CN114042855B - 压力机六缸曲轴整形模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压力机六缸曲轴整形模具，第L2、L5连杆颈朝上结构，第L2、L5连杆颈上模为V型斜面和圆弧结构，第L2、L5连杆颈下模为圆形的自动定位结构；整形校正型腔主轴颈处：靠近配重侧横向剖面为两个偏心圆和斜面结构；型腔连杆颈处，连杆颈及档内凸台较大圆角过渡，为热曲轴锻件在校正整形过程中主轴颈复位整形留有较大空间；曲臂侧面采用阶梯结构，为热锻件曲臂复为变形保留一定间隙。本发明的优点是：根据切边过程中曲轴锻件所发生的扭拉、弯曲、墩粗变形的趋势进行构造，实现曲轴的锻后直线度、连杆颈角度120°、曲臂平衡块长度尺寸符合产品图纸要求和后续加工要求。

Description

压力机六缸曲轴整形模具

技术领域

本专利涉及机械领域，具体是一种曲轴的整形模具；更具体是一种曲轴锻件热切边后发生的弯曲和扭转变形的整形模具。

背景技术

六缸曲轴锻件是由七个主轴颈、6个连杆颈和12个曲臂构成，12个曲臂中有4个或者8个平衡块，形状复杂程度较高、生产批量较大。在模锻压力机设备的成型工艺普遍采用一火次完成模锻成型、切边、整形、悬挂热处理。受形状影响，在切除飞边过程中，高温的曲轴锻件周边受不均等的剪切力作用，不可避免地产生弯曲、扭转、鐓粗变形，对曲轴锻件直线度、连杆颈角度和曲臂长度尺寸产生较大影响，产生偏差，从而导致曲轴加工量不足和成品曲轴初始动平衡量大无法去重而报废；另外，终锻模具型腔轮廓在使用过程中存在磨损变形以及终锻坯厚度偏差现象，造成曲轴轮廓增大。因此，曲轴锻件轮廓尺寸精度需要通过校正整形模具保证，其整形模具型腔结构成为关键，而传统的锻件热校正整形模具型腔结构，采用比终锻型腔水平放大0.8-2.5毫米间隙制作的，在实际生产中，存在曲臂热锻件与整形型腔发生干涉、粘膜现象，延误生产，影响锻件的最终直线度、分度和长度尺寸。因此，根据立体分模的六缸曲轴弯扭、墩粗变形趋势，针对专业化的锻造企业，需尽快研制一种行之有效的适用于自动化程度较高、生产效率较高、生产批量较大的模锻压力机生产线的整形模具结构。

专利内容

本专利的目的是提供一种压力机六缸曲轴整形模具，包括整形上模及整形下模，采用模具型腔为第二连杆颈、第五连杆颈朝上自动定心结构；

针对第一连杆颈、第三连杆颈、第四连杆颈、第六连杆颈，分模面上部分及下部分型腔内，连杆颈型腔与连杆颈平衡块型腔凸台通过分模圆角连接；此种连杆颈结构在整形合模过程中，推动锻件连杆颈向平衡块侧移动，避免了曲轴热锻件连杆颈与整形模具接触产生压坑的问题；

针对第二连杆颈、第五连杆颈，上模为V型斜面和圆弧结构，下模为圆形的自动定位结构；具体为：分模面上半部分及下部分均为连杆颈的凸台，上模的凸台通过斜面和分模圆角与连杆颈外圆型腔连接；下模通过分模圆角与连杆颈外圆型腔连接；此种结构可避免因终锻模具磨损和压塌变形，及曲轴锻件连杆颈处残留飞刺较大产生干涉问题，避免锻件整形后在连杆颈处产生压坑问题；

针对第二主轴颈、第三主轴颈、第四主轴颈、第五主轴颈及第六主轴颈，该位置的型腔为不对称结构：主轴颈型腔按竖直方向对称分割成两部分，且连接平衡块侧的主轴颈型腔向外偏移小于1mm；连接主轴颈平衡块的型腔与分模面间通过斜面和分模圆角连接；采用该种整形结构，当弯扭变形的热锻件放入型腔内，推压热锻件的各主轴颈向平衡块侧移动，避免与模具干涉发生主轴颈压坑现象，从而达到校直的作用。

所述曲臂的平衡块侧面校正整形模腔为阶梯结构；该结构在校正整形过程中可避免曲臂平衡块侧面与模腔发生干涉、粘膜问题，保证锻件顺利取出，又可对曲臂长度方向的尺寸进行精整作用。

不连接主轴颈凸起部分的型腔向外偏移小于1mm。

本发明的优点是：根据切边过程中曲轴锻件所发生的扭拉、弯曲、墩粗变形的趋势进行构造，实现曲轴的锻后直线度、连杆颈角度120°、曲臂平衡块长度尺寸符合产品图纸要求和后续加工要求。

