CN113182477B - 一种特种合金材料锻造成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锻造成型技术领域，具体涉及一种特种合金材料锻造成型工艺，包括以下步骤：S1、根据管形件的加工尺寸，用TC9或TC11钛合金棒料下料形成毛坯，然后对毛坯的进行温锻镦粗以实现筒体的外部轮廓的成型；S2、在步骤S1中的毛坯端面的中心位置轴向预钻引导孔，然后顺引导孔进行冲孔形成预制坯料；S3、将步骤S2中的预制坯料放入锻造成型模具中下内模与下外模之间的成型空隙内，通过上模板的的环形凸起进行预锻后，再通过挤压头的下移来将预制坯料顶入下外模的模膛内形成凸起部，得到产品；本发明通过锻造成型模具的设置，能够一次性完成预制坯料竖直方向的锻造及凸起部的水平锻造，简化了工序，提高了生产效率。

Description

一种特种合金材料锻造成型工艺
技术领域
本发明涉及锻造成型技术领域，具体涉及一种特种合金材料锻造成型工艺。
背景技术
异形沟道钟形壳是一种常见的汽车零部件。请参考图1所示，其示出了一种异形沟道钟形壳的结构示意图，其包括上下贯通的圆环状的筒体1，所述筒体1外周侧壁上沿周向排布有多个凸起部11，所述凸起部11内设置有沿竖直方向布置的沟道。
现有技术中，该种异形沟道钟形壳一般通过局部镦粗的方式，将坯料加工为带有圆环状的筒体，然后对其沟道处进行开孔，接着通过将凸起部与筒体焊接在一起的形式得到。但是由于凸起部与筒体通过焊接的方式进行连接，因此具有较多的焊缝，使得异形沟道钟形壳的安全性能大为降低，而且工序复杂，不利于生产效率的提升。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种特种合金材料锻造成型工艺，能够有效地解决现有技术中工序复杂，不利于生产效率提升的问题。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供一种特种合金材料锻造成型工艺,包括以下步骤：
S1、根据管形件的加工尺寸，用TC9或TC11钛合金棒料下料形成毛坯，然后对毛坯的进行温锻镦粗以实现筒体的外部轮廓的成型；
S2、在步骤S1中的毛坯端面的中心位置轴向预钻引导孔，然后顺引导孔进行冲孔形成预制坯料；
S3、将步骤S2中的预制坯料放入锻造成型模具中下内模与下外模之间的成型空隙内，通过上模板的的环形凸起进行预锻后，再通过挤压头的下移来将预制坯料顶入下外模的模膛内形成凸起部，得到产品；
S4、将步骤S3中得到的工件两端的沿口和内外侧璧进行收口和整形即可；
其中，所述锻造成型模具包括底座、下模具及上模具，所述下模具包括固定于底座上端的下内模，所述下内模外套装有下外模，所述下内模与下外模之间存在供预制坯料放入的成型空隙；所述下外模上设置有多个与凸起部匹配的模膛，所述下内模对应模膛处均设置有沿径向布置的滑槽，所述滑槽内设置有能够自由滑动的滑块；所述滑块内侧面成由高到低逐渐向内倾斜的斜面，所述滑块外侧面连接有与凸起部大小匹配的顶块；所述上模具包括上模板，所述上模板下端设置有与成型空隙盘位置匹配的环形凸起，所述环形凸起内侧的上模板上设置有上下贯通的通孔，所述通孔内设置有压杆；所述压杆上端延伸至上模板上方与外部驱动机构连接，所述压杆下端延伸至上模板下方与挤压头连接，所述挤压头呈上大下小的圆锥台状且其外侧面与斜面匹配；所述上模板上方的压杆上固定设置有圆盘，所述圆盘与上模板之间设置有抗压弹簧。
使用时，将预制坯料放入锻造成型模具中下内模与下外模之间的成型空隙内，然后通过外部驱动机构带动压杆下移，进而带动圆盘及上模板下移，当上模板下移至环形凸起于预制坯料接触后，能够利用环形凸起挤压预制坯料并对其进行竖直方向的预锻镦粗，使得预制坯料能够填满成型空隙并使得部分预制坯料向模膛方向变形，进而达到使预制坯料位置固定的目的；而后当上模板与下内模及下外模上端面接触后压杆带动挤压头继续下移，而上模板不再继续下移，而是通过压力来压紧预制坯料使其位置稳定，为后续水平方向上的锻造提高稳定的锻造环境；继续下移的挤压头能够挤压滑块内侧的斜面，进而使得滑块沿径向向外侧移动，通过顶块将部分预制坯料顶入到模膛内，达到凸起部的水平锻造效果；综上所述，通过锻造成型模具的设置，能够一次性完成预制坯料竖直方向的锻造及凸起部的水平锻造，简化了工序，提高了生产效率，同时，相较于焊接的方式，采用锻造方法能够避免焊缝影响异形沟道钟形壳安全性的问题，提高了产品的品质。
