CN111014554A - 一种深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具 - Google Patents

一种深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具 Download PDF

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徐程
龚卫红
季成
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Abstract

本发明公开了一种深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，所述锻造工艺依次包括下料、制坯、正挤和反挤步骤，其中所述下料步骤是为了获取棒状的坯料；所述制坯步骤是为了用车床去除所述下料中获得的所述坯料表面的氧化皮和细微裂纹，获得合格的锻坯；所述正挤是为了将所述制坯步骤中获得的所述锻坯置入正挤模具的模腔内，对所述锻坯进行正挤，获得具有杆部和较粗头部的半成品；所述反挤步骤是为了将将正挤步骤中获得的所述半成品置入反挤模具的模腔内，对所述半成品的头部进行反挤，获得头部具有深孔的成品。本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，精简了锻造步骤，节约了成本，提高了生产效率，同时成产出的产品一致性更好，合格率更高。

Description

一种深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具
技术领域
本发明涉及金属精密锻造技术领域，尤其涉及一种深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具。
背景技术
花键轴锻件广泛应用于传动系统中，它和常规产品的主要区别是，常规产品的内孔结构，其内孔的底平面是高于外形第一个台阶的，如图1所示，而花键轴锻件属于一种深孔轴类，其深孔的底平面低于外形第一个台阶，而且小孔非直孔，杆部有多个台阶，直径逐级变小，如图2所示。而现有的深孔轴头锻造工艺主要依次包括下料、制坯，温锻正挤、温锻镦粗、温锻反挤、冷锻挤直孔和冷锻扩孔等工序，如图3和图4所示，先截取如图3(a)所述形状的棒状坯料；然后进行制坯获得如图3(b)所示的锻坯；之后进行温锻正挤，将锻坯置入正挤模具的模腔内，然后通过正挤冲头的对锻坯进行冲压，如图4(a)所示，并形成如图3(c)所示形状的锻件；正挤完成后将锻件置入镦粗模具的模腔内，使用镦粗冲头对锻件的头部进行镦粗，如图4(b)所示，并形成如图3(d)所示形状的锻件；之后再将镦粗后的锻件置入反挤模具的模腔内，使用反挤冲头对锻件的头部进行反挤，如图4(c)所示，使得锻件的头部具有容纳腔，形成如图3(e)所示形状的锻件；之后再将该锻件放入挤小孔模具的模腔中，使用挤小孔冲头对锻件的头部做进一步挤压，如图4(d)所示，并形成如图3(f)所示形状的初成品；最后再将该初成品置入扩孔模具的模腔内，使用扩孔冲头，对深孔作进一步的扩孔加工，如图4(e)所示，最终获得如图3(g)所示形状的成品。可以看出，在现有的锻造的过程中需要多次更换模具，生产效率低，而且设备成本较高。另外，在现有的锻造工艺中，需要对锻件进行多次抛丸和磷皂化处理，生产成本较高。
因此，结合上述存在的技术问题，有必要提供一种新的技术方案。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，具体技术方案如下所述：
本发明的一种深孔轴头的锻造工艺，包括以下步骤：
S1：下料，获取棒状的坯料；
S2：制坯，用车床去除步骤S1中获得的所述坯料表面的氧化皮和细微裂纹，获得锻坯；
