CN111496168A - 环形锻件成型装置及成型方法 - Google Patents

环形锻件成型装置及成型方法 Download PDF

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Abstract

一种环形锻件成型装置，包括第一成型模及第二成型模，第一成型模包括第一下模及活动地位于第一下模上方的第一上模，第一下模的顶面开设有第一凹槽，第一上模的底面突出设置有第一凸块；第二成型模包括第二下模及活动地位于第二下模上方的第二上模，第二下模的顶面开设有第二凹槽，第二上模的底面突出设置有第二凸块，第二凸块突出于第二上模的高度小于第一凸块突出于第一上模的高度，第二上模的底面位于第二凸块外部的部分形成锻压部。如此所需压力较少、制作难度及成本均较低。本发明还提供一种环形锻件成型方法。

Description

环形锻件成型装置及成型方法
技术领域
本发明涉及热锻成型技术领域，特别是一种环形锻件成型装置及成型方法。
背景技术
请参考图1至图3，一柱状的金属块30加热至1100℃左右时，先通过锻压形成一饼状，然后再放入一热锻压下模10中，一热锻压上模20向下冲压。热锻压下模10的顶面开设有凹槽11，热锻压上模20的底面突出设置有凸块21，凸块21的周围与凹槽11之间形成有主成型腔。热锻压上模20持续挤压金属块30，使得金属块30的中部变薄形成中间部32，金属块30的周向部逐渐填充至主成型腔中，形成环形部31。之后将中间部32冲压脱落，仅保留环形部31，即为产品环形锻件。形成的环形锻件的中部具有中间开口33，周向边缘具有若干弧形凹槽34。
这种冲压模式所需的压力较大，在冲压的后阶段时，热锻压上模20需要同时作用于金属块30的中部及周向部，经实际测试形成规定尺寸的产品所需压力为1710吨，即171000MPa，如图8所示。如此所需的驱动力较大，制作难度及成本均较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种所需压力较少、制作难度及成本均较低的环形锻件成型装置及成型方法，以解决上述问题。
一种环形锻件成型装置，包括第一成型模及第二成型模，第一成型模包括第一下模及活动地位于第一下模上方的第一上模，第一下模的顶面开设有第一凹槽，第一上模的底面突出设置有第一凸块；第二成型模包括第二下模及活动地位于第二下模上方的第二上模，第二下模的顶面开设有第二凹槽，第二上模的底面突出设置有第二凸块，第二凸块突出于第二上模的高度小于第一凸块突出于第一上模的高度，第二上模的底面位于第二凸块外部的部分形成锻压部。
进一步地，一金属块放置于第一下模的第一凹槽中，一第一驱动单元驱动第一上模向下移动，使得金属块中部形成薄片部，金属块的周向向外突出形成第一环形部。
进一步地，所述第二凹槽的底部对应第二凸块的周向边缘突出设置有凸环。
进一步地，所述第二上模的周向外侧壁上沿轴向凹陷设置有若干第三凹槽，第二凹槽的内侧壁上对应第三凹槽突出设置有周向成型凸块。
进一步地，所述金属块放置于第二下模的第二凹槽中，薄片部位于凸环以内的区域，第一环形部位于凸环以外的区域；一第二驱动单元驱动第二上模向下移动，锻压部作用于第一环形部上。
一种环形锻件成型方法，包括以下步骤：
步骤S1：加热至1100℃的金属块锻压成饼状；
步骤S2：提供第一成型模；
步骤S3：将饼状的金属块放入第一下模的第一凹槽中；
步骤S4：一第一驱动单元驱动第一上模向下移动并挤压金属块，使得金属块被挤压变形，金属块的中部变薄，形成薄片部，金属块的周向向外突出形成第一环形部；
步骤S5：提供第二成型模；
步骤S6：将经过第一成型模锻压后的金属块放置于第二下模的第二凹槽中；
步骤S7：一第二驱动单元驱动第二上模向下移动，锻压部作用于第一环形部上，使得第一环形部被挤压呈预定的形状。
与现有技术相比，本发明的环形锻件成型装置包括第一成型模及第二成型模，第一成型模包括第一下模及活动地位于第一下模上方的第一上模，第一下模的顶面开设有第一凹槽，第一上模的底面突出设置有第一凸块；第二成型模包括第二下模及活动地位于第二下模上方的第二上模，第二下模的顶面开设有第二凹槽，第二上模的底面突出设置有第二凸块，第二凸块突出于第二上模的高度小于第一凸块突出于第一上模的高度，第二上模的底面位于第二凸块外部的部分形成锻压部。如此所需压力较少、制作难度及成本均较低。本发明还提供一种环形锻件成型方法。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为现有的热锻模具的第一状态的侧面剖视图。
