CN114558976B - 导向套热锻造成型模具及装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了导向套热锻造成型模具及装配方法，它包括用于对导向套内孔成型的内模结构，所述内模结构采用可拆卸的内模上部结构和内模下部结构，内模下部结构采用耐高温材料制成；还包括用于对导向套外形结构进行成型的外模结构，所述外模结构与内模结构相配合进而实现对导向套的成型，所述外模结构包括嵌套相连的内圈结构和外圈结构，内圈结构采用耐高温材料制成，所述外圈结构采用韧性材料制成。模具采用分体式设计，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度，同时，由于模具分体后的部分相对于整体式壁厚较小，便于采用钢材坯料进行模套加工，减少加工成本。
Description
技术领域
本发明属于钢材热锻造制造装置领域，具体涉及导向套热锻造成型模具及装配方法，具体涉及金属及非金属材料先进制备、加工成型技术。
背景技术
导向套作为工程机械油缸的一个零件，由于其形状较复杂，传统的加工方式加工量较大，加工周期长，材料损耗大，生产成本高。采用热挤压锻造的方式将坯料先粗加工至特点的形状后再进行车加工，可以减少材料加工量和加工周期。
由于导向套的结构为套筒类结构，在对其进行热挤压锻造过程中，需要用到内模和外模配合冲压成型，而且为了保证其能够承受高温环境，需要保证内模和外模能够承受高温，而现有通常采用的内模和外模都分别采用整体式模具结构，此时所有模具都需要采用特种材料制成，模具成本较高；而且针对不同的导向套，就需要更换整套模具。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供导向套热锻造成型模具及装配方法，将一个整体的热挤压锻造内模分解为多个部分，通过将内模分为下部结构和上部结构，下部结构主要用于热挤压的成形、承受压力和高温，上部结构主要用于模具的装配安装，相对于整体模具，模具采用分体式设计，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度，同时，由于模具分体后的部分相对于整体式壁厚较小，便于采用钢材坯料进行模套加工，减少加工成本；通过将外模分解为内圈和外圈两个部分，内圈结构主要用于热挤压的成形、承受压力和高温，外圆结构主要用于模具的装配安装；相对于整体模具，模具采用分体式设计，可以充分利用内圈结构抗高温高压和外圈部分高韧性的特性，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：导向套热锻造成型模具，其特征在于：它包括用于对导向套内孔成型的内模结构，所述内模结构采用可拆卸的内模上部结构和内模下部结构，内模下部结构采用耐高温材料制成；
还包括用于对导向套外形结构进行成型的外模结构，所述外模结构与内模结构相配合进而实现对导向套的成型，所述外模结构包括嵌套相连的内圈结构和外圈结构，内圈结构采用耐高温材料制成，所述外圈结构采用韧性材料制成。
所述内模上部结构包括上模座，上模座的底端通过法兰螺栓固定安装有连接法兰，所述连接法兰的顶端中心部位加工有台阶孔，所述台阶孔的内部通过螺母限位安装有拉杆，所述拉杆的另一端穿过台阶孔；
所述内模下部结构包括套装在拉杆外部的套筒，所述拉杆的底端固定安装有冲头，并将套筒压紧在连接法兰的底端面。
所述上模座的底端面加工有用于和法兰螺栓相配合的第一螺纹孔；
所述连接法兰上加工有多个用于安装法兰螺栓的螺栓阶梯孔；
所述螺母的端面加工有用于对其进行拆卸的多个第一圆柱孔；
所述冲头的底端面加工有用于对其进行拆卸的多个第二圆柱孔。
所述拉杆为圆柱体，拉杆的两端分别加工有第一外螺纹柱和第二外螺纹柱，第一外螺纹柱与螺母相配合，第二外螺纹柱与加工在冲头中心的第二螺纹孔相配合。
所述冲头整体外形结构为带台阶的圆台，在外圆结构均匀分布多个便于脱模的小台阶；
所述冲头的材料采用耐热钢，热处理状态为淬火态；
