CN203853502U - 拉铆销温锻缩径一次成型模具 - Google Patents
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Abstract
拉铆销温锻缩径一次成型模具。在温锻机床上设有粗锻和精锻两模具。粗锻第1下模大内孔尺寸与坯料圆柱体匹配，粗锻第1、第2下模小内孔尺寸与粗锻半成品牙型中径段预型匹配。精锻第1下模内孔尺寸与拉铆销光杆段匹配，精锻第2下模内孔尺寸与精锻半成品牙型中径段预型匹配。提供了三种规格两模具内孔设计优化尺寸。解决了传统模具只温锻成型帽头，中间夹入机加工带来的产品质量不稳定和加工繁琐。材料利用率由70％提高到90％。产品组织密度高，力学性能高。粗锻第1下模内孔有拔模斜度为0.06°～0.09°，使粗锻半成品与模腔正常分离，保证粗锻和精锻间正常转移和产品质量稳定。可用于拉铆销或类似连接件的温锻缩径一次成型。
Description
(一)技术领域：
本实用新型涉及一种拉铆销温锻加工成型技术，属于连接件类(E05C)及金属的锻造类(B21J)。
(二)背景技术：
见图1，拉铆销成品M由帽头1、光杆段2、直牙段3和尾牙段4组成。现有拉铆销产品一般用于铆接的场合，拉铆销M、套环A和垫圈D将马蹄型部件B和被连件C铆接固定。具有防松防盗特点。
传统的拉铆销制作方法，步骤如下：1)一工位下料：见图14，选择坯料形状为传统圆柱体5n，其直径Φ5n和拉铆销光杆直径Φ2一致。根据机加工的加工量和三工位半成品体积，确定不同型号产品的下料长度L5n。2)二工位机加工：见图15，下料后进行机加工成型，成为有光杆段预型62n、直牙中径段预型63n、尾牙中径段预型64n的传统二工位半成品6n。3)三工位锻帽头：见图15，将传统二工位半成品6n中的顶端6.1n进行局部加热(加热温度低于750℃)；见图17，夹持局部加热的传统二工位半成品6n放入传统第一下模101n模腔中。见图18，传统上模100n向下运动进行镦锻传统二工位半成品6n。见图19，帽头镦锻成型。由传统下模内孔中传统模块105n将下锻压力传递到传统下模底面的锻压平台107n。见图20，帽头成型后，通过控制安装在温锻机床上的传统顶针106n，沿传统下模内孔上顶传统垫块105n，将传统有帽头的三工位半成品7n向上顶出。4)滚压：夹持出传统有帽头的三工位半成品7n，见图16，传统三工位半成品7n有帽头1、光杆段2、直牙中径段7.3n和尾牙中径段7.4n。最后将传统三工位半成品7放在滚压机上滚压，对直牙中径段滚出牙型和尾牙中径段滚出尾牙，成为有帽头1、光杆段2、直牙段3和尾牙段4的拉铆销成品M(见图1)。
对应上述传统拉铆销成型工艺的传统模具10n如下组成：见图17-图20：
①传统上模100n。上模内有与帽头1相配合的弧形槽。②有外模和内模的传统第一下膜101n。②有外模和内模的传统第二下膜102n。③一个传统第三下膜103n。④下膜内孔内有传递力的传统垫块105n和顶针106n(见图20)。
传统模具10n存在如下问题：1)由于传统模具10n功能只能实现温锻帽头1成型，要使拉铆销缩径成型必须要在一工位下料和三工位镦帽两个工位间要进行二工位机加工，这样使加工步骤繁琐。2)原材料利用率低：因为有二工位机加工，加工出半成品，直径差距大，消耗大量的材料。3)机加工效率低。4)因为操作者的技术存在差异性，因此机加工精度受操作者技术差异的影响，拉铆销成型尺寸容易受机加及人为因素的影响，导致产品质量的稳定性无法得到保障。
(三)实用新型内容
本实用新型提供的拉铆销温锻缩径一次成型模具，就是解决拉铆销传统模具10n不能实现温锻缩径一次成型，在一工位下料和三工位镦帽间要进行二工位机加工，使加工步骤繁琐、原材料利用率低、效率低、产品质量的稳定性无法得到保障等问题。
技术方案如下：
