CN112387913A - 一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，主要包括下料、喷涂、顶锻、弯曲四个步骤，不仅有效提高坯料与最终产品的匹配度，由现有工艺50％左右的材料利用率提高到70％以上；而且锻造过程模具上自带合模导向结构，有效防止因错移产生的折叠、拉伤等一系列表面缺陷。

Description

一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法
技术领域
本发明涉及锻造加工技术领域，特别涉及一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法。
背景技术
锻造是在一定条件下通过使坯料变形并控制其内部组织性能从而得到所需几何形状、尺寸及品质的一种工件加工方法。一般的，锻造零件的内部组织及力学性能要优于铸造零件及焊接件，因此该加工方法越来越多的被应用于各个领域。
人工髋关节在锻造过程中需要将原材料顶锻、弯曲、预锻、终锻，从而完成锻件的生产，现有工艺流程顶锻件与最终锻件匹配度不高，材料利用率低，且顶锻成型过程容易因错模而产生表面缺陷，造成返工和报废。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，以解决现有技术中工艺流程顶锻件与最终锻件匹配度不高，材料利用率低，且顶锻成型过程容易因错模而产生表面缺陷，造成返工和报废的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，包括以下步骤：
步骤1、下料，根据髋关节柄的体积确定所需棒料长度和直径，将棒料下料，并在棒料上下两端倒圆角，且其圆角半径为2～5mm；
步骤2、喷涂，将步骤1中的棒料加热后在棒料表面喷涂防氧化涂层；
步骤3、顶锻，将步骤2中的棒料放入电炉内加热均匀取出立即放入预先喷好模具润滑剂的下模型腔中进行顶锻，通过冲头使棒料按径向沿上下模型腔发生塑性变形；
步骤4、弯曲，将步骤3中的顶锻件放在弯曲模上进行弯曲，使弯曲件16与终锻模相匹配。
进一步地，所述步骤2中喷涂防氧化涂层的工艺为：将工件加热至160℃～200℃后直接喷涂防氧化涂层，涂层厚度为0.04mm～0.06mm。
进一步地，所述步骤3中顶锻包括安装在模座上的上模和下模，以及安装在滑块上的冲头；上模在平锻机的作用下压在下模上并固定坯料，冲头在滑块推动下迫使坯料镦粗，而后挤压成型，多余金属经排料定径带由出料口圆柱形导向槽排出。
进一步地，所述下模的两侧分别设置有导向块，所述上模的两侧分别设置有导向槽，所述导向槽与所述导向块相对应设置；所述下模和所述上模上分别对应设置有固定用沉头孔、圆柱形入料口、关节柄领部锥体、关节柄柄身锥体、关节柄尾部锥体、排料定径带、出料口圆柱形导向槽和钳口，所述圆柱形入料口、所述关节柄领部锥体、所述关节柄柄身锥体、所述关节柄尾部锥体、所述排料定径带、所述出料口圆柱形导向槽和所述钳口依次连接。
进一步地，所述圆柱形入料口直径为原料直径的1.01～1.05倍；所述关节柄领部锥体长度为所述关节柄柄身锥体长度的0.25～1倍；所述关节柄柄身锥体最大直径与所述关节柄领部锥体最大直径相等；所述关节柄尾部锥体其锥度小于关节柄柄身锥体的锥度；所述排料定径带其直径为棒料直径的0.8～0.9倍；所述排料定径带其长度为5～10mm；所述出料口圆柱形导向槽其直径较排料定径带大1～5mm；所述上模中的导向槽周向拔模角度数为3～5°；所述下模中的导向块周向拔模角度数为3～5°。
进一步地，所述所述导向槽与模块内转接圆角半径为1～3㎜，外转接圆角半径为3～5㎜。
进一步地，所述导向槽与模块内转接圆角半径为1～3㎜，外转接圆角半径为3～5㎜。
进一步地，所述上模与下模闭合时，所述上模中的导向槽与所述下模中的导向块周向间隙为0.1～0.3mm，法向间隙为0.5-1mm。
进一步地，所述冲头直径是料口圆柱直径的0.9～0.95倍。
进一步地，所述步骤4中弯曲时，垂直于所述步骤3中顶锻件的分模方向进行。
与现有技术相比，本发明产生了以下有益效果：本发明的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其包括下料、喷涂、顶锻、弯曲四个步骤，不仅有效提高坯料与最终产品的匹配度，由现有工艺50％左右的材料利用率提高到70％以上；而且锻造过程模具上自带合模导向结构，有效防止因错移产生的折叠、拉伤等一系列表面缺陷。