图2为现有的热锻模具的第二状态的侧面剖视图。
图3为环形锻件的立体示意图。
图4为本发明提供的环形锻件成型装置的第一成型模的侧面剖视图。
图5为第一成型模的另一状态示意图。
图6为本发明提供的环形锻件成型装置的第二成型模的侧面剖视图。
图7为本发明提供的环形锻件成型装置的局部立体示意图。
图8为现有的热锻模具成型时的压力测试图。
图9为第一成型模作业时的压力测试图。
图10为第二成型模作业时的压力测试图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
请参考图4至图7，本发明提供的环形锻件成型装置包括第一成型模及第二成型模。
请参考图4及图5，第一成型模包括第一下模110及活动地位于第一下模110上方的第一上模120，第一下模110的顶面开设有第一凹槽111，第一上模120的底面突出设置有第一凸块121，第一上模120于第一凸块121的外侧形成台阶环122。
一加热至1100℃左右的金属块30，先通过锻压形成一饼状，然后再放置于第一下模110的第一凹槽111中，一第一驱动单元驱动第一上模120向下移动，挤压金属块30，使得金属块30被挤压变形，中部变薄形成薄片部36，金属块30的周向向外突出形成第一环形部35。最终的第一环形部35与台阶环122之间具有第一间隙112。
模具与物体的接触面积越大，所需压力越大。由于第一上模120只与金属块30的中部(亦即薄片部36)接触，金属块30的周向的部位(亦即第一环形部35)没有与第一上模120的台阶环122接触，所以施加于第一上模120的压力可以大大地减少。
薄片部36的厚度为5mm。
第一成型模工作时，第一上模120的压力通过第一凸块121作用于金属块30的中部。经测试得知，将金属块30的中部冲压至预定厚度所需的压力为611吨，即61100MPa，如图9所示。第一上模120的台阶环122与第一环形部35不接触。
请参考图6及图7，第二成型模包括第二下模130及活动地位于第二下模130上方的第二上模140，第二下模130的顶面开设有第二凹槽131，第二上模140的底面突出设置有第二凸块141。第二凸块141突出于第二上模140的高度小于第一凸块121突出于第一上模120的高度，如第二凸块141突出于第二上模140的高度比第一凸块121突出于第一上模120的高度小5mm。第二上模140的底面位于第二凸块141外部的部分形成锻压部143。
第二凹槽131的底部对应第二凸块141的周向边缘突出设置有凸环132。第二凹槽131位于凸环132内部的区域为中间区134。中间区134至薄片部36的顶面的距离为8-10mm。
第二上模140的周向外侧壁上沿轴向凹陷设置有若干第三凹槽142，第二凹槽131的内侧壁上对应第三凹槽142突出设置有周向成型凸块133。
经过第一成型模锻压后的金属块30直接放入到第二下模130的第二凹槽131中，薄片部36位于凸环132以内的区域，第一环形部35位于凸环132以外的区域。
一第二驱动单元驱动第二上模140向下移动时，由于第二凸块141突出于第二上模140的高度小于第一凸块121突出于第一上模120的高度，锻压部143将作用于第一环形部35上，使得第一环形部35被挤压呈预定的形状；第二凸块141与薄片部36的顶面接触、但中间区134与薄片部36的底面不接触，因此第二凸块141与薄片部36之间无作用力，或者作用力非常小，可以忽略。经测试得知，第二上模140将金属块30冲压呈预定形状所需的压力为814吨，即81400MPa，如图10所示。
凸环132能够防止第一环形部35被挤压变形时，大量的材料朝向薄片部36回流，同时金属块30在凸环132处会形成一个凹痕，便于后续将薄片部36冲切脱离，并减少冲切时第一环形部35的变形量。
本发明还提供一种环形锻件成型方法，包括以下步骤：
步骤S1：将加热至1100℃的金属块30锻压成饼状。
步骤S2：提供第一成型模，第一成型模包括第一下模110及活动地位于第一下模110上方的第一上模120，第一下模110的顶面开设有第一凹槽111，第一上模120的底面突出设置有第一凸块121。
步骤S3：将饼状的金属块30放入第一下模110的第一凹槽111中。
步骤S4：一第一驱动单元驱动第一上模120向下移动并挤压金属块30，使得金属块30被挤压变形，金属块30的中部变薄，形成薄片部36，金属块30的周向向外突出形成第一环形部35。