1)在温锻机床上设有粗锻模具和精锻模具两个工位的模具。2)粗锻模具包括：①粗锻上模：由两者固定的冲棒和冲棒套组成；②所述粗锻下模设有从上至下的有内模和外模的粗锻第1下模、有内模和外模的粗锻第2下模、粗锻第3下模和粗锻第4下模；③粗锻第1下模大内孔公称直径比圆柱体的公称直径大0.5～0.7mm，两者间为滑动配合；粗锻第1下模大内孔高度H9.1比圆柱体长度L5大0-5mm；④粗锻第1、第2下模小内孔公称直径Φ9.2与粗锻半成品的牙型中径段预型直径Φ6.3相同，两者间为紧密配合；粗锻第1、第2下模小内孔高度H9.2大于粗锻半成品牙型中径段长度L6.3；⑤粗锻第1下模大内孔91c设有的拔模斜度K为0.06°～0.09°。3)精锻模具包括：①精锻上模：由两者固定的帽头凹形块和外套组成；②所述精锻下模设有从上至下的有内模和外模的精锻第1下模、有内模和外模的精锻第2下模、精锻第3下模和精锻第4下模；③精锻第1下模内孔公称直径Φ10.1与精锻半成品的光杆段直径Φ2相同，两者间为紧密配合；精锻第1下模内孔高度H10.1与精锻半成品的光杆段长度L2相同；④精锻第2下模内孔公称直径Φ10.2与精锻半成品的牙型中径段预型直径Φ7.3相同，两者间为紧密配合；精锻第2下模内孔高度H10.2大于精锻半成品牙型中径段预型长度L7.3。
上述两个模具特征中涉及粗锻和精缎第3下模、第4下模内孔和垫块相配合的尺寸设计，以及提供的三种产品的粗锻和精缎第1下模、第2下模内孔和拉铆销相配合的尺寸，在实施例中结合附图说明。
本实用新型有益效果:
1)由于采用粗锻、精锻两个模具，实现温锻缩径和温锻帽头一次成型，中间省去机加工带来的产品质量的不稳定性和加工步骤繁琐，大大提高了产品质量的稳定性和保证了产品的质量。2)实现温锻缩径和帽头一次成型，大大提高了拉铆销的原材料利用率：利用率由原来的70％提高到了90％。同时也增加了产品组织的致密度，提高了产品的力学性能。3)为了保证半成品在二工位粗锻和三工位精锻之间正常转移，在粗锻第1下模内孔设有的拔模斜度K＝0.06°～0.09°，使粗锻成型后，粗锻半成品能够与模腔正常分离，保证产品质量的稳定性。4)本实用新型提供的两模具下模内孔尺寸的确定方法及三种规格两模具内孔设计优化尺寸，保证产品质量的稳定性。5)本实用新型用于拉铆销或类似连接件的温锻缩径一次成型。
(四)附图说明：
图1 拉铆销成品组成、工作状态及适用场合示意图。
图2 下料后形状图：圆柱体5单件图。
图3 粗锻后形状图：粗锻半成品6单件图。
图4 精锻后形状图：精锻半成品7单件图。
图5 四工位机加工后形状图：拉铆销半成品8单件图。。
图6 圆柱体5放入粗锻模具9及粗锻模具结构示图。
图7 粗锻锻压示图。
图8 粗锻锻压完，粗锻半成品6向上顶出示图。
图9 粗锻半成品放入精锻模具10及精锻模具结构示图。
图10 精锻锻压示图。
图11 精锻锻压完，精锻半成品7向上顶出示图。
图12 粗锻第1下模内孔的拔模斜度示图。
图13 图12局部放大图Ⅰ。
图14 传统工艺一工位下料后形状图：圆柱体5n单件图。
图15 传统工艺二工位机加工后形状图：传统二工位半成品6n单件图。
图16 传统工艺三工位镦帽头后形状图：传统三工位半成品7n单件图。
图17 传统二工位半成品6n放入传统模具10n及传统模具结构示图。
图18 传统上膜100n下移，准备压帽头示图。
图19 传统上膜100n锻压帽头示图。
图20 传统三工位半成品7n向上顶出。
(五)具体实施方式：
本实施例拉铆销温锻缩径一次成型模具，包括如下：
1)在温锻机床上设有粗锻模具和精锻模具两个工位的模具。
2)粗锻模具包括：①见图6，粗锻上模90：由两者固定的冲棒套901和冲棒902组成。冲棒直径与圆柱体5相同。②见图6，从上至下的有内模和外模的粗锻第1下模91、有内模和外模的粗锻第2下模92、粗锻第3下模93和粗锻第4下模94。③见图6、见图2，粗锻第1下模大内孔91ｃ公称直径Φ9.1比圆柱体5直径Φ5大0.5～0.7mm左右，两者间为滑动配合，即Φ9.1＝Φ5+0.5～0.7mm。大内孔91ｃ高度H9.1比圆柱体长度L5大0-5mm，即H9.1＝L5+0-5mm，也可写为：H9.1＝L5 +5 0。④见图6、图3，粗锻第1、第2下模的小内孔92ｃ公称直径Φ9.2与粗锻半成品6的牙型中径段预型63直径Φ6.3相同，两者间为紧密配合，即Φ9.2＝Φ6.3。