CN116351995A - 一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法，通过利用两个锻件相结合的结构优化单个锻件成型的困难，使用适用于两个锻件的专用锻模进行锻造成型，然后使用相应的冲孔切边模具在锻造完成后利用锻件余温切除飞边余料，得到最终的偏心轴芯类阶梯状复杂零件。本方法能够在不投入其它生产设备情况下实现锻造成型，增加材料利用率，降低工人劳动强度，提高生产效率，获得形状复杂且质量较高产品的技术问题。

Description

一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法

技术领域

本发明属于锻造技术领域，具体涉及一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法。

背景技术

偏心轴芯阶梯状复杂零件广泛应用于各种机械类履带式行走部件中。减震器附座零件作为典型的偏心轴芯类阶梯状复杂零件，其结构为以轴中心为基准的不完全对称结构，且零件底层偏心轴芯并向轴一侧延伸，底座厚度较小，如图1所示。特种车辆在使用过程中环境恶劣，对减震器附座等类零件的性能要求较高。减震器附座位于特种车辆车身侧部，通过底部焊接至车体，另一面连接减震器，用以承接整车的行动关键部位，若性能较低会影响整车可靠性。

锻造工艺不需要大量的加工，通过锻造工序后的成型制件组织结构密集，不易出现内部缺陷，优化产品性能的同时也可保存完整的金属流线，因此，在产品生产制造时一般优先选择锻造工艺。但对于结构特征为质量分布不均的偏心轴芯类阶梯状零件，若使用普通相应于产品形状的模具对金属坯料进行锻造成型，在锻造过程中，金属坯料受到两端模具挤压时，表面金属会沿模具空腔方向产生塑性变形而进行填充，中间金属会向外流动而产生一系列形状，随着锻锤次数增加该形状会不断变大，其表面温度急剧下降，底部模具所需物料变少，变形阻力增大，导致无法完全填充模具空腔而完成成型。

目前，针对该类产品的普遍工艺路线为：采用相应于产品尺寸的棒料进行下料，后进行机械精加工的方式完成产品成型。下料的原材料多为圆柱形钢棒，而钢锭在其冶炼成型过程中会使钢棒不可避免存在各种缺陷。因此，根据锻造成型工艺以及产品本身特点，分析产品形状、几何尺寸和金属流动规律等因素，分析模具结构以及工艺可行性，采用合理的锻造工艺对钢棒进行成型，可消除原有内部缺陷，最终获得尺寸精度和内部质量均达到要求的锻件，在不投入其它生产设备的情况下增加材料利用率，节约材料以及加工工时，提高锻后产品精度和表面质量，细化材料内部晶粒，改善金相组织，提高力学性能，同时延长使用寿命。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法，以解决在不投入其它生产设备情况下实现锻造成型，增加材料利用率，降低工人劳动强度，提高生产效率，获得形状复杂且质量较高产品的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法，该模锻成型方法包括如下步骤：

S1.使用双锻件结构锻模对坯料进行模锻成型

对锻件进行预成型结构设计，采用两个零件相结合的双零件锻造方式代替单个零件锻造，使用相应于优化后锻件形状的双锻件结构锻模对金属坯料进行锻造成型；双锻件结构锻模包括上模和下模，上模与下模的内部型腔结构与双锻件的外侧流线一致，通过上模与下模的相互配合，完成锻造中对金属坯料的挤压过程，锻造完成后锻件外周形成飞边；

S2.使用冲孔切边模具对挤压成型后的热锻件飞边进行切除

将模锻完成的带有飞边的热锻件放入冲孔切边模具的工作区，通过冲头以及下模口形状相互配合进行冲模；冲模结束后，冲头接触的锻件部分向下运动，打料板阻止飞边部分并使其与锻件分离，从而得到完整的双锻件结构的最终锻件，经过机械精加工方式对最终锻件进行切割加工，得到成型零件。

进一步地，步骤S1中，模锻成型时，将双锻件结构锻模安装于压力机的模座中，将金属坯料放置在上模和下模的模腔中上部，加热金属坯料后施压，将坯料挤压向模腔的空腔内，上模和下模中坯料表面通过产生塑性流动发生形状改变，最终通过整个模具外形上的压力将坯料挤压成型。

进一步地，偏心轴芯类阶梯状复杂零件为减震器附座。

(三)有益效果

本发明提出一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法，通过利用两个锻件相结合的结构优化单个锻件成型的困难，使用适用于两个锻件的专用锻模进行锻造成型，然后使用相应的冲孔切边模具在锻造完成后利用锻件余温切除飞边余料，得到最终的偏心轴芯类阶梯状复杂零件。本方法能够在不投入其它生产设备情况下实现锻造成型，增加材料利用率，降低工人劳动强度，提高生产效率，获得形状复杂且质量较高产品的技术问题。

