CN201889384U - 一锤锻成无飞边十字轴精锻模具 - Google Patents

Abstract

一锤锻成无飞边十字轴精锻模具，属于机械制造行业的锻压技术领域。解决上述技术方案其技术要点是：两组由传动板(14)驱动的肘杆机构，对称设置在模具左右两侧、与模架和模具配合动作。上下对称的十字轴锻模模膛由上下对称的圆形下锻模(3)和圆形上锻模(4)构成，下锻模(3)固定在内部是圆形外部是矩形的下接模(2)中，上锻模(4)固定在内部是圆形外部是矩形的上接模(5)中，与传动板(14)活动连接的B点支座(16)和上接模(5)固定，有压紧力调节板(6)调节上锻模(4)的闭合压紧力，有上冲头行程调节板(9)控制上冲头(7)的行程，冲孔下冲头(26)同时又是顶料杆，模具有三级导柱导套。其用途是节能低耗高效生产高精度十字轴锻件。

Description

一锤锻成无飞边十字轴精锻模具

所属技术领域：

本实用新型属于机械制造行业中的锻压生产的技术领域。

背景技术：

“十字轴”是汽车、工程机械等交通工具和运载工具的转向差速器中必不可少的一个机械零件，而且必须是用锻件经过机加工生产。国内外现在普遍采用的是传统的锻压工艺及模具生产。锻件生产的工艺路线是：下料——镦粗——初锻成形轮廓——第一次切边去除工艺余料——终锻——第二次切边去除飞边。这种工艺有一模单件生产和同模多件生产之分。如果锻压设备吨位足够大，则可采用多件同模生产一般为三件同模生产，后者采用的是用板料替代镦粗工序。其工序工步和单件生产相同，这种工艺材料利用率更低，工艺余料更多，产品的材料利用率不足30％。这种工艺不是落后不落后的问题，而是现在国内工厂生产都是采用的此工艺路线生产十字轴锻件。用这种工艺生产十字轴锻件存在的问题是：材料利用率很低，一般在40％左右，工序工步多，使用的设备和人工很多，设备使用费、能耗费、人工费相对就很多，因此锻件的成本很高，锻件质量精度不高，锻件的生产效率也很低。

发明内容：

为了克服现有十字轴锻件生产技术的材料利用率低，生产效率低，占用设备多等不足和缺陷，本实用新型提供了一种“一锤锻成无飞边十字轴精锻模具”本实用新型的技术效果：从圆柱形棒料到十字轴商品锻件，只需一次加热即行业术语称一火，锻造成形中只需要一锤打击，故本人于2009年9月5日用的实用新型名称是：《一火一锤且无飞边精锻十字轴模具》，所以本实用新型的工效高、材料利用率提高50％以上，降低综合成本45％以上。符合节能减排发展低碳经济的时代要求。

本实用新型解决其“一锤锻成无飞边十字轴精锻模具”的技术问题，所采用的技术方案是：设计了两组由传动板驱动的肘杆机构，对称的设置在模具的左右两侧，该机构与模架和模具配合动作；有上下对称的十字轴锻模模膛，由上下对称的圆形下锻模和圆形上锻模组成，圆形下锻模固定在内部是圆形、外部是矩形的下接模中，圆形上锻模固定在内部是圆形、外部是矩形的上接模中，与传动板活动连接的B点支撑座固定在上接模上；在上接模与B点支撑座之间有压紧力调节板，调节上锻模对下锻模压紧力的大小，在B点支撑座与上模座之间有上冲头行程调节板、控制上冲头的行程；冲孔下冲头同时又是顶料杆；模具有三级导柱导套导向定位。本技术方案的理论依据是：利用金属塑性变形的最小阻力定律和挤压原理，上述技术方案的锻模结构，能使在模膛内的坯料处于三向应压力的状态。为了解决这一技术问题而设计了两组由传动板驱动的肘杆机构，对称的设置在模具的左右两侧，该机构与模架和模具配合动作。其具体功能动作是：坯料置于下锻模模膛后，先要闭合上锻模模膛并且通过肘杆机构驱动上接模带动上锻模压紧下锻模，然后上冲头才开始对模膛内的坯料进行打击挤压，而且这一先一后的两步功能性动作，是在压力机滑块向下的一次行程中完成的。一次行程生产一件无飞边十字轴锻件。