见图7、见图3，粗锻第1、第2下模小内孔92ｃ高度H9.2大于粗锻半成品6牙型中径段63高度L6.3，即H9.2>L6.3。⑤见图6、见图12、图13，粗锻第1下模大内孔91c设有的拔模斜度K为0.06～0.09°。见表1中产品规格C，拉铆销光杆直径Φ2＝36mm时，见图12，在粗锻第1下模91大内孔91c中最大孔深H9.1＝圆柱体长度Ｌ5＝130mm处，孔径Φ下＝35.68mm；在孔深＝Ｌ6.2处＝60mm处(长度Ｌ6.2见图3)，孔径Φ中＝35.73mm；在孔入囗处，孔径Φ上＝35.85mm。这样形成拔模斜度K＝0.06～0.09°。表1中提供了对应拉铆销(见图1)产品三种型号A、B、C时，上述粗锻模具的相关设计尺寸：Φ上、Φ中、Φ下、Φ9.1、H9.1、Φ9.2、H9.2。
3)精锻模具包括：①见图9，精锻上模100：由两者固定的帽头凹形块1002和外套1001组成。②见图9，设有从上至下的有内模和外模的精锻第1下模101、有内模和外模的精锻第2下模102、精锻第3下模103和精锻第4下模104。③见图10、图4，精锻第1下模内孔公称直径Φ10.1与精锻半成品7的光杆段2直径Φ2(Φ2见图4)相同，两者间为紧密配合，即Φ10.1＝Φ2。精锻第1下模内孔高度H10.1与精锻半成品7的光杆段长度L2(L2见图4)相同，即H10.1＝L2。④见图10、图4，精锻第2下模内孔102c公称直径Φ10.2与精锻半成品7的牙型中径段预型73直径Φ7.3相同，两者间为紧密配合，即Φ10.2＝Φ7.3。精锻第2下模内孔高度H10.2大于精锻半成品7的牙型中径段73的长度L7.3，即H10.2>L7.3。表1中提供了对应拉铆销(见图1)产品三种型号A、B、C时，上述精锻模具的相关设计尺寸：Φ10.1、H10.1、Φ10.2、H10.2。
综上所述，上述粗锻和精锻模具第一和第二下模模腔的结构形状，按照本实用新型各工位半成品形状设计，便可实现拉铆销的一次缩径成型。
表1 模具相关设计尺寸 单位 毫米
见图6，粗锻第3下模93内孔孔径Φ9.3与粗锻第1、第2下模的小内孔92ｃ公称直径Φ9.2相同。粗锻第4下模94内孔孔径Φ9.4大于粗锻第3下模93内孔孔径Φ9.3。粗锻垫块95上端公称直径与小内孔92ｃ公称直径Φ9.2相同，两者间为滑动配合；粗锻垫块95下端公称直径与粗锻第4下模94内孔孔径Φ9.4相同，两者间为滑动配合。
见图9，精锻第3下模103内孔孔径Φ10.3大于精锻第2下模内孔102c公称直径Φ10.2。精锻第4下模104内孔孔径Φ10.4与精锻第3下模103内孔孔径Φ10.3相同。精锻垫块105上端公称直径与小内孔102ｃ公称直径Φ10.2相同，两者间为滑动配合；精锻垫块105下端公称直径与精锻第4下模104内孔孔径Φ10.4相同，两者间为滑动配合。
上述粗锻第3下模、第4下模内孔和粗锻垫块95相配合的尺寸设计，以及上述精锻第3下模、第4下模内孔和精锻垫块105相配合的尺寸设计均与现有传统第2下模、第3下模内孔和传统垫块10n5相配合的尺寸设计相似，且所有垫块在下模内孔中的相对运动及顶针的向上运动均相同，在此不再描述。
采用本实施例拉铆销温锻缩径一次成型模具进行的拉铆销制作方法,包括如下步骤：
1)下料：见图2，选择坯料形状为圆柱体5。圆柱体直径Φ5＝0.95～0.972Φ2。Φ2为拉铆销光杆直径。一般按产品不同的型号确定其尺寸。例如：拉铆销光杆直径Φ2为Φ36mm时，圆柱体直径Φ5＝0.972Φ＝35mm。确定精锻半成品7体积U7＝125075mm2。确定圆柱体长度Ｌ5＝4U7/πΦ5 2＝130mm。
