模座三部分，压挤凸模部分主要包括压实凸模、挤压凸模和水平气缸；固定模腔部分主要包括内套筒和外套筒，内套筒主要由两块长锥板和两块短锥板组成；模座主要部分包括凹模、底座和垂直气缸，凹模固定在底座上。开始工作时，活动横梁带动压实凸模下行，压实凸模对坯料进行施压，在坯料镦粗变形过程中，由于固定模腔是固定不动的，坯料和模腔之间有相对运动，在坯料和固定模腔侧壁间产生摩擦力，形成很大的锻造阻力，从而大大地增加了总载荷，不但加大了设备吨位，而且也加快了模具磨损。因此，有必要对这种曲拐锻造模具进行结构优化，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，以提升工作效率。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，包括凸模组件、浮动型腔组件以及模座组件，浮动型腔组件装设于模座组件上，凸模组件位于浮动型腔组件上方，坯料置于浮动型腔内，由凸模组件将坯料挤压成形，浮动型腔通过升降结构装设于模座组件上，可在凸模组件向下挤压的同时向下移动。

浮动型腔组件包括外套筒，外套筒通过一组垂直气缸装设于模座组件上，垂直气缸的缸体固定于模座组件顶部，其活塞杆末端连接于外套筒底部，凸模组件向下挤压时活塞杆向下回缩；

浮动型腔组件还包括内套筒，内套筒装设于外套筒中，外套筒中具有倒锥形内壁面，内套筒具有与之适配的倒锥形外壁面，内套筒的内壁还装设有导筒，坯料外壁与导筒的内壁抵合。

内套筒由两块长锥板和两块短锥板组成，导筒由长导板和短导板组成。

内套筒顶端向外套筒上方伸出，其末端具有缘边，缘边向内套筒外侧凸出，内套筒末端还装设有固定板，该固定板中开设有与缘边适配的安装口，固定板顶面装设有压板，由压板将固定板以及缘边固定连接。

固定板边缘装设有一组起吊环。

模座组件包括底座，该底座顶部固定有凹模，凹模与浮动型腔组件位置对应，其顶端伸入导筒内部，垂直气缸的缸体固定于底座上。

凸模组件包括上连接板，上连接板通过螺栓以及键固定在自由锻造液压机活动横梁上，上连接板底部装设有水平气缸与滑轨，水平气缸的缸体固定于上连接板底部，其活塞杆末端与滑轨相连，由水平气缸带动滑轨沿水平方向移动；

凸模组件还包括预锻凸模与挤压凸模，预锻凸模及挤压凸模通过压块固定于滑轨底部，可随滑轨移动至浮动型腔组件上方。

上连接板底部装设有一对滑板，滑板之间相互平行，各滑板内壁形成倒锥形限位面，滑轨的外壁面与该限位面形状适配，使滑轨可在滑板之间滑动。

上连接板底部固定有垫板，该垫板位于滑板之间，滑轨的顶面固定有导板，导板与滑板贴合，并可沿滑板滑动。

自由锻造液压机活动横梁带动预锻挤压凸模部分上下运动，水平气缸实现预锻凸模和挤压凸模的工作位置互换，垂直气缸带动浮动型腔下行和上行，移动工作台带动浮动型腔和模座两部分从液压机工作位置移进移出，在此过程中，实现了曲拐曲臂和曲拐颈的成形。