S3：正挤，将步骤S2中获得的所述锻坯置入正挤模具的模腔内，对所述锻坯进行正挤，获得具有杆部和头部的半成品，且所述头部的直径大于所述杆部的直径；
S4：反挤，将步骤S3中获得的所述半成品置入反挤模具的模腔内，对所述半成品的头部进行反挤，获得头部具有深孔的成品。
进一步地，步骤S3为温锻正挤，在步骤S3之前还包括加热步骤，是将步骤S2中获得的所述锻坯放入加热炉内进行加热。
进一步地，步骤S4为温锻反挤。
进一步地，在步骤S3之前还依次包括如下步骤：
S21：退火，使用退火炉对步骤2中获得的所述锻坯进行退火，以除去其内部应力；
S22：抛丸清洗，采用抛丸清洗机对步骤21中获得的所述锻坯表面进行抛丸清洗，以去除其表面的氧化皮，增大所述锻坯的表面积；
S23：表面磷皂化，对步骤S22获得的锻坯表面进行磷皂化处理，使其表面均匀覆盖一层保护层。
本发明的适用于上述锻造工艺中的锻造模具，其包括正挤模具和反挤模具。
进一步地，所述正挤模具包括：
正挤上模，其包括正挤上模座及固定连接在所述上模座下表面的正挤冲头套，所述正挤冲头套内穿设有正挤冲头；
正挤下模，其包括正挤下模座、安装在所述正挤下模座上表面的正挤压力块及安装在所述正挤压力块上方的正挤凹模，所述正挤凹模与所述正挤压力块相抵触。
进一步地，所述正挤模具还包括正挤模芯和正挤退料器；
所述正挤模芯安装在所述正挤凹模的内腔中，且所述正挤模芯的内腔与所述正挤压力块的内腔连通，形成与成品杆部形状一致的正挤容纳腔；
所述正挤退料器安装在所述正挤压力块和正挤下模的内腔中，且可以被驱动的在其初始位置和工作位置之间移动；
其中，在对锻坯进行正挤时，需要将所述锻坯置于所述正挤凹模的内腔中；之后所述正挤冲头对所述锻件进行冲压，一部分锻料会被挤压至所述正挤容纳腔内形成杆部，另一部分锻料则会在所述正挤模芯外部的上方被挤压形成头部，获得半成品；之后所述正挤冲头被驱动地从其初始位置移动至工作位置，将所述半成品顶出所述正挤下模；之后所述半成品被驱动地移动至反挤模具中进行反挤。
进一步地，所述反挤模具包括：
反挤上模，其包括反挤上模座及固定连接在所述上模座下表面的反挤冲头套，所述反挤冲头套内穿设有反挤冲头，且所述反挤冲头地冲端形状与成品的深孔形状一致；
反挤下模，其包括反挤下模座、安装在所述反挤下模座上表面的反挤压力块及安装在所述反挤压力块上方的反挤凹模，所述反挤凹模与所述反挤压力块相抵触。
进一步地，所述反挤模具还包括反挤模芯和反挤退料器；
所述反挤模芯安装在所述反挤凹模的内腔中，且所述反挤模芯的内腔与所述反挤压力块的内腔连通，形成与成品杆部形状一致的反挤容纳腔；
所述反挤退料器安装在所述正挤压力块和正挤下模的内腔中，且可以被驱动的在其初始位置和工作位置之间移动；
其中，在对半成品进行反挤时，需要将所述半成品置于所述反挤容纳腔内；之后所述反挤冲头对所述半成品进行冲压，所述半成品头部位置的锻料会被挤压至所述反挤冲头冲端与所述反挤凹模内壁之间的空隙中，获得成品；之后所述反挤冲头被驱动地从其初始位置移动至工作位置，将所述成品顶出所述反挤下模；之后取出成品，完成锻造。
本发明的一种深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，具有如下有益效果：
(1)本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，其改进了正挤工序，合并镦粗和反挤工序，使得在反挤工序中直接挤压出完整的内腔，流线合格且没有折叠等锻造缺陷；
(2)本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，其取消挤小孔和扩孔工序，简化了生产工序，提高了生产效率，节约了设备成本；
(3)本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，其减少三道锻造工序、一道抛丸工序以及两道磷皂化工序，进一步提高了生产效率，节约了上产成本；