进一步地，所述滑块通过卡扣件与顶块可拆卸连接。由于能够在凸起部的水平锻造完成后，顶块与凸起部的沟道表面具有较大的摩擦力难以取出，容易卡死在沟道内，因此通过将滑块与顶块通过卡扣件可拆卸连接，通过向内抽动滑块来实现滑块与顶块分离，进而方便成型产品的脱模，而后换上新的顶块即可进行下一批次的产品的生产，进一步提高工作效率；而被成型产品夹带的顶块能够在后续的工艺流程中被顶出，进而继续重复使用。
进一步地，所述下内模内设置有与其同轴布置的环形孔，所述环形孔内设置有束紧弹簧，所述束紧弹簧依次穿过多个滑块后收尾连接，所述滑块上对应设置有与束紧弹簧匹配的束紧孔。通过束紧弹簧的设置，一方面，能够将滑块限制在滑槽内，避免滑块从滑槽内滑落影响正常的锻造过程甚至损坏挤压头的情况，提高整体的安全性能；另一方面，也能够在初始时通过滑块使顶块完全缩回到滑槽内，避免影响预制坯料的放入，同时还能够在锻造完毕挤压头上移脱离后，通过束紧弹簧使滑块与顶块自动分离并使滑块复位，进一步简化工序，提高工作效率。
进一步地，所述下外模通过均布的多个切割缝分成多个大小相同的弧形组块，所述弧形组块上至少设置有两组对称布置的导向孔，所述导向孔内设置有导向杆，所述导向杆下端与底座螺纹连接，所述导向杆上端穿过上模板延伸至上模板上方。通过弧形组块拼装的形式组成下外模的形式，能够方便成型后产品与下外模之间的脱模；通过导向杆的设置，既能够为弧形组块的安装提供定位，又能够在单个弧形组块被挤压损坏时仅需更好该弧形组块即可，降低使用成本，同时还能够对上模板进行导向，使其能够在竖直方向移动，避免倾斜影响锻造效果。
进一步地，所述挤压头下端设置有定位杆，所述底座上位于定位杆正下方处设置有定位孔。通过定位杆及定位孔，能够实现挤压头位置的快速定位。
进一步地，所述上模板上端固定设置有套装于压杆外的调节箱，所述圆盘能够在调节箱内上下移动，所述调节箱内上端设置有电磁线圈，所述圆盘上设置有与电磁线圈正对的铁磁材料板；所述电磁线圈与外部控制器电连接。通过电磁线圈与铁磁材料板的设置，能够当上模板下移至环形凸起于预制坯料接触后，通过电磁线圈通电的形式使得电磁线圈产生磁场，进而利用磁场吸引铁磁材料板的方式实现圆盘与电磁线圈靠近，即在保持压杆位置不变的情况下，实现上模板的下移，因此能够在水平方向上的锻造开始前对预制坯料进一步的压紧，为后续水平方向上的锻造提高稳定的锻造环境。
有益效果
本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
本发明通过锻造成型模具的设置，能够一次性完成预制坯料竖直方向的锻造及凸起部的水平锻造，简化了工序，提高了生产效率，同时，相较于焊接的方式，采用锻造方法能够避免焊缝影响异形沟道钟形壳安全性的问题，提高了产品的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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他的附图。
图1为本发明中待加工产品的立体图；
图2为本发明中所使用的锻造成型模具一个视角的立体图；
图3为本发明中所使用的锻造成型模具另一个视角的立体图；
图4为本发明中所使用的下模具的立体图；
图5为本发明中所使用的上模具的立体图；
图6为本发明中所使用的锻造成型模具的剖视图。
图中的标号分别代表：1、筒体；11、凸起部；2、底座；21、定位孔；3、下外模；31、模膛；32、切割缝；33、导向杆；4、下内模；41、成型空隙；42、滑槽；43、滑块；44、束紧孔；45、束紧弹簧；46、顶块；47、卡扣件；5、上模板；51、调节箱；52、压杆；53、环形凸起；54、挤压头；55、定位杆；6、圆盘；61、抗压弹簧；62、电磁线圈；63、铁磁材料板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例：
如图1-图6所示，一种特种合金材料锻造成型工艺,包括以下步骤：
S1、根据管形件的加工尺寸，用TC9或TC11钛合金棒料下料形成毛坯，然后对毛坯的进行温锻镦粗以实现筒体1的外部轮廓的成型；
S2、在步骤S1中的毛坯端面的中心位置轴向预钻引导孔，然后顺引导孔进行冲孔形成预制坯料；