所述套筒的材料采用普通中碳钢，热处理状态为调质态。
所述外圈结构包括下模座，下模座的顶部中心加工有垫板安装孔，垫板安装孔定位安装有垫板；垫板的顶部支撑有模套；
所述内圈结构包括模芯，模芯镶嵌安装在模套的内部，模套的外部套装有压板，压板通过螺栓压装固定，螺栓固定在下模座的顶端。
所述垫板通过垫板定位柱定位安装在垫板安装孔的中心部位；
所述下模座的顶端加工有用于安装螺栓的螺栓孔。
所述模芯的中心下部加工有用于对待挤压成型工件的外形结构相配合的模腔，模腔的上方设置有模芯内阶梯孔，所述模芯的外圆加工有模芯外台阶；
所述模套的内部加工有内阶梯，内阶梯与模芯的模芯外台阶相配合；模套的外部加工有模套外台阶，模套外台阶与压板相配合。
所述模芯采用耐热钢，热处理状态为淬火态；
所述模套采用高韧性的合金钢，热处理状态为调质态；
所述压板上加工有用于穿过螺栓的通孔；
所述模套的顶部加工有吊装螺纹孔。
导向套热锻造成型模具的装配方法，包括以下步骤：
内模结构的装配过程：
步骤1.1：在拉杆的第一外螺纹柱上安装螺母；
步骤1.2：再将拉杆穿过连接法兰的台阶孔；
步骤1.3：再通过法兰螺栓将连接法兰固定安装在上模座上；
步骤1.4：再将套筒套装在拉杆上，再将冲头通过螺纹固定安装在第二外螺纹柱上，并将冲头锁紧固定；
外模结构的装配过程为：
步骤2.1：将模芯的外圈小端部分对准模套的内圈大端部分，然后缓慢压入直至两者端面对齐，此时模芯和模套镶嵌完毕做为一个新的模具；
步骤2.2：将垫板通过垫板定位柱定位安装在垫板安装孔的中心部位；
步骤2.3：将镶嵌后的模具安装在垫板上，用压板盖上后再用螺栓固定；
步骤2.4：待外模结构安装完毕，开始锻压生产。
本发明有如下有益效果：
1、通过采用本发明的内模结构，通过将一个整体的锻压内模结构分解为内模上部结构和内模下部结构多个部分，下部结构主要用于热挤压的成形、承受压力和高温，上部结构主要用于模具的装配安装，相对于整体模具，模具采用分体式设计，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度，同时，由于模具分体后的部分相对于整体式壁厚较小，便于采用钢材坯料进行模套加工，减少加工成本。
2、通过采用上述的连接法兰和螺母的配合连接能够用于拉杆的限位安装。
3、通过上述的套筒材料采用普通中碳钢，热处理状态为调质态，基体硬度较高，锻造过程中能够承受压力和部分高温。
4、通过采用上述的冲头采用耐热钢，热处理状态为淬火态，基体硬度较高，从而保证其耐高温和耐磨的性能。
5、通过将外模结构分解为内圈结构和外圈结构内外两个部分，内圈结构主要用于热挤压的成形、承受压力和高温，外圆结构主要用于模具的装配安装；相对于整体模具，模具采用分体式设计，可以充分利用内圈结构抗高温高压和外圈部分高韧性的特性，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度。同时，由于模具分体后的两部分相对于整体式壁厚较薄，便于采用钢管尾料进行模套加工，做到废物利用。
6、通过上述的模腔与产品外圆结构形状一致，保证锻压后的尺寸形状，通过上述的模芯内阶梯孔用于和内模相配合，通过模芯外台阶用于和模套进行嵌套配合，防止两者之间发生脱落的问题。
7、通过上述的内阶梯能够用于对模芯进行固定，通过模套外台阶能够通过压板实现模套的固定。
8、模芯基体硬度较高，从而保证其耐高温和耐磨的性能。
9、模套基体硬度较高，不仅能保证使用强度，还由于其高韧性而保证其耐久性，而且便于车。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明内模结构主剖视图。
图2为本发明内模结构的上模座剖视图。
图3为本发明内模结构的冲头上小台阶剖视图。
图4为本发明外模结构主剖视图。
图5为本发明外模结构的模套主剖视图。
图6为本发明外模结构的模芯主剖视图。
图7为本发明外模结构的模套和模芯装配过程图。
图8为本发明外模结构的模套和模芯嵌套之后的剖视图。
图9为本发明内模结构和外模结构配合过程图。