(4)本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，其采用一次反挤成型，使得生产的产品一致性更好，且合格率更高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是常规产品的结构示意图；
图2是花键轴锻件的结构示意图；
图3是现有工艺的深孔轴头锻件的形态变化图；
图4是现有的深孔轴头锻造工序及其对应模具的结构示意图，其中，4(a)为正挤工序，4(b)为镦粗工序，4(c)为反挤工序，4(d)为挤小孔工序，4(e)为扩孔工序；
图5是本实施例工艺的深孔轴头锻件的形态变化图；
图6是本实施例的深孔轴头锻造工序及其对应模具的结构示意图，其中6(a)为正挤工序，6(b)为反挤工序；
图7是本实施例的成品内腔流线效果图。
其中，1-内孔，2-深孔，3-正挤模具，31-正挤冲头，4-镦粗模具，41-镦粗冲头，5-反挤模具，51-反挤冲头，6-挤小孔模具，61-挤小孔冲头，7-扩孔模具，71-扩孔冲头，8-正挤模具，81-正挤冲头套，82-正挤冲头，83-正挤凹模，84-正挤模芯，85-正挤压力块，86-正挤退料器，9-反挤模具，91-反挤冲头套，92-反挤冲头，93-反挤凹模，94-反挤模芯，95-反挤压力块，96-反挤退料器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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者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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
图5是本实施例工艺的深孔轴头锻件的形态变化图；图6是本实施例的深孔轴头锻造工序及其对应模具的结构示意图，其中6(a)为正挤工序，6(b)为反挤工序，图7是本实施例的成品内腔流线效果图。
如图所示，本实施例的一种深孔轴头的锻造工艺，包括以下步骤：
S1：下料，获取棒状的坯料，如图5(a)所示；
S2：制坯，用车床去除步骤S1中获得的所述坯料表面的氧化皮和细微裂纹，获得合格的锻坯,形状如图5(b)所示；
S3：正挤，将步骤S2中获得的所述锻坯置入正挤模具8的模腔内，对所述锻坯进行正挤，如图6(a)所示，获得具有杆部和头部的半成品，且所述头部的直径大于所述杆部的直径，形状如图5(c)所示；
S4：反挤，将步骤S3中获得的所述半成品置入反挤模具9的模腔内，对所述半成品的头部进行反挤，如图6(b)所示，获得头部具有深孔的成品，形状如图5(d)所示。
在本实施例中，步骤S3优选采用温锻正挤，在步骤S3之前还包括加热步骤，是将步骤S2中获得的所述锻坯放入加热炉内进行加热。温锻可以可充分利用金属的塑性，降低变形抗力。
本实施例中，步骤S4同样优选采用温锻反挤，若在进行完步骤S3的温锻正挤后，锻件的温度依然在温锻的范围内，可以直接进行温锻反挤；若在温锻反挤前，锻件的温度降至低于温锻的合适温度后，需要将锻件再次放入加热炉中重新加热，以保证温锻反挤时锻件的温度在适宜的范围内。
本实施例中，在步骤S3之前还依次包括如下步骤：
S21：退火，使用退火炉对步骤2中获得的所述锻坯进行退火，以除去其内部应力；
S22：抛丸清洗，采用抛丸清洗机对步骤21中获得的所述锻坯表面进行抛丸清洗，以去除其表面的氧化皮，增大所述锻坯的表面积；
S23：表面磷皂化，对步骤S22获得的锻坯表面进行磷皂化处理，使其表面均匀覆盖一层保护层。
本实施例的一种用于上述锻造工艺的正挤模具8，其包括正挤上模和正挤下模；
所述正挤上模包括正挤上模座及固定连接在所述上模座下表面的正挤冲头套81，所述正挤冲头套81内穿设有正挤冲头82；