解决上述技术问题的技术方案具体发明内容概括是：①、设计有使模膛内的坯料处于三向压应力状态的模膛结构。②、有肘杆机构，当坯料放进模膛内后先闭合上锻模并压紧下锻模的。③、三级导柱导套的导向定位装置。④、在圆形的上锻模与上接模之间，上接模内壁有循环水冷却型腔；在圆形的下锻模与下接模之间，下接模内壁有循环水冷却型腔。⑤、在十字轴上锻模的分模面上，设有内与十字轴的四个分支轴模膛相连、外与上锻模的外圆相通的4mm×4mm的圆滑沟槽，作用是排出消除模膛内的空气和使多余金属流出模膛外。⑥、有调节上锻模对下锻模压紧力的调节零件。⑦、有调整上冲头行程的调节零件。

其具体结构和工作原理是：滑块下行时先对上锻模压紧是靠传动板驱动摆杆OA向下运动，而使上锻模实施压紧下锻模，压紧之后紧固在上模座上的上冲头才开始打击挤压模膛内的坯料。上锻模的行程是根据十字轴坯料即圆柱形棒料的下料长度来设计行程高度的，其动作是由肘杆机构中的杆系OA摆杆、AB连杆即O、A、B三点位置的几何关系来决定上锻模的行程高度，即是根据需要来设计。上锻模对下锻模压紧力大小的调节是靠在上接模与B点支撑座之间的可以改变厚度的调节块来实现的，对上冲头的行程调节是靠安装在B点支撑座和上模座之间的又可以改变厚度的行程调节板来实现的。整套模具的封闭高度，是按照所选择的锻压设备说明书上给定的封闭高度尺寸设计的。

本实用新型的有益效果是：十字轴锻件材料利用率由现有技术的50％左右提高到100％；提高生产效率十倍以上；锻件精度可以达到很高的精度等级，锻件沿分模面的错移量可以小于0.1mm，十字轴的四个分支轴的机械加工余量可以小于0.5mm；从是圆棒料的坯料到锻件产品只需一次加热，从是圆棒料的加热坯料到锻件产品只需一锤完成；减少锻压设备使用费和节约人工费80％以上。

附图说明：

附图1是根据十字轴零件图而设计的十字轴锻件图。

附图2是“一锤锻成无飞边十字轴精锻模具”其锻造成型工作结束的工作状态图。

附图3是“一锤锻成无飞边十字轴精锻模具”的三级导柱导套结构图和肘杆机构的安装位置图。

附图4是：肘杆机构的结构图。

具体实施方式：

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

附图1是根据十字轴零件图而设计的热锻件图，热锻件图是制造锻模模膛和检验锻模模膛的依据；附图1中主视图的A——A中心线、是对称的上下模膛的分模面；并且把十字轴中心的孔也锻造出了90％以上，在十字轴锻件的高度方向的对称中心、只留下了H1厚度的冲孔连皮；为了方便脱模四个分支轴的模膛外端面有大于7度的拔模斜度。

附图2是“一锤锻成无飞边十字轴精锻模具”已经锻造成形十字轴、成型工作结束的工作状态图。两组由传动板(14)驱动的肘杆机构，对称的设置在模具的左右两侧，在模具纵向的正中央位置。该机构与模架和模具配合动作；其配合动作的结果是：使上锻模(4)与下锻模(3)闭合并且压紧之后，上冲头(7)才开始打击挤压模膛内的坯料，肘杆机构的工作原理是：压力机滑块下行时，通过与滑块连接固定的上模座(12)驱动连杆AB(18)运动，AB连杆的A点的转动轴(19)与OA摆杆(21)的A点转动轴(19)作活动连接，传动板(14)驱动连杆AB(18)而驱动OA摆杆(21)摆动的结果是——驱动连杆AB的B点(17)作上下垂直运动；其B点作上下垂直运动的特征是：上锻模(4)的行程距离远小于连接固定在压力机滑块上的上模座(12)的行程距离，连杆AB(18)驱动OA(21)绕O点(20)转动，O点是用固定支座(22)固定在下模座(1)上的，O点为定点，从而通过连杆AB(18)使B点即上接模连接板(16)下行，上接模(5)与连接板即B点支撑座(16)通过螺栓()连接。上锻模(4)用半圆楔(25)与上接模(5)紧固连接，从而使滑块下行时先闭合上锻模(4)并压紧下锻模(3)，之后才是上冲头(7)开始打击挤压闭合模膛内的坯料。所述的上冲头(7)其构造是：其下部是冲孔挤压的工作部分，上部是上大下小的圆锥形，其圆锥角和是冲头固定座(8)的圆锥角吻合，用螺钉(10)将冲头固定座(8)连接固定在上模座(12)中，垫板模(13)在冲头固定座(8)和上模座(12)的中间。上冲头(7)行程的调节由可以改变厚度的行程调板(9)来完成，行程调节块(9)用螺钉(15)固定在连接板(16)上面。