图10为本发明内模结构和外模结构锻造配合图。
图11为本发明导向套结构图。
图中：上模座1、法兰螺栓2、连接法兰3、螺母4、第一外螺纹柱5、第一圆柱孔6、台阶孔7、第一螺纹孔8、拉杆9、套筒10、第二外螺纹柱11、冲头12、第二圆柱孔13、第二螺纹孔14、小台阶15、螺栓阶梯孔16、垫板定位柱17、垫板18、下模座19、垫板安装孔20、螺栓孔21、安装螺栓22、压板23、通孔24、模套外台阶25、模套26、吊装螺纹孔27、模芯28、模芯内阶梯孔29、模腔30、模芯外台阶31、内阶梯32。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1-11，导向套热锻造成型模具，它包括用于对导向套内孔成型的内模结构，所述内模结构采用可拆卸的内模上部结构和内模下部结构，内模下部结构采用耐高温材料制成；还包括用于对导向套外形结构进行成型的外模结构，所述外模结构与内模结构相配合进而实现对导向套的成型，所述外模结构包括嵌套相连的内圈结构和外圈结构，内圈结构采用耐高温材料制成，所述外圈结构采用韧性材料制成。本发明通过将内模结构分解为内模上部结构和内模下部结构多个部分，下部结构主要用于热挤压的成形、承受压力和高温，上部结构主要用于模具的装配安装，相对于整体模具，模具采用分体式设计，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度，同时，由于模具分体后的部分相对于整体式壁厚较小，便于采用钢材坯料进行模套加工，减少加工成本。通过将外模结构分解为内圈结构和外圈结构内外两个部分，内圈结构主要用于热挤压的成形、承受压力和高温，外圆结构主要用于模具的装配安装；相对于整体模具，模具采用分体式设计，可以充分利用内圈结构抗高温高压和外圈部分高韧性的特性，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度。同时，由于模具分体后的两部分相对于整体式壁厚较薄，便于采用钢管尾料进行模套加工，做到废物利用。
进一步的，所述内模上部结构包括上模座1，上模座1的底端通过法兰螺栓2固定安装有连接法兰3，所述连接法兰3的顶端中心部位加工有台阶孔7，所述台阶孔7的内部通过螺母4限位安装有拉杆9，所述拉杆9的另一端穿过台阶孔7；所述内模下部结构包括套装在拉杆9外部的套筒10，所述拉杆9的底端固定安装有冲头12，并将套筒10压紧在连接法兰3的底端面。通过上述的能够拆分的结构，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度，同时，由于模具分体后的部分相对于整体式壁厚较小，便于采用钢材坯料进行模套加工，减少加工成本。
进一步的，所述上模座1的底端面加工有用于和法兰螺栓2相配合的第一螺纹孔8；通过上述的结构保证了对连接法兰3的可靠固定。
进一步的，所述连接法兰3上加工有多个用于安装法兰螺栓2的螺栓阶梯孔16；通过上述的螺栓阶梯孔16能够方便法兰螺栓2的安装。
进一步的，所述螺母4的端面加工有用于对其进行拆卸的多个第一圆柱孔6；通过上述的第一圆柱孔6便于后续对螺母4进行拆卸，进而便于拉杆9的拆卸。
进一步的，所述冲头12的底端面加工有用于对其进行拆卸的多个第二圆柱孔13。通过上述的第二圆柱孔13便于后续对冲头12进行拆卸。
进一步的，所述拉杆9为圆柱体，拉杆9的两端分别加工有第一外螺纹柱5和第二外螺纹柱11，第一外螺纹柱5与螺母4相配合，第二外螺纹柱11与加工在冲头12中心的第二螺纹孔14相配合。通过上述的拉杆9能够用于对冲头12和套筒10进行固定安装。
进一步的，所述冲头12整体外形结构为带台阶的圆台，在外圆结构均匀分布多个便于脱模的小台阶15；通过设置小台阶可以减少锻压过程中锻件和冲头之间的摩擦力，保证锻压后锻件和冲头易分离，防止锻件将冲头抱死。
进一步的，所述冲头12的材料采用耐热钢，热处理状态为淬火态。从而保证其耐高温和耐磨的性能。
进一步的，套筒10为轴对称结构，其整体外形结构为圆柱体，内圆有与拉杆外径配合的孔洞。