S3、将步骤S2中的预制坯料放入锻造成型模具中下内模4与下外模3之间的成型空隙41内，通过上模板5的的环形凸起53进行预锻后，再通过挤压头54的下移来将预制坯料顶入下外模3的模膛31内形成凸起部11，得到产品；
S4、将步骤S3中得到的工件两端的沿口和内外侧璧进行收口和整形即可；
其中，所述锻造成型模具包括底座2、下模具及上模具，所述下模具包括固定于底座2上端的下内模4，所述下内模4外套装有下外模3，所述下内模4与下外模3之间存在供预制坯料放入的成型空隙41；所述下外模3上设置有多个与凸起部11匹配的模膛31，所述下内模4对应模膛31处均设置有沿径向布置的滑槽42，所述滑槽42内设置有能够自由滑动的滑块43；所述滑块43内侧面成由高到低逐渐向内倾斜的斜面，所述滑块43外侧面连接有与凸起部11大小匹配的顶块46；所述上模具包括上模板5，所述上模板5下端设置有与成型空隙41盘位置匹配的环形凸起53，所述环形凸起53内侧的上模板5上设置有上下贯通的通孔，所述通孔内设置有压杆52；所.述压杆52上端延伸至上模板5上方与外部驱动机构连接，所述压杆52下端延伸至上模板5下方与挤压头54连接，所述挤压头54呈上大下小的圆锥台状且其外侧面与斜面匹配；所述上模板5上方的压杆52上固定设置有圆盘6，所述圆盘6与上模板5之间设置有抗压弹簧61。
使用时，将预制坯料放入锻造成型模具中下内模4与下外模3之间的成型空隙41内，然后通过外部驱动机构带动压杆52下移，进而带动圆盘6及上模板下移，当上模板下移至环形凸起53于预制坯料接触后，能够利用环形凸起53挤压预制坯料并对其进行竖直方向的预锻镦粗，使得预制坯料能够填满成型空隙41并使得部分预制坯料向模膛31方向变形，进而达到使预制坯料位置固定的目的；而后当上模板与下内模4及下外模3上端面接触后压杆52带动挤压头54继续下移，而上模板不再继续下移，而是通过压力来压紧预制坯料使其位置稳定，为后续水平方向上的锻造提高稳定的锻造环境；继续下移的挤压头54能够挤压滑块43内侧的斜面，进而使得滑块43沿径向向外侧移动，通过顶块46将部分预制坯料顶入到模膛31内，达到凸起部11的水平锻造效果；综上所述，通过锻造成型模具的设置，能够一次性完成预制坯料竖直方向的锻造及凸起部11的水平锻造，简化了工序，提高了生产效率，同时，相较于焊接的方式，采用锻造方法能够避免焊缝影响异形沟道钟形壳安全性的问题，提高了产品的品质。
作为一种可选的方案，所述滑块43通过卡扣件47与顶块46可拆卸连接。由于能够在凸起部11的水平锻造完成后，顶块46与凸起部11的沟道表面具有较大的摩擦力难以取出，容易卡死在沟道内，因此通过将滑块43与顶块46通过卡扣件47可拆卸连接，通过向内抽动滑块43来实现滑块43与顶块46分离，进而方便成型产品的脱模，而后换上新的顶块46即可进行下一批次的产品的生产，进一步提高工作效率；而被成型产品夹带的顶块46能够在后续的工艺流程中被顶出，进而继续重复使用。
作为一种可选的方案，所述下内模4内设置有与其同轴布置的环形孔，所述环形孔内设置有束紧弹簧45，所述束紧弹簧45依次穿过多个滑块43后收尾连接，所述滑块43上对应设置有与束紧弹簧45匹配的束紧孔44。通过束紧弹簧45的设置，一方面，能够将滑块43限制在滑槽42内，避免滑块43从滑槽42内滑落影响正常的锻造过程甚至损坏挤压头54的情况，提高整体的安全性能；另一方面，也能够在初始时通过滑块43使顶块46完全缩回到滑槽42内，避免影响预制坯料的放入，同时还能够在锻造完毕挤压头54上移脱离后，通过束紧弹簧45使滑块43与顶块46自动分离并使滑块43复位，进一步简化工序，提高工作效率。
作为一种可选的方案，所述下外模3通过均布的多个切割缝32分成多个大小相同的弧形组块，所述弧形组块上至少设置有两组对称布置的导向孔，所述导向孔内设置有导向杆33，所述导向杆33下端与底座2螺纹连接，所述导向杆33上端穿过上模板5延伸至上模板上方。通过弧形组块拼装的形式组成下外模3的形式，能够方便成型后产品与下外模3之间的脱模；通过导向杆33的设置，既能够为弧形组块的安装提供定位，又能够在单个弧形组块被挤压损坏时仅需更好该弧形组块即可，降低使用成本，同时还能够对上模板进行导向，使其能够在竖直方向移动，避免倾斜影响锻造效果。