附图说明
图1是本发明中顶锻模上模、下模合模后的主视图；
图2是图1中a-a向剖视图；
图3是图2中A区域的局部放大图；
图4是本发明中上模的结构示意图；
图5是本发明中下模的结构示意图；
图6是本发明中冲头的结构示意图；
图7是本发明中顶锻件在终锻模上匹配示意图；
图8是本发明的主要成型工步图；
附图标记说明：1-下模，2-导向槽，3-上模，4-导向块，5-沉头孔，6-入料口，7-关节柄领部锥体，8-关节柄柄身锥体，9-关节柄尾部锥体，10-排料定径带，11-出料口圆柱形导向槽，12-钳口，13-冲头，14-棒料；15-顶锻件；16-弯曲件16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1-8，本发明提供了一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，包括以下步骤：
步骤1、下料，根据髋关节柄的体积确定所需棒料14长度和直径，将棒料14下料，并在棒料14上下两端倒圆角，且其圆角半径为2～5mm；
步骤2、喷涂，将步骤1中的棒料14加热至160℃～200℃，加热均匀后直接喷涂玻璃-陶瓷防氧化涂层，涂层厚度为0.04mm～0.06mm；
步骤3、顶锻，将步骤2中的棒料14放入电炉内加热均匀取出立即放入预先喷好模具润滑剂的下模型腔中进行顶锻，通过冲头使棒料14按径向沿上下模型腔发生塑性变形；
步骤4、弯曲，将步骤3中的顶锻件15放在弯曲模上进行弯曲，使弯曲件16与终锻模相匹配。
优选的，所述步骤2中喷涂防氧化涂层的工艺为：将工件加热至160℃～200℃后直接喷涂防氧化涂层，涂层厚度为0.04mm～0.06mm。
优选的，所述步骤3中顶锻包括安装在模座上的上模3和下模1，以及安装在滑块上的冲头13；上模3在平锻机的作用下压在下模1上并固定坯料，冲头13在滑块推动下迫使坯料镦粗，而后挤压成型，多余金属经排料定径带由出料口圆柱形导向槽排出。
优选的，所述下模1的两侧分别设置有导向块4，所述上模3的两侧分别设置有导向槽2，所述导向槽2与所述导向块4相对应设置；所述下模1和所述上模3上分别对应设置有固定用沉头孔5(在每块模具上至少有四个且对称分布)、圆柱形入料口6、关节柄领部锥体7、关节柄柄身锥体8、关节柄尾部锥体9、排料定径带10、出料口圆柱形导向槽11和钳口12，所述圆柱形入料口6、所述关节柄领部锥体7、所述关节柄柄身锥体8、所述关节柄尾部锥体9、所述排料定径带10、所述出料口圆柱形导向槽11和所述钳口12依次连接。
优选的，所述圆柱形入料口6直径为原料直径的1.01～1.05倍；所述关节柄领部锥体7长度为所述关节柄柄身锥体8长度的0.25～1倍；所述关节柄柄身锥体8最大直径与所述关节柄领部锥体7最大直径相等；所述关节柄尾部锥体9其锥度小于关节柄柄身锥体8的锥度；所述排料定径带10其直径为棒料14直径的0.8～0.9倍；所述排料定径带10其长度为5～10mm；所述出料口圆柱形导向槽11其直径较排料定径带10大1～5mm；所述上模3中的导向槽2周向拔模角度数为3～5°(即γ＝3～5°)；所述下模1中的导向块周向拔模角度数为3～5°(即γ＝3～5°)。
优选的，所述导向槽2与模块内转接圆角半径为1～3㎜(即R1＝1～3㎜)，外转接圆角半径为3～5㎜(即R2＝3～5㎜)。
优选的，所述导向槽2与模块内转接圆角半径为1～3㎜(即R3＝1～3㎜)，外转接圆角半径为3～5㎜(即R4＝3～5㎜)。
优选的，所述上模3与下模1闭合时，所述上模3中的导向槽2与所述下模1中的导向块周向间隙为0.1～0.3mm(即H1＝0.1～0.3mm)，法向间隙为0.5-1mm(即H2＝0.5-1mm)。
优选的，所述冲头直径是料口圆柱直径的0.9～0.95倍。