进一步的，所述套筒10的材料采用普通中碳钢，热处理状态为调质态。基体硬度较高，锻造过程中主要承受压力和部分高温。
进一步的，所述外圈结构包括下模座19，下模座19的顶部中心加工有垫板安装孔20，垫板安装孔20定位安装有垫板18；垫板18的顶部支撑有模套26；所述内圈结构包括模芯28，模芯28镶嵌安装在模套26的内部，模套26的外部套装有压板23，压板23通过螺栓22压装固定，螺栓22固定在下模座19的顶端。通过上述的结构，采用分体式设计，可以充分利用内圈部分抗高温高压和外圈部分高韧性的特性，不仅可以使模具便于加工，还能增加模具使用寿命和产品尺寸精度。同时，由于模具分体后的两部分相对于整体式壁厚较薄，便于采用钢管尾料进行模套加工，做到废物利用。
进一步的，所述垫板18通过垫板定位柱17定位安装在垫板安装孔20的中心部位；通过上述的垫板定位柱17保证了对垫板18的可靠定位和固定。
进一步的，所述下模座19的顶端加工有用于安装螺栓22的螺栓孔21。通过上述的螺栓孔21能够用于对螺栓22的可靠固定和安装。
进一步的，所述模芯28的中心下部加工有用于对待挤压成型工件的外形结构相配合的模腔30，模腔30的上方设置有模芯内阶梯孔29，所述模芯28的外圆加工有模芯外台阶31；通过上述的模腔30与产品外圆结构形状一致，保证锻压后的尺寸形状，通过上述的模芯内阶梯孔29用于和内模相配合，通过模芯外台阶31用于和模套进行嵌套配合，防止两者之间发生脱落的问题。
进一步的，所述模套26的内部加工有内阶梯32，内阶梯32与模芯28的模芯外台阶31相配合；模套26的外部加工有模套外台阶25，模套外台阶25与压板23相配合。通过上述的内阶梯32能够用于对模芯28进行固定，通过模套外台阶25能够通过压板实现模套的固定。
进一步的，所述模芯28采用耐热钢，热处理状态为淬火态；从而保证其耐高温和耐磨的性能。
进一步的，所述模套26采用高韧性的合金钢，热处理状态为调质态；不仅能保证使用强度，还由于其高韧性而保证其耐久性，而且便于车。
进一步的，所述压板23上加工有用于穿过螺栓22的通孔24；通过上述通孔24便于螺栓的穿过。
进一步的，所述模套26的顶部加工有吊装螺纹孔27。
实施例2：
导向套热锻造成型模具的装配方法，包括以下步骤：
内模结构的装配过程：
步骤1.1：在拉杆9的第一外螺纹柱5上安装螺母4；
步骤1.2：再将拉杆9穿过连接法兰3的台阶孔7；
步骤1.3：再通过法兰螺栓2将连接法兰3固定安装在上模座1上；
步骤1.4：再将套筒10套装在拉杆9上，再将冲头12通过螺纹固定安装在第二外螺纹柱11上，并将冲头12锁紧固定；
外模结构的装配过程为：
步骤2.1：将模芯28的外圈小端部分对准模套26的内圈大端部分，然后缓慢压入直至两者端面对齐，此时模芯28和模套26镶嵌完毕做为一个新的模具；
步骤2.2：将垫板18通过垫板定位柱17定位安装在垫板安装孔20的中心部位；
步骤2.3：将镶嵌后的模具安装在垫板18上，用压板23盖上后再用螺栓22固定；
步骤2.4：待外模结构安装完毕，即可进行锻压生产。
本发明的工作原理：
具体工作过程中，冲头12在锻造过程中承受高温导致冲头12和拉杆9变形，从而使冲头12难以与拉杆9拆分，此时可以用拆卸螺母4的方式将冲头12拆卸下来，而冲头12和拉杆9作将作为一个整体结构，拉杆9上部及螺纹由于受高温影响较小，变形较小，因而不影响安装拆卸。
Claims (8)
1.导向套热锻造成型模具，其特征在于：它包括用于对导向套内孔成型的内模结构，所述内模结构采用可拆卸的内模上部结构和内模下部结构，内模下部结构采用耐高温材料制成；
还包括用于对导向套外形结构进行成型的外模结构，所述外模结构与内模结构相配合进而实现对导向套的成型，所述外模结构包括嵌套相连的内圈结构和外圈结构，内圈结构采用耐高温材料制成，所述外圈结构采用韧性材料制成；
所述内模上部结构包括上模座（1），上模座（1）的底端通过法兰螺栓（2）固定安装有连接法兰（3），所述连接法兰（3）的顶端中心部位加工有台阶孔（7），所述台阶孔（7）的内部通过螺母（4）限位安装有拉杆（9），所述拉杆（9）的另一端穿过台阶孔（7）；