所述正挤下模包括正挤下模座、安装在所述正挤下模座上表面的正挤压力块85及安装在所述正挤压力块85上方的正挤凹模83，所述正挤凹模83与所述正挤压力块85相抵触。
本实施例中的所述正挤模具8，其还包括正挤模芯84和正挤退料器86；
所述正挤模芯84安装在所述正挤凹模83的内腔中，且所述正挤模芯84的内腔与所述正挤压力块85的内腔连通，形成与成品杆部形状一致的正挤容纳腔；
所述正挤退料器86安装在所述正挤压力块85和正挤下模的内腔中，且可以被驱动的在其初始位置和工作位置之间移动；
其中，在对锻坯进行正挤时，需要将所述锻坯置于所述正挤凹模83的内腔中；之后所述正挤冲头82对所述锻件进行冲压，一部分锻料会被挤压至所述正挤容纳腔内形成杆部，另一部分锻料则会在所述正挤模芯84外部的上方被挤压形成头部，获得半成品；之后所述正挤冲头82被驱动地从其初始位置移动至工作位置，将所述半成品顶出所述正挤下模；之后所述半成品被驱动地移动至反挤模具9中进行反挤。
本实施例的一种用于上述锻造工艺的反挤模具9，其包括反挤上模和反挤下模；
所述反挤上模包括反挤上模座及固定连接在所述上模座下表面的反挤冲头套91，所述反挤冲头套91内穿设有反挤冲头92，且所述反挤冲头92地冲端形状与成品的深孔形状一致；
所述反挤下模包括反挤下模座、安装在所述反挤下模座上表面的反挤压力块95及安装在所述反挤压力块95上方的反挤凹模93，所述反挤凹模93与所述反挤压力块95相抵触。
本实施例中的所述反挤模具9，其还包括反挤模芯94和反挤退料器96；
所述反挤模芯94安装在所述反挤凹模93的内腔中，且所述反挤模芯94的内腔与所述反挤压力块95的内腔连通，形成与成品杆部形状一致的反挤容纳腔；
所述反挤退料器96安装在所述正挤压力块85和正挤下模的内腔中，且可以被驱动的在其初始位置和工作位置之间移动；
其中，在对半成品进行反挤时，需要将所述半成品置于所述反挤容纳腔内；之后所述反挤冲头92对所述半成品进行冲压，所述半成品头部位置的锻料会被挤压至所述反挤冲头92冲端与所述反挤凹模93内壁之间的空隙中，获得成品；之后所述反挤冲头92被驱动地从其初始位置移动至工作位置，将所述成品顶出所述反挤下模；之后取出成品，完成锻造。
本发明的一种深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，具有如下有益效果：
(1)本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，其改进了正挤工序，合并镦粗和反挤工序，使得在反挤工序中直接挤压出完整的内腔，流线合格且没有折叠等锻造缺陷；
(2)本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，其取消挤小孔和扩孔工序，简化了生产工序，提高了生产效率，节约了设备成本；
(3)本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，其减少三道锻造工序、一道抛丸工序以及两道磷皂化工序，进一步提高了生产效率，节约了上产成本；
(4)本发明的深孔轴头的锻造工艺及其锻造模具，其采用一次反挤成型，使得生产的产品一致性更好，且合格率更高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。

Claims (9)

1.一种深孔轴头的锻造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：下料，获取棒状的坯料；
S2：制坯，用车床去除步骤S1中获得的所述坯料表面的氧化皮和细微裂纹，获得锻坯；
S3：正挤，将步骤S2中获得的所述锻坯置入正挤模具(8)的模腔内，对所述锻坯进行正挤，获得具有杆部和头部的半成品，且所述头部的直径大于所述杆部的直径；