优选的，所述步骤4中弯曲时，垂直于所述步骤3中顶锻件15的分模方向进行；在所述步骤4中弯曲后，弯曲件16与终锻模型腔相匹配。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：包括下料、喷涂、顶锻、弯曲；根据髋关节柄的体积确定所需棒料14长度和直径，将棒料14下料，并在棒料14上下两端倒圆角；将棒料14加热后在棒料14表面喷涂防氧化涂层，并将有涂层的棒料14放入电炉内加热均匀取出立即放入预先喷好模具润滑剂的下模型腔中进行顶锻，通过冲头13使棒料14按径向沿上下模型腔发生塑性变形；顶锻完成后立即将顶锻后的工件放在弯曲模上进行弯曲，使弯曲件16与终锻模相匹配；上模在平锻机的作用下压在下模上并固定坯料，冲头在滑块推动下迫使坯料镦粗，而后挤压成型，多余金属经定径带10由钳口12排出。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、下料，根据髋关节柄的体积确定所需棒料长度和直径，将棒料下料，并在棒料上下两端倒圆角，且其圆角半径为2～5mm；
步骤2、喷涂，将步骤1中的棒料加热后在棒料表面喷涂防氧化涂层；
步骤3、顶锻，将步骤2中的棒料放入电炉内加热均匀取出立即放入预先喷好模具润滑剂的下模型腔中进行顶锻，通过冲头使棒料按径向沿上下模型腔发生塑性变形；
步骤4、弯曲，将步骤3中的顶锻件放在弯曲模上进行弯曲，使弯曲件16与终锻模相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述步骤2中喷涂防氧化涂层的工艺为：将工件加热至160℃～200℃后直接喷涂防氧化涂层，涂层厚度为0.04mm～0.06mm。
3.根据权利要求1所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述步骤3中顶锻包括安装在模座上的上模和下模，以及安装在滑块上的冲头；上模在平锻机的作用下压在下模上并固定坯料，冲头在滑块推动下迫使坯料镦粗，而后挤压成型，多余金属经排料定径带由出料口圆柱形导向槽排出。
4.根据权利要求3所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述下模的两侧分别设置有导向块，所述上模的两侧分别设置有导向槽，所述导向槽与所述导向块相对应设置；所述下模和所述上模上分别对应设置有固定用沉头孔、圆柱形入料口、关节柄领部锥体、关节柄柄身锥体、关节柄尾部锥体、排料定径带、出料口圆柱形导向槽和钳口，所述圆柱形入料口、所述关节柄领部锥体、所述关节柄柄身锥体、所述关节柄尾部锥体、所述排料定径带、所述出料口圆柱形导向槽和所述钳口依次连接。
5.根据权利要求4所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述圆柱形入料口直径为原料直径的1.01～1.05倍；所述关节柄领部锥体长度为所述关节柄柄身锥体长度的0.25～1倍；所述关节柄柄身锥体最大直径与所述关节柄领部锥体最大直径相等；所述关节柄尾部锥体其锥度小于关节柄柄身锥体的锥度；所述排料定径带其直径为棒料直径的0.8～0.9倍；所述排料定径带其长度为5～10mm；所述出料口圆柱形导向槽其直径较排料定径带大1～5mm；所述上模中的导向槽周向拔模角度数为3～5°；所述下模中的导向块周向拔模角度数为3～5°。
6.根据权利要求5所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述所述导向槽与模块内转接圆角半径为1～3㎜，外转接圆角半径为3～5㎜。
7.根据权利要求5所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述导向槽与模块内转接圆角半径为1～3㎜，外转接圆角半径为3～5㎜。
8.根据权利要求4所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述上模与下模闭合时，所述上模中的导向槽与所述下模中的导向块周向间隙为0.1～0.3mm，法向间隙为0.5-1mm。
9.根据权利要求4所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述冲头直径是料口圆柱直径的0.9～0.95倍。
10.根据权利要求1所述的一种髋关节柄锻件制坯用顶锻模及其制坯方法，其特征在于：所述步骤4中弯曲时，垂直于所述步骤3中顶锻件的分模方向进行。
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