开始工作时，首先上预锻挤压凸模部分由活动横梁带动上升；浮动型腔和模座部分由移动工作台带动从液压机工作位置移出，垂直气缸下腔进气使浮动型腔到工作位置，将曲拐毛坯放入浮动型腔，然后移动工作台带动曲拐毛坯、浮动型腔和模座部分回到液压机下工作位置；这时水平气缸工作，推动滑板在滑轨内移动，使预锻凸模进入工作位置，此时，活动横梁带动上预锻挤压凸模部分下行，预锻凸模对坯料施压，坯料镦粗变形，坯料侧壁与浮动型腔内壁贴合，在坯料与浮动型腔内壁之间摩擦力的作用下，浮动模腔向下移动，垂直气缸下腔排气，坯料与浮动型腔内壁之间的摩擦力不形成锻造载荷阻力，直到下部坯料充满凹模，上部坯料充满上预锻圆弧面，之后，活动横梁带动上预锻凸模上行回位，水平气缸工作，使挤压凸模进入工作位置，活动横梁带动下行，挤压凸模进行反挤压，完成曲拐的曲臂和曲拐颈的成形，在活动横梁带动下，挤压凸模上行回位。而后，移动工作台带动浮动型腔和模座部分从液压机工作位置移出，这时天车将内套筒和固定板部分吊起，此时，内套筒沿贴合的锥面下滑，内套筒法兰下平面和固定板结合面靠紧，从而打开浮动模腔；天车继续上行，使内套筒脱离曲拐锻件，此时可方便地取走曲拐锻件，并清理润滑内套筒模腔内表面。天车将内套筒部分放回，形成浮动模腔，即可进行下一个预锻挤压循环。以此类推，可完成下一个曲拐的成形。

本发明的优点在于：

预锻过程中，坯料、预锻凸模和浮动模腔同时向下移动，坯料侧壁与浮动型腔内壁贴合，在坯料与浮动型腔内壁之间摩擦力的作用下，浮动模腔向下移动，坯料与浮动型腔内壁之间的摩擦力不形成锻造载荷阻力，这样坯料和浮动模腔之间没有相对运动，预锻变形载荷仅为坯料变形力，从而大大降低了设备吨位。与固定模腔相比，可减少锻造总载荷的百分之四十到百分之五十。此法成形的曲拐曲臂和曲拐颈形状尺寸更接近零件，材料利用率高，机械加工量少；压挤流线完整，纤维连续，并按形状合理分布，抗疲劳强度高；模具结构简单，装卸方便，预锻凸模和挤压凸模换位方便，便于组织批量生产，生产效率高，因此可获得更高的经济效益。

附图说明

图1是本发明提出的曲拐锻造模具的正面结构示意图；

图2是该曲拐锻造模具的左侧结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1、图2所示，本发明提出的曲拐锻造模具包括凸模组件、浮动型腔组件以及模座组件，浮动型腔组件装设于模座组件上，凸模组件位于浮动型腔组件上方，坯料A置于浮动型腔内，由凸模组件将坯料挤压成形，浮动型腔通过升降结构装设于模座组件上，可在凸模组件向下挤压的同时向下移动；浮动型腔组件包括外套筒1，外套筒通过一组垂直气缸2装设于模座组件上，垂直气缸的缸体固定于模座组件顶部，其活塞杆末端连接于外套筒底部，凸模组件向下挤压时活塞杆向下回缩；浮动型腔组件还包括内套筒，内套筒装设于外套筒中，外套筒中具有倒锥形内壁面，内套筒具有与之适配的倒锥形外壁面，内套筒的内壁还装设有导筒，坯料外壁与导筒的内壁抵合；具体地，内套筒由两块长锥板3和两块短锥板4组成，导筒由长导板5和短导板6组成；内套筒顶端向外套筒上方伸出，其末端具有缘边，缘边向内套筒外侧凸出，内套筒末端还装设有固定板7，该固定板中开设有与缘边适配的安装口，固定板顶面装设有压板8，由压板将固定板以及缘边固定连接；固定板边缘装设有一组起吊环9；模座组件包括底座10，该底座顶部固定有凹模11，凹模与浮动型腔组件位置对应，其顶端伸入导筒内部，垂直气缸的缸体固定于底座上；凸模组件包括上连接板12，上连接板通过螺栓以及键固定在自由锻造液压机活动横梁上，上连接板底部装设有水平气缸13与滑轨14，水平气缸的缸体固定于上连接板底部，其活塞杆末端与滑轨相连，由水平气缸带动滑轨沿水平方向移动；凸模组件还包括预锻凸模15与挤压凸模16，预锻凸模及挤压凸模通过压块17固定于滑轨底部，可随滑轨移动至浮动型腔组件上方；上连接板底部装设有一对滑板18，滑板之间相互平行，各滑板内壁形成倒锥形限位面，滑轨的外壁面与该限位面形状适配，使滑轨可在滑板之间滑动；上连接板底部固定有垫板19，该垫板位于滑板之间，滑轨的顶面固定有导板20，导板与滑板贴合，并可沿滑板滑动。