由压力机滑块驱动肘杆机构，肘杆机构驱动上锻模先闭合并且压紧下锻模，既要求压紧力要足够大，因为压紧力同时又是伴随着冲击力，但是冲击力又不能太大，以免影响模具使用寿命，所以设计有压紧力调节零件——可以改变厚度的调节块(6)调节模具中上锻模(4)对下锻模(3)压紧力的大小。在上锻模(4)的分模面上、内连接十字轴的四个分支轴模膛，各开设了一个4mm×4mm的圆滑沟槽，外通至上锻模(4)的外圆，此沟槽的功能作用有三：一是使封闭在模膛内的空气排出模外，保证四个分支轴能锻满，二是使微量的多余金属流出模膛外，三是向上下模分模面呈镜面贴合面之间充气，使锻压工作完成之后，滑块回程时带动上锻模离开分模面时不致于形成真空状态而使上模难以分离，使空气进入分模面，消除上锻模和下锻模分模面之间的真空状态，以便滑块回程时上模能顺利的离开下模分模面。压力机滑块回程时，压力机下顶出缸向上驱动顶料杆(26)而卸料。圆形下锻模(3)和圆形上锻模(4)，其构造特征是：下锻模(3)和上锻模(4)的结合面——即附图1中主视图的A..A中心线，是十字轴模膛的分模面，十字轴模膛沿分模面上下对称，上下锻模的外形是相同直径的圆柱形，下锻模(3)的右下角有大于10度的燕尾角，用半圆斜楔(23)固定在下接模(2)的水平半圆孔中。用圆柱形定位销(27)对下接模(2)纵向定位、用在长度方向有1∶100的斜度的斜楔(24)将下接模(2)紧固定在下模座(1)的燕尾槽中，下模座(1)右边的燕尾槽也有1∶100的斜度。上锻模(4)的右上角有大于10度的燕尾角，将半圆斜楔(25)楔入上接模(5)的水平半圆孔中而固定上锻模(4)。上锻模(4)和上接模(5)之间、在上接模(5)的内壁有循环水冷却型腔，下锻模(3)和下接模(2)之间、在下接模(2)的内壁有循环水冷却型腔，对上下锻模进行冷却。

图中3是实用新型模具的三级导柱导套的结构图。(36)所指示的位置为安装附图4的肘杆机构。第一级导向定位是下模座(1)的导柱(28)和上模座(12)的导套(29)，保证滑块到上死点后下模座(1)中的导柱(28)仍然在上模座(12)的导套(29)内，以满足在精度差的压力机上也能精锻十字轴。第二级导柱导套，是下接模(2)中的导柱(32)和上接模(5)中的导套(33)和外延导套(31)及外延导套盖(30)。由于上接模的厚度小于上接模的行程，因此上接模的导套(33)设计了外延导套(31)，保证上锻模到上死点后，导柱(32)仍在导套(33)内，以满足整个锻压生产过程中模具能平稳工作，满足导柱导套的润滑存油和防尘。第三级导向定位是直接在“十字轴”上下锻模分模面的一象限和三象限中或者在二象限和四象限中设计定位销——即下锻模的定位销(34)和上锻模的销孔(35)，通过三级导向定位能够保证十字轴锻件的精度，使十字轴的四个分支轴沿分模面的错移量最小，一般可控制在0.1mm以下，四个分支轴的机加工单边余量设计为0.5-0.6mm之间；能够大幅度的提高材料利用率和机加工效率。模具的总高度为Hf，Hf应该大于或等于压力机给定的封闭高度。