所述内模下部结构包括套装在拉杆（9）外部的套筒（10），所述拉杆（9）的底端固定安装有冲头（12），并将套筒（10）压紧在连接法兰（3）的底端面；
所述外圈结构包括下模座（19），下模座（19）的顶部中心加工有垫板安装孔（20），垫板安装孔（20）定位安装有垫板（18）；垫板（18）的顶部支撑有模套（26）；
所述内圈结构包括模芯（28），模芯（28）镶嵌安装在模套（26）的内部，模套（26）的外部套装有压板（23），压板（23）通过螺栓（22）压装固定，螺栓（22）固定在下模座（19）的顶端。
2.根据权利要求1所述导向套热锻造成型模具，其特征在于：所述上模座（1）的底端面加工有用于和法兰螺栓（2）相配合的第一螺纹孔（8）；
所述连接法兰（3）上加工有多个用于安装法兰螺栓（2）的螺栓阶梯孔（16）；
所述螺母（4）的端面加工有用于对其进行拆卸的多个第一圆柱孔（6）；
所述冲头（12）的底端面加工有用于对其进行拆卸的多个第二圆柱孔（13）。
3.根据权利要求2所述导向套热锻造成型模具，其特征在于：所述拉杆（9）为圆柱体，拉杆（9）的两端分别加工有第一外螺纹柱（5）和第二外螺纹柱（11），第一外螺纹柱（5）与螺母（4）相配合，第二外螺纹柱（11）与加工在冲头（12）中心的第二螺纹孔（14）相配合。
4.根据权利要求3所述导向套热锻造成型模具，其特征在于：所述冲头（12）整体外形结构为带台阶的圆台，在外圆结构均匀分布多个便于脱模的小台阶（15）；
所述冲头（12）的材料采用耐热钢，热处理状态为淬火态；
所述套筒（10）的材料采用普通中碳钢，热处理状态为调质态。
5.根据权利要求4所述导向套热锻造成型模具，其特征在于：所述垫板（18）通过垫板定位柱（17）定位安装在垫板安装孔（20）的中心部位；
所述下模座（19）的顶端加工有用于安装螺栓（22）的螺栓孔（21）。
6.根据权利要求5所述导向套热锻造成型模具，其特征在于：所述模芯（28）的中心下部加工有用于对待挤压成型工件的外形结构相配合的模腔（30），模腔（30）的上方设置有模芯内阶梯孔（29），所述模芯（28）的外圆加工有模芯外台阶（31）；
所述模套（26）的内部加工有内阶梯（32），内阶梯（32）与模芯（28）的模芯外台阶（31）相配合；模套（26）的外部加工有模套外台阶（25），模套外台阶（25）与压板（23）相配合。
7.根据权利要求6所述导向套热锻造成型模具，其特征在于：所述模芯（28）采用耐热钢，热处理状态为淬火态；
所述模套（26）采用高韧性的合金钢，热处理状态为调质态；
所述压板（23）上加工有用于穿过螺栓（22）的通孔（24）；
所述模套（26）的顶部加工有吊装螺纹孔（27）。
8.权利要求7所述导向套热锻造成型模具的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
内模结构的装配过程：
步骤1.1：在拉杆（9）的第一外螺纹柱（5）上安装螺母（4）；
步骤1.2：再将拉杆（9）穿过连接法兰（3）的台阶孔（7）；
步骤1.3：再通过法兰螺栓（2）将连接法兰（3）固定安装在上模座（1）上；
步骤1.4：再将套筒（10）套装在拉杆（9）上，再将冲头（12）通过螺纹固定安装在第二外螺纹柱（11）上，并将冲头（12）锁紧固定；
外模结构的装配过程为：
步骤2.1：将模芯（28）的外圈小端部分对准模套（26）的内圈大端部分，然后缓慢压入直至两者端面对齐，此时模芯（28）和模套（26）镶嵌完毕做为一个新的模具；
步骤2.2：将垫板（18）通过垫板定位柱（17）定位安装在垫板安装孔（20）的中心部位；
步骤2.3：将镶嵌后的模具安装在垫板（18）上，用压板（23）盖上后再用螺栓（22）固定；
步骤2.4：待外模结构安装完毕，即可进行锻压生产。
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