S4：反挤，将步骤S3中获得的所述半成品置入反挤模具(9)的模腔内，对所述半成品的头部进行反挤，获得头部具有深孔的成品。
2.根据权利要求1所述的深孔轴头的锻造工艺，其特征在于，步骤S3为温锻正挤，在步骤S3之前还包括加热步骤，是将步骤S2中获得的所述锻坯放入加热炉内进行加热。
3.根据权利要求1所述的深孔轴头的锻造工艺，其特征在于，步骤S4为温锻反挤。
4.根据权利要求1所述的深孔轴头的锻造工艺，其特征在于，在步骤S3之前还依次包括如下步骤：
S21：退火，使用退火炉对步骤2中获得的所述锻坯进行退火，以除去其内部应力；
S22：抛丸清洗，采用抛丸清洗机对步骤21中获得的所述锻坯表面进行抛丸清洗，以去除其表面的氧化皮，增大所述锻坯的表面积；
S23：表面磷皂化，对步骤S22获得的锻坯表面进行磷皂化处理，使其表面均匀覆盖一层保护层。
5.适用于权利要求1-4中任一所述锻造工艺的锻造模具，其特征在于，包括正挤模具(8)和反挤模具(9)。
6.根据权利要求5所述的锻造模具，其特征在于，所述正挤模具(8)包括：
正挤上模，其包括正挤上模座及固定连接在所述上模座下表面的正挤冲头套(81)，所述正挤冲头套(81)内穿设有正挤冲头(82)；
正挤下模，其包括正挤下模座、安装在所述正挤下模座上表面的正挤压力块(85)及安装在所述正挤压力块(85)上方的正挤凹模(83)，所述正挤凹模(83)与所述正挤压力块(85)相抵触。
7.根据权利要求6所述的锻造模具，其特征在于，所述正挤模具(8)还包括正挤模芯(84)和正挤退料器(86)；
所述正挤模芯(84)安装在所述正挤凹模(83)的内腔中，且所述正挤模芯(84)的内腔与所述正挤压力块(85)的内腔连通，形成与成品杆部形状一致的正挤容纳腔；
所述正挤退料器(86)安装在所述正挤压力块(85)和正挤下模的内腔中，且可以被驱动的在其初始位置和工作位置之间移动；
其中，在对锻坯进行正挤时，需要将所述锻坯置于所述正挤凹模(83)的内腔中；之后所述正挤冲头(82)对所述锻件进行冲压，一部分锻料会被挤压至所述正挤容纳腔内形成杆部，另一部分锻料则会在所述正挤模芯(84)外部的上方被挤压形成头部，获得半成品；之后所述正挤冲头(82)被驱动地从其初始位置移动至工作位置，将所述半成品顶出所述正挤下模；之后所述半成品被驱动地移动至反挤模具(9)中进行反挤。
8.根据权利要求5所述的锻造模具，其特征在于，所述反挤模具(9)包括：
反挤上模，其包括反挤上模座及固定连接在所述上模座下表面的反挤冲头套(91)，所述反挤冲头套(91)内穿设有反挤冲头(92)，且所述反挤冲头(92)地冲端形状与成品的深孔形状一致；
反挤下模，其包括反挤下模座、安装在所述反挤下模座上表面的反挤压力块(95)及安装在所述反挤压力块(95)上方的反挤凹模(93)，所述反挤凹模(93)与所述反挤压力块(95)相抵触。
9.根据权利要求8所述的锻造模具，其特征在于，所述反挤模具(9)还包括反挤模芯(94)和反挤退料器(96)；
所述反挤模芯(94)安装在所述反挤凹模(93)的内腔中，且所述反挤模芯(94)的内腔与所述反挤压力块(95)的内腔连通，形成与成品杆部形状一致的反挤容纳腔；
所述反挤退料器(96)安装在所述正挤压力块和正挤下模的内腔中，且可以被驱动的在其初始位置和工作位置之间移动；
其中，在对半成品进行反挤时，需要将所述半成品置于所述反挤容纳腔内；之后所述反挤冲头(92)对所述半成品进行冲压，所述半成品头部位置的锻料会被挤压至所述反挤冲头(92)冲端与所述反挤凹模(93)内壁之间的空隙中，获得成品；之后所述反挤冲头(92)被驱动地从其初始位置移动至工作位置，将所述成品顶出所述反挤下模；之后取出成品，完成锻造。
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