图中4是肘杆机构的结构图。两组由传动板(14)驱动的肘杆机构，对称的设置在模具的左右两侧，该机构与模架和模具配合动作，其构造的技术特征是：肘杆机构由传动板(14)、AB连杆(18)、OA摆杆(21)、A点铰链轴(19)、OA摆杆O点固定座(22)、O点铰链轴(20)上接模(5)与肘杆机构的连接板即B点支撑座(16)和B点铰链轴(17)组成，用O点铰链轴(20)将OA摆杆(21)、和O点固定座(22)活动连接，在O点铰链轴(20)的两个端面用锁紧螺母(44)锁紧。传动板(14)驱动的整体肘杆机构用螺钉(11)固定在上模座(12)的纵向中心，即(36)所指示的燕尾槽中，OA摆杆O点固定座(22)固定在下模座(1)的纵向中心。其功能是先将上锻模与下锻模闭合之后，上冲头才打击挤压模膛内的坯料。传动板(14)的构造特征是：在中下部有满足为使上锻模(4)先闭合并压紧下锻模(3)的功能动作要求，有使A点在传动板(14)的平面内运动的轨迹导槽AC、CD、DE、AC段和DE段为垂直段、CD段为斜线段、右边的向左下斜、左边的向右下斜。该构造的功能效果是：A点即OA摆杆绕O点转动，B点只能作上下垂直运动；所以能先闭合并且压紧下锻模之后，上冲头(7)才开始打击挤压模膛内的坯料。由传动板(14)驱动的肘杆机构的整体结构和安装步骤是：将安装固定板(43)用螺钉(42)连接固定在两件传动板(14)中间，将装配好的杆系部件装配在两件传动板(14)中间，两件滚动轴承(38)套在A轴的两端，装上轴承内圈压紧环(40)并且将其装入传动板(14)的ACDE运动导槽中，装上轴承压盖螺母(39)，用螺钉(37)连接固定加强板即端盖(41)。

在附图1中，下模座(1)安装在压力机工作台上，其安装尺寸按所选用的压力机确定，下模座(1)的上部凸台为矩形，在正面的长度方向中间设计有一定角度的燕尾槽，燕尾槽在与斜楔(24)的结合面有1∶100的斜度，用以安装下接模(2)，下接模(2)的下部设计有相同的燕尾座，用斜楔(24)将下接模(2)连接紧固定在下模座(1)中。斜楔(24)与燕尾槽的结合面也设计为1比100的斜度，以便可靠的楔紧固定。在下模座(1)燕尾槽的左侧靠边处，在纵向的中心处和下接模的相同位置开设有定位孔，以保证模具的纵向中心能够精准定位，并用定位销(27)连接下模座(1)与下接模(2)。下接模外形为矩形，内部为圆形便于设置内部循环冷却水系统的装置。下锻模(3)外形为圆柱形，安装在下接模(2)之中。下锻模外圆右侧底部设计有一定角度的燕尾角，与下接模的相应处开设有个水平半圆孔，用半圆形斜楔(23)将下锻模(3)连接紧固在下接模(2)中。下顶料杆(26)由压力机顶出缸驱动顶出锻件。上锻模(4)安装在上接模(5)之中，用半圆斜楔(25)连接紧固。上接模(5)与接模连接板(16)紧固连接。在上接模(5)与接模连接板(16)之间，用可以改变厚度的调节块(6)调节上锻模(4对下锻模(3)的压紧力，即调整连接板(16)即B点中心与下模座(1)底面之间的高度，来改变滑块到下死点时OB的距离而实现调整压紧力。肘杆传动板(14)与上模座(12)紧固连接，随压力机滑块作上下往复运动，一次行程生产一件无飞边十字轴锻件。

Claims (7)