本发明的有益效果，具体包括：

1.提高产品生产效率，缩短加工时间，提高工艺连续性。

2.提高材料利用率。由于以往下料精加工工艺需要去除大量金属而得到产品形状，材料利用率只有40-50％，而通过锻造后的锻件只需通过切边模将被挤压到制件端面多余的金属去除，去除量较小，因此大大增加材料的利用率，材料利用率85％以上。

3.提高制造精度，经锻造后的减震器附座的阶梯部位无需进行精加工即可转到下一工序。

4.降低生产成本，与传统下料精加工相比，锻造工艺使用较小的人力资源，提高加工效率，从而降低人工成本。

5.优化产品性能，增加使用寿命。减震器附座的锻造工艺属于金属塑性变形成型，金属纤维沿模具连续不被切断，其强度、耐磨性能等均优于下料精加工工艺，力学性能相对提高，从而增加其使用寿命。

附图说明

图1为减震器附座零件示意图；

图2为本发明优化设计后的锻件结构示意图；

图3为本发明实施例中使用的双锻件结构锻模主视图；

图4为本发明实施例中双锻件结构锻模的上模仰视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

针对于减震器附座类偏心轴芯阶梯状零件的模锻成型工艺，根据锻造成型工艺以及产品结构特点，分析产品形状、几何尺寸、金属流动规律等因素，对模具形状、工艺可行性进行预测和分析，本实施例提出一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法，包括如下步骤：

S1.使用双锻件结构锻模对坯料进行模锻成型

减震器附座的形状特征为质量分布不均的偏心轴芯阶梯状零件，为保证锻造工艺的可行性，本发明对锻件进行预成型结构设计，采用两个零件相结合的方式，优化单个零件所带来的的结构上质量难以分布均匀的不足，具体结构如图2所示。使用相应于优化后锻件形状的双锻件结构锻模对金属坯料进行锻造成型。

双锻件结构锻模的结构如图3所示，包括上模1-1和下模1-2，上模1-1与下模1-2的内部型腔结构与双锻件的外侧流线一致，通过上模1-1与下模1-2的相互配合，完成锻造中对金属坯料的挤压过程。图4为上模1-1型腔内部的具体结构，锻造完成后锻件外周形成飞边。

模锻成型时，将双锻件结构锻模安装于压力机的模座中，将金属坯料放置在上模1-1和下模1-2的模腔中上部，加热金属坯料后施压，将坯料挤压向模腔的空腔内，双锻件结构锻模的设计能够减少零件底部底座偏心轴芯且较薄尺寸对金属坯料流动的影响，上模1-1和下模1-2中坯料表面通过产生塑性流动发生形状改变，最终通过整个模具外形上的压力将坯料挤压成型。

S2.使用冲孔切边模具对挤压成型后的热锻件飞边进行切除

将模锻完成的带有飞边的热锻件放入冲孔切边模具的工作区，通过冲头以及下模口形状相互配合进行冲模。冲模结束后，冲头接触的锻件部分向下运动，打料板阻止飞边部分并使其与锻件分离，从而得到完整的双锻件结构的最终锻件，经过机械精加工方式对最终锻件进行切割加工，得到成型零件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种偏心轴芯类阶梯状复杂零件模锻成型方法，其特征在于，所述模锻成型方法包括如下步骤：

S1.使用双锻件结构锻模对坯料进行模锻成型

对锻件进行预成型结构设计，采用两个零件相结合的双零件锻造方式代替单个零件锻造，使用相应于优化后锻件形状的双锻件结构锻模对金属坯料进行锻造成型；双锻件结构锻模包括上模和下模，上模与下模的内部型腔结构与双锻件的外侧流线一致，通过上模与下模的相互配合，完成锻造中对金属坯料的挤压过程，锻造完成后锻件外周形成飞边；

S2.使用冲孔切边模具对挤压成型后的热锻件飞边进行切除

将模锻完成的带有飞边的热锻件放入冲孔切边模具的工作区，通过冲头以及下模口形状相互配合进行冲模；冲模结束后，冲头接触的锻件部分向下运动，打料板阻止飞边部分并使其与锻件分离，从而得到完整的双锻件结构的最终锻件，经过机械精加工方式对最终锻件进行切割加工，得到成型零件。

2.如权利要求1所述的模锻成型方法，其特征在于，步骤S1中，模锻成型时，将双锻件结构锻模安装于压力机的模座中，将金属坯料放置在上模和下模的模腔中上部，加热金属坯料后施压，将坯料挤压向模腔的空腔内，上模和下模中坯料表面通过产生塑性流动发生形状改变，最终通过整个模具外形上的压力将坯料挤压成型。

3.如权利要求1或2所述的模锻成型方法，其特征在于，所述偏心轴芯类阶梯状复杂零件为减震器附座。

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