2)粗锻：①对温锻机床上的粗锻下模、精锻下模用液化石油气同时进行预热，时间在30min左右；同时将圆柱体5放入感应加热炉整体加热，加热温度低于750℃；然后向粗锻下模的模腔中喷入适量的石墨水溶液对模腔进行润滑；见图6，最后夹持加热后圆柱体5放入粗锻模具的粗锻第1下模91内孔91ｃ中。②见图7，驱动粗锻上模90向下运动进行镦锻，通过粗锻下模内孔中的粗锻垫块95(见图6)将镦锻下压力传给粗锻下模底面粗锻平台97；使圆柱体成为有光杆段预型62和牙型中径段预型63的粗锻半成品6(见图3)。③见图8，粗锻上模90向上回退，通过控制安装在温锻机床上的粗锻顶针96，沿粗缎下模内孔上顶粗缎垫块95，将粗缎半成品6向上顶出。3)精锻：①向精锻下模的模腔中喷入适量的石墨水溶液对模腔进行润滑；见图8、见图9，将粗锻半成品6从粗锻第1下模91内夹持到精锻模具的精锻第1下模和第2下模内孔101c、102c中。②见图10，驱动精锻上模100向下运动进行镦锻；通过精锻下模内孔中的精锻垫块105将镦锻下压力传给精锻下模底面精锻平台107；形成有帽头1、光杆段2、牙型中径段预形73的精锻半成品7(见图4)。③见图11，精锻上模100向上回退；通过控制安装在温锻机床上的精锻顶针106，沿精缎下模内孔上顶精锻垫块105，将精缎半成品7向上顶出。4)四工位机加工：见图11，夹持取出精锻半成品7，待精锻半成品冷却至常温后，见图4、图5，对牙型中径段预形73下端进行车削机加工，加工出尾牙中径段84，成为有帽头1、光杆段2、牙型中径段83和尾牙中径段84的四工位机加工半成品8。5)滚压：见图5，图1，在滚丝机床上将四工位机加工半成品8中牙型中径段83滚压出牙型，成为牙型段3；将尾牙中径段84滚压出尾牙，成为尾牙段4；最后成为设计要求的拉铆销成品M。
Claims (2)
1.拉铆销温锻缩径一次成型模具，其特征是：
1)在温锻机床上设有粗锻模具和精锻模具两个工位的模具；
2)粗锻模具包括：①粗锻上模：由两者固定的冲棒和冲棒套组成；②所述粗锻下模设有从上至下的有内模和外模的粗锻第1下模(91)、有内模和外模的粗锻第2下模(92)、粗锻第3下模(93)和粗锻第4下模(94)；③粗锻第1下模大内孔(91ｃ)公称直径比圆柱体的公称直径Φ5大0.5～0.7mm，两者间为滑动配合；粗锻第1下模大内孔高度(H9.1)比圆柱体长度(L5)大0-5mm；④粗锻第1、第2下模小内孔公称直径(Φ9.2)与粗锻半成品(6)的牙型中径段预型(63)直径(Φ6.3)相同，两者间为紧密配合；粗锻第1、第2下模小内孔高度(H9.2)大于粗锻半成品牙型中径段长度(L6.3)；⑤粗锻第1下模大内孔(91c)设有的拔模斜度K为0.06°～0.09°；
3)精锻模具包括：①精锻上模：由两者固定的帽头凹形块和外套组成；②所述精锻下模设有从上至下的有内模和外模的精锻第1下模(101)、有内模和外模的精锻第2下模(102)、精锻第3下模(103)和精锻第4下模(104)；③精锻第1下模内孔(101c)公称直径(Φ10.1)与精锻半成品(7)的光杆段(2)直径(Φ2)相同，两者间为紧密配合；精锻第1下模内孔高度(H10.1)与精锻半成品的光杆段长度(L2)相同；④精锻第2下模内孔(102c)公称直径(Φ10.2)与精锻半成品的牙型中径段预型(73)直径(Φ7.3)相同，两者间为紧密配合；精锻第2下模内孔高度(H10.2)大于精锻半成品牙型中径段预型的长度(L7.3)。
2.按权利要求1所述的拉铆销温锻缩径一次成型模具，其特征是：
粗锻第3下模(93)内孔孔径(Φ9.3)与粗锻第1、第2下模的小内孔(92ｃ)孔径(Φ9.2)相同；粗锻第4下模(94)内孔孔径(Φ9.4)大于粗锻第(3)下模内孔孔径(Φ9.3)；粗锻垫块(95)上端公称直径与小内孔(92ｃ)公称直径(Φ9.2)相同，两者间为滑动配合；粗锻垫块(95)下端公称直径与粗锻第4下模(94)内孔孔径(Φ9.4)相同，两者间为滑动配合；
精锻第3下模(103)内孔孔径(Φ10.3)大于精锻第2下模内孔(102c)公称直径(Φ10.2)；精锻第4下模(104)内孔孔径(Φ10.4)与精锻第3下模(103)内孔孔径(Φ10.3)相同；精锻垫块(105)上端公称直径与小内孔(102ｃ)公称直径(Φ10.2)相同，两者间为滑动配合；精锻垫块(105)下端公称直径与精锻第4下模(104)内孔孔径(Φ10.4)相同，两者间为滑动配合。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141001 |