1.一锤锻成无飞边十字轴精锻模具，解决这一技术方案其特征是：设计了一套两组由传动板(14)驱动的肘杆机构，对称的设置在模具的左右两侧，该机构与模架和模具配合动作，上下对称的十字轴锻模模膛、由上下对称的圆形下锻模(3)和圆形上锻模(4)组成，圆形下锻模(3)固定在内部是圆形外部是矩形的下接模(2)中，圆形上锻模(4)固定在内部是圆形外部是矩形的上接模(5)中，与传动板(14)活动连接的B点支撑座(16)固定在上接模(5)上，有压紧力调节板(6)调节上锻模(4)对下锻模(3)的压紧力大小，有上冲头行程调节板(9)控制上冲头(7)的行程，冲孔下冲头(26)同时又是顶料杆，模具有三级导柱导套导向定位。

2.根据权利要求1所述的两组由传动板(14)驱动的肘杆机构，对称的设置在模具的左右两侧，该机构与模架和模具配合动作，其特征是：肘杆机构由传动板(14)、AB连杆(18)、OA摆杆(21)、A点铰链轴(19)、OA摆杆O点固定座(22)、O点铰链轴(20)上接模(5)与肘杆机构的连接板即B点支撑座(16)和B点铰链轴(17)组成，其整体肘杆机构用螺钉(11)固定在上模座(12)的纵向中心，即(36)所指示的燕尾槽中，OA摆杆O点固定座(22)固定在下模座(1)的纵向中心。

3.根据权利要求1所述的传动板(14)，其特征是：传动板(14)的中下部有满足功能动作要求的A点在传动板(14)的平面内运动的轨迹导槽AC、CD、DE、AC段和DE段为垂直段、CD段为斜线段、右边的向左下斜、左边的向右下斜。

4.根据权利要求1所述的圆柱形下锻模(3)和圆柱形上锻模(4)，其特征是：下锻模(3)和上锻模(4)的结合面是十字轴锻模模膛的分模面，十字轴锻模模膛沿分模面上下对称，其各自的外形都是相同直径的圆柱形，下锻模(3)的右下角有大于10度的燕尾角，用半圆斜楔(23)固定在下接模(2)的水平半圆孔中，用在长度方向有1∶100斜度的斜楔(24)将下接模(2)紧固定在下模座(1)中、下模座(1)与斜楔(24)的配合面也有1∶100的斜度，并且用圆柱形定位销(27)对下接模(2)纵向定位，上锻模(4)的右上角有大于10度的燕尾角，将半圆斜楔(25)楔入上接模(5)的水平半圆孔中而固定上锻模(4)，并且在上锻模(4)的分模面上连接十字轴的四个分支轴模膛，有向外延伸的4mm×4mm的圆滑沟槽直通圆柱形上锻模(4)的外面，上锻模(4)和上接模(5)之间有循环水冷却型腔，冷却型腔设置在上接模(5)的内表面，下锻模(3)和下接模(2)之间有循环水冷却型腔，冷却型腔设置在下接模(2)的内表面，对上下锻模进行自动的连续冷却。

5.根据权利要求1所述的模具有三级导柱导套定位，其特征是：一级导向定位是上模座(12)与下模座(1)的导柱导套、并且满足滑块到上死点后下模座(1)的导柱(28)仍在上模座(12)的导套(29)中，第二级导向定位是下接模(2)的导柱(32)和上接模(5)的导套(33)、外延导套(31)和外延导套盖(30)，三级导向定位是直接在“十字轴”上下锻模分模面的一象限和三象限中或者在二象限和四象限中设置定位销(34)，和定位孔(35)。

6.根据权利要求1所述的两组由传动板(14)驱动的肘杆机构，其特征是：将安装固定板(43)用螺钉(42)连接固定在两件传动板(14)中间，将装配好的杆系部件装配在两件传动板(14)中间，两件滚动轴承(38)套在A轴的两端，装上轴承内圈压紧环(40)，并且装入传动板(14)的ACDE运动导槽中，装上轴承压盖螺母(39)，用螺钉(37)连接固定加强板即端盖(41)。

7.根据权利要求1所述的上冲头(7)，其特征是：上冲头(7)的下部是冲孔挤压的工作部分，上部是上大下小的圆锥形，其圆锥角和上冲头固定座(8)的圆锥角吻合，用螺钉(10)将冲头固定座(8)连接固定在上模座(12中，垫板模(13)在冲头固定座(8)和上模座(12)的中间。

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