作为一种可选的方案，所述挤压头54下端设置有定位杆55，所述底座2上位于定位杆55正下方处设置有定位孔21。通过定位杆55及定位孔21，能够实现挤压头54位置的快速定位。
作为一种可选的方案，所述上模板5上端固定设置有套装于压杆52外的调节箱51，所述圆盘6能够在调节箱51内上下移动，所述调节箱51内上端设置有电磁线圈62，所述圆盘6上设置有与电磁线圈62正对的铁磁材料板63；所述电磁线圈62与外部控制器电连接。通过电磁线圈62与铁磁材料板63的设置，能够当上模板下移至环形凸起53于预制坯料接触后，通过电磁线圈62通电的形式使得电磁线圈62产生磁场，进而利用磁场吸引铁磁材料板63的方式实现圆盘6与电磁线圈62靠近，即在保持压杆52位置不变的情况下，实现上模板5的下移，因此能够在水平方向上的锻造开始前对预制坯料进一步的压紧，为后续水平方向上的锻造提高稳定的锻造环境。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种特种合金材料锻造成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据管形件的加工尺寸，用TC9或TC11钛合金棒料下料形成毛坯，然后对毛坯的进行温锻镦粗以实现筒体(1)的外部轮廓的成型；
S2、在步骤S1中的毛坯端面的中心位置轴向预钻引导孔，然后顺引导孔进行冲孔形成预制坯料；
S3、将步骤S2中的预制坯料放入锻造成型模具中下内模(4)与下外模(3)之间的成型空隙(41)内，通过上模板(5)的环形凸起(53)进行预锻后，再通过挤压头(54)的下移来将预制坯料顶入下外模(3)的模膛(31)内形成凸起部(11)，得到产品；
S4、将步骤S3中得到的工件两端的沿口和内外侧壁 进行收口和整形即可；
其中，所述锻造成型模具包括底座(2)、下模具及上模具，所述下模具包括固定于底座(2)上端的下内模(4)，所述下内模(4)外套装有下外模(3)，所述下内模(4)与下外模(3)之间存在供预制坯料放入的成型空隙(41)；所述下外模(3)上设置有多个与凸起部(11)匹配的模膛(31)，所述下内模(4)对应模膛(31)处均设置有沿径向布置的滑槽(42)，所述滑槽(42)内设置有能够自由滑动的滑块(43)；所述滑块(43)内侧面成由高到低逐渐向内倾斜的斜面，所述滑块(43)外侧面连接有与凸起部(11)大小匹配的顶块(46)；所述上模具包括上模板(5)，所述上模板(5)下端设置有与成型空隙(41)盘位置匹配的环形凸起(53)，所述环形凸起(53)内侧的上模板(5)上设置有上下贯通的通孔，所述通孔内设置有压杆(52)；所述压杆(52)上端延伸至上模板(5)上方与外部驱动机构连接，所述压杆(52)下端延伸至上模板(5)下方与挤压头(54)连接，所述挤压头(54)呈上大下小的圆锥台状且其外侧面与斜面匹配；所述上模板(5)上方的压杆(52)上固定设置有圆盘(6)，所述圆盘(6)与上模板(5)之间设置有抗压弹簧(61)；
所述滑块(43)通过卡扣件(47)与顶块(46)可拆卸连接；所述下内模(4)内设置有与其同轴布置的环形孔，所述环形孔内设置有束紧弹簧(45)，所述束紧弹簧(45)依次穿过多个滑块(43)后收尾连接，所述滑块(43)上对应设置有与束紧弹簧(45)匹配的束紧孔(44)。
2.根据权利要求1所述的一种特种合金材料锻造成型工艺，其特征在于，所述下外模(3)通过均布的多个切割缝(32)分成多个大小相同的弧形组块，所述弧形组块上至少设置有两组对称布置的导向孔，所述导向孔内设置有导向杆(33)，所述导向杆(33)下端与底座(2)螺纹连接，所述导向杆(33)上端穿过上模板(5)延伸至上模板上方。
3.根据权利要求1所述的一种特种合金材料锻造成型工艺，其特征在于，所述挤压头(54)下端设置有定位杆(55)，所述底座(2)上位于定位杆(55)正下方处设置有定位孔(21)。
4.根据权利要求1所述的一种特种合金材料锻造成型工艺，其特征在于，所述上模板(5)上端固定设置有套装于压杆(52)外的调节箱(51)，所述圆盘(6)能够在调节箱(51)内上下移动，所述调节箱(51)内上端设置有电磁线圈(62)，所述圆盘(6)上设置有与电磁线圈(62)正对的铁磁材料板(63)；所述电磁线圈(62)与外部控制器电连接。
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