现有带有固定模腔的曲拐锻造模具，压实凸模对坯料进行施压，在坯料镦粗变形过程中，由于固定模腔是固定不动的，坯料和模腔之间有相对运动，在坯料和固定模腔侧壁间产生摩擦力，形成很大的锻造阻力，从而大大地增加了总载荷，不但加大了设备吨位，而且也加快了模具磨损。本发明一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，预锻过程中，坯料、预锻凸模和浮动模腔同时向下移动，坯料侧壁与浮动型腔内壁贴合，在坯料与浮动型腔内壁之间摩擦力的作用下，浮动模腔向下移动，坯料与浮动型腔内壁之间的摩擦力不形成锻造载荷阻力，这样坯料和浮动模腔之间没有相对运动，预锻变形载荷仅为坯料变形力，从而大大降低了设备吨位。与固定模腔相比，最大可减少锻造总载荷近百分之五十。此法成形的曲拐曲臂和曲拐颈形状尺寸更接近零件，材料利用率高，机械加工量少；压挤流线完整，纤维连续，并按形状合理分布，抗疲劳强度高；模具结构简单，装卸方便，预锻凸模和挤压凸模换位方便，便于组织批量生产，生产效率高，因此可获得更高的经济效益。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域的技术人员了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

包括凸模组件、浮动型腔组件以及模座组件，浮动型腔组件装设于模座组件上，凸模组件位于浮动型腔组件上方，坯料置于浮动型腔内，由凸模组件将坯料挤压成形，浮动型腔通过升降结构装设于模座组件上，可在凸模组件向下挤压的同时向下移动。

2.根据权利要求1所述的一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

浮动型腔组件包括外套筒，外套筒通过一组垂直气缸装设于模座组件上，垂直气缸的缸体固定于模座组件顶部，其活塞杆末端连接于外套筒底部，凸模组件向下挤压时活塞杆向下回缩；

浮动型腔组件还包括内套筒，内套筒装设于外套筒中，外套筒中具有倒锥形内壁面，内套筒具有与之适配的倒锥形外壁面，内套筒的内壁还装设有导筒，坯料外壁与导筒的内壁抵合。

3.根据权利要求2所述的一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

内套筒由两块长锥板和两块短锥板组成，导筒由长导板和短导板组成。

4.根据权利要求2所述的一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

内套筒顶端向外套筒上方伸出，其末端具有缘边，缘边向内套筒外侧凸出，内套筒末端还装设有固定板，该固定板中开设有与缘边适配的安装口，固定板顶面装设有压板，由压板将固定板以及缘边固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

固定板边缘装设有一组起吊环。

6.根据权利要求2所述的一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

模座组件包括底座，该底座顶部固定有凹模，凹模与浮动型腔组件位置对应，其顶端伸入导筒内部，垂直气缸的缸体固定于底座上。

7.根据权利要求2所述的一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

凸模组件包括上连接板，上连接板通过螺栓以及键固定在自由锻造液压机活动横梁上，上连接板底部装设有水平气缸与滑轨，水平气缸的缸体固定于上连接板底部，其活塞杆末端与滑轨相连，由水平气缸带动滑轨沿水平方向移动；

凸模组件还包括预锻凸模与挤压凸模，预锻凸模及挤压凸模通过压块固定于滑轨底部，可随滑轨移动至浮动型腔组件上方。

8.根据权利要求7所述的一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

上连接板底部装设有一对滑板，滑板之间相互平行，各滑板内壁形成倒锥形限位面，滑轨的外壁面与该限位面形状适配，使滑轨可在滑板之间滑动。

9.根据权利要求7所述的一种带有浮动型腔的曲拐锻造模具，其特征在于：

上连接板底部固定有垫板，该垫板位于滑板之间，滑轨的顶面固定有导板，导板与滑板贴合，并可沿滑板滑动。