步骤S5：提供第二成型模，第二成型模包括第二下模130及活动地位于第二下模130上方的第二上模140，第二下模130的顶面开设有第二凹槽131，第二上模140的底面突出设置有第二凸块141；第二凸块141突出于第二上模140的高度小于第一凸块121突出于第一上模120的高度；第二上模140的底面位于第二凸块141外部的部分形成锻压部143；第二凹槽131的底部对应第二凸块141的周向边缘突出设置有凸环132。
步骤S6：将经过第一成型模锻压后的金属块30放置于第二下模130的第二凹槽131中，金属块30的薄片部36位于凸环132以内的区域，第一环形部35位于凸环132以外的区域。
步骤S7：一第二驱动单元驱动第二上模140向下移动，锻压部143作用于第一环形部35上，使得第一环形部35被挤压呈预定的形状。
与现有技术相比，本发明的环形锻件成型装置包括第一成型模及第二成型模，第一成型模包括第一下模110及活动地位于第一下模110上方的第一上模120，第一下模110的顶面开设有第一凹槽111，第一上模120的底面突出设置有第一凸块121；第二成型模包括第二下模130及活动地位于第二下模130上方的第二上模140，第二下模130的顶面开设有第二凹槽131，第二上模140的底面突出设置有第二凸块141，第二凸块141突出于第二上模140的高度小于第一凸块121突出于第一上模120的高度，第二上模140的底面位于第二凸块141外部的部分形成锻压部143。如此所需压力较少、制作难度及成本均较低。本发明还提供一种环形锻件成型方法。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种环形锻件成型装置，其特征在于：包括第一成型模及第二成型模，第一成型模包括第一下模及活动地位于第一下模上方的第一上模，第一下模的顶面开设有第一凹槽，第一上模的底面突出设置有第一凸块；第二成型模包括第二下模及活动地位于第二下模上方的第二上模，第二下模的顶面开设有第二凹槽，第二上模的底面突出设置有第二凸块，第二凸块突出于第二上模的高度小于第一凸块突出于第一上模的高度，第二上模的底面位于第二凸块外部的部分形成锻压部。
2.如权利要求1所述的环形锻件成型装置，其特征在于：一金属块放置于第一下模的第一凹槽中，一第一驱动单元驱动第一上模向下移动，使得金属块中部形成薄片部，金属块的周向向外突出形成第一环形部。
3.如权利要求1所述的环形锻件成型装置，其特征在于：所述第二凹槽的底部对应第二凸块的周向边缘突出设置有凸环。
4.如权利要求1所述的环形锻件成型装置，其特征在于：所述第二上模的周向外侧壁上沿轴向凹陷设置有若干第三凹槽，第二凹槽的内侧壁上对应第三凹槽突出设置有周向成型凸块。
5.如权利要求2所述的环形锻件成型装置，其特征在于：所述金属块放置于第二下模的第二凹槽中，薄片部位于凸环以内的区域，第一环形部位于凸环以外的区域；一第二驱动单元驱动第二上模向下移动，锻压部作用于第一环形部上。
6.一种环形锻件成型方法，利用如权利要求1-5任一项所述的环形锻件成型装置对金属块进行锻压，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：加热至1100℃的金属块锻压成饼状；
步骤S2：提供第一成型模；
步骤S3：将饼状的金属块放入第一下模的第一凹槽中；
步骤S4：一第一驱动单元驱动第一上模向下移动并挤压金属块，使得金属块被挤压变形，金属块的中部变薄，形成薄片部，金属块的周向向外突出形成第一环形部；
步骤S5：提供第二成型模；
步骤S6：将经过第一成型模锻压后的金属块放置于第二下模的第二凹槽中；
步骤S7：一第二驱动单元驱动第二上模向下移动，锻压部作用于第一环形部上，使得第一环形部被挤压呈预定的形状。
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CN112427596A (zh) * 2020-11-25 2021-03-02 豪梅特航空机件(苏州)有限公司 一种模锻件成型工装组及基于有限元分析法的成型工艺

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CN112427596A (zh) * 2020-11-25 2021-03-02 豪梅特航空机件(苏州)有限公司 一种模锻件成型工装组及基于有限元分析法的成型工艺

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