附图说明

图1-1为曲轴的结构示意图；

图1-2为本发明的模具结构；

图2为图1-1的左视图；

图3为模锻成型后的热锻件在切边后产生弯曲和扭转变形示意图；

图4为模具整体示意图；

图5为图4的A-A位置剖视图；

图6-1为第二连杆颈、第五连杆颈原有结构示意图；

图6-2为图4的B-B位置剖视图；

图7-1为主轴颈处原结构示意图；

图7-2为图4的C-C位置剖视图；

图8-1为曲臂侧面的原结构；

图8-2为图1-2的D-D位置剖视图。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明，本专利涉及的六缸曲轴锻件2如图1-1、图1-2、图2所示，热整形模具由校正上模1、校正下模3组成。附图标识如下：

L代表连杆颈，六个连杆颈分别用L1-L6表示；

Z代表主轴颈，七个主轴颈分别用Z1-Z7表示；

P代表曲臂，12个曲臂分别用Q1-Q12表示；

上模用1代表，下模用3代表；

型腔符号中，第一位代表上模或下模，第2位代表类型，第3位代表序号，如1L5代表第五连杆颈的上模腔，其他类似；

曲轴热锻件2，由七个主轴颈、六个连杆颈、12个曲臂组成，12个曲臂中含有8个曲臂带有平衡重(部分曲轴含有4个平衡重)，连杆颈L1、L6和L3、L4以及L2、L5互成120°分布，Z1-Z7为主轴颈，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12为曲臂，除了Q3、Q4、Q9、Q10外其余曲臂代用平衡重，P1、P2、P5、P6、P7、P8、P11、P12为平衡重。模锻成型后的热锻件，在切边后产生弯曲和扭转变形，如图3所示，整个趋势为向连杆颈侧偏移。

本发明涉及具体的整形模具结构由连杆颈、主轴颈、曲臂平衡块三个部分组成。剖面图A-A、B-B、C-C、D-D中双点划线为锻件，R为分模圆角。

本发明的整体结构如图4，包括校正上模1、和校正下模3。模具型腔为L2、L5连杆颈朝上自动定心结构。

连杆颈部分型腔结构：上半部分由第6连杆颈校正上模腔1L6、第6连杆校正上模腔档内凸起1L601及分模圆角R1组成，下半部分由第6连杆颈校正下模腔3L6、第6连杆校正下模腔档内凸起3L601及分模圆角R1组成；连杆颈L1、L3、L4、L6的模具整形型腔采用上述结构。批产使用的曲轴锻件终锻成型模具，连杆颈处为压塌、磨损变形较重区域，造成锻件此处轮廓增大，另外，切边产生的弯扭变形(见图3)、墩粗变形L601、较大的残留飞刺L602，都将造成曲轴连杆颈处轮廓增大；此种连杆颈结构在整形合模过程中，推动锻件连杆颈向平衡块侧移动，避免了曲轴热锻件连杆颈与整形模具接触产生压坑的问题。

L2、L5连杆颈V型定心结构

该位置原结构如图6-1所示，为对称的圆形结构；而本发明则为：分模面上半部分是由凸台1L501、斜面1L502、连杆颈1L5半圆三部分及分模圆角R圆滑过渡构成；分模面下半部分是由凸台3L501、连杆颈3L5及分模圆角R圆滑过渡构成。图中高度h1为15-20mm，斜面1L502与水平面夹角的角度α°为25-40°，分模圆角R2为15-25mm，h1为10-15mm。h2为10-15mm,；此种结构，可避免因终锻模具磨损和压塌变形，及曲轴锻件连杆颈处残留飞刺较大产生干涉问题，避免锻件整形后在连杆颈处产生压坑问题。

主轴颈型腔的不对称结构

原结构如图7-1所示，为对称结构；而本发明则如图7-2所示，主轴颈型腔按竖直方向对称分割成两部分，且连接平衡块的主轴颈型腔Z41向外偏移小于1mm；连接平衡块的主轴颈型腔与分模面间通过斜面和分模圆角连接；

分模面上半部分校正上模型腔1Z4偏距K小于1毫米，包括等值于主轴颈的半圆及校正上模型腔第四主斜面1Z401、分模圆角R；分模面下半部分校正下模型腔3Z4偏距K小于1毫米、包括等值于主轴颈的半圆及校正下模腔第四主斜面3Z401、分模圆角R。校正上模腔第四主斜面1Z401与竖直面夹角的角度β为25-35°、分模圆角R3为R8-10mm、分模圆角R4为R15-25mm。主轴颈第Z2、Z3、Z5、Z6采用同种结构。模锻成型后的六缸曲轴热锻件，在超过1000℃的高温下因切边剪切力的作用，整个曲轴将产生空间立体的弯曲、扭转变形，导致七个主轴颈的相对于曲轴公共轴心发生偏移。采用上述整形结构，当弯扭变形的热锻件放入型腔内，推压热锻件的各主轴颈向平衡块侧移动，避免与模具干涉发生主轴颈压坑现象，从而达到校直的作用。

曲臂的P11平衡块侧面校正整形模腔的阶梯结构

分模面上半部分型腔1P11侧面与第十一曲臂P11平衡块保留间隙t1、t2的两部分阶梯结构，分模面下半部分第十一曲臂型腔3P11侧面是由与第11曲臂P11平衡块保留间隙t1、t2的两部分阶梯结构组成，图中高度H范围内的间隙t1为0.5-1.0mm，其余部分间隙t2为2.5-4.5mm，高度H为20-25mm。热锻件切边过程中，平衡块发生扭曲和分模面附近局部墩粗变形，造成轮廓增大。采用此种结构，在校正整形过程中可避免曲臂平衡块侧面与模腔发生干涉、粘膜问题，保证锻件顺利取出，又可对曲臂长度方向的尺寸进行精整作用。

本发明的整形结构是用于曲轴热模锻成型后，由切边机将飞边切除过程中曲轴热锻件所发生的“S”型弯扭变形，在所陈述的校正模具中进行尺寸的复位整形。涉及的整形校正模具型腔特点为：

第L2、L5连杆颈朝上结构，第L2、L5连杆颈上模为V型斜面和圆弧结构，第L2、L5连杆颈下模为圆形的自动定位结构；

整形校正型腔主轴颈处：除了定位基准第一主轴颈、第七主轴颈横向剖面为圆心、分模圆角较小外，其余主轴颈靠近配重侧横向剖面为两个偏心圆和斜面结构；

型腔连杆颈处，连杆颈及档内凸台较大圆角过渡，为热曲轴锻件在校正整形过程中主轴颈复位整形留有较大空间。

型腔曲臂处：曲臂侧面采用阶梯结构，为热锻件曲臂复为变形保留一定间隙。

具体为曲轴热切边后，由机器人将锻件翻转L2、L5连杆颈朝上后，放入L2、L5连杆颈朝上的校正下模内，自动定位；随着校正上模下行，将曲轴热锻件完全压入校正下模，在校正上下模具完全闭合，曲轴热锻件在型腔内曲臂顶、主轴、连杆处复位，最终完成整形过程。

本专利的整形结构，可对由于六缸曲轴的模锻成型模具磨损轮廓变大和切边剪切力所产生的弯曲、连杆颈120°角度较大偏差、平衡块扭转变形进行整形；同时，切边过程中曲臂上模局部墩粗变形和校正过程中曲臂局部墩粗变形，二者叠加所导致锻件与整形模具干涉和粘膜现象，得到了彻底解决，从而保证了曲轴锻件锻后的直线度、分度、长度尺寸精度，满足后续加工要求。提高生产效率，降低生产成本。

Claims (3)

1.压力机六缸曲轴整形模具，包括整形上模及整形下模，其特征在于：采用模具型腔为第二连杆颈、第五连杆颈朝上自动定心结构；

针对第一连杆颈、第三连杆颈、第四连杆颈、第六连杆颈，分模面上部分及下部分型腔内，连杆颈型腔与连杆颈平衡块型腔凸台通过分模圆角连接；此种连杆颈结构在整形合模过程中，推动锻件连杆颈向平衡块侧移动，避免了曲轴热锻件连杆颈与整形模具接触产生压坑的问题；

针对第二连杆颈、第五连杆颈，上模为V型斜面和圆弧结构，下模为圆形的自动定位结构；具体为：分模面上半部分及下部分均凸台，上模的凸台通过斜面和分模圆角与连杆颈外圆型腔连接；下模通过分模圆角与连杆颈外圆型腔连接；此种结构可避免因终锻模具磨损和压塌变形以及曲轴锻件连杆颈处残留飞刺产生干涉问题，避免锻件整形后在连杆颈处产生压坑问题；

针对第二主轴颈、第三主轴颈、第四主轴颈、第五主轴颈及第六主轴颈，该位置的型腔为不对称结构：主轴颈型腔按竖直方向对称分割成两部分，且连接平衡块侧的主轴颈的型腔向外偏移小于1mm；连接平衡块侧的主轴颈的型腔与分模面间通过斜面和分模圆角连接；采用该种整形结构，当弯扭变形的热锻件放入型腔内，推压热锻件的各主轴颈向平衡块侧移动，避免与模具干涉发生主轴颈压坑现象，从而达到校直的作用。

2.根据权利要求1所述的压力机六缸曲轴整形模具，其特征在于：所述曲臂的平衡块侧面校正整形模腔为阶梯结构；该结构在校正整形过程中可避免曲臂平衡块侧面与模腔发生干涉、粘膜问题，保证锻件顺利取出，又可对曲臂长度方向的尺寸进行精整作用。

3.根据权利要求1所述的压力机六缸曲轴整形模具，其特征在于：不连接主轴颈凸起部分的型腔向外偏移小于1mm。