CN214349373U - 一种薄壁深孔带法兰零件的镦法兰模具 - Google Patents

Abstract

一种薄壁深孔带法兰零件的镦法兰模具，包括上模组件和下模组件，上模组件包括上模块和安装在上模块中心的上模芯轴，上模芯轴的下端凸出于上模块的下表面；下模组件包括下凹模、下模芯轴、顶件器和定位装置，下凹模的中心通孔内设置所述下模芯轴，下凹模的上端面围绕所述中心通孔设有用于能够成型零件端部法兰的环形槽，下凹模的内圆面和下模芯轴的外圆面之间留有容纳零件锻件薄壁的间隙，下模芯轴的内孔设置顶件器，下模芯轴上端面中心设有用于成型零件孔底凸起部分的凹孔，凹孔底部的开口由顶件器封堵；定位装置用于确保合模时上模组件和下模组件的同心。本实用新型可以减少法兰成形后机加工的工作量，避免零件的薄壁筒身在机加工中出现形变。

Description

一种薄壁深孔带法兰零件的镦法兰模具

技术领域

本实用新型属于金属冷挤压成型领域，具体涉及一种薄壁深孔带法兰零件的镦法兰模具。

背景技术

薄壁深孔带法兰零件的结构如图1所示，该零件整体呈圆筒形，筒身的一端为法兰盘103，一端为深孔101的开口，该零件的孔深较大，且孔底中心设有凸起部102，零件为壁厚为0.68至0.75mm的薄壁件。

在生产该种零件时，现有技术采用锻造的方法，具体工艺方案为：钢件坯料加热至热锻温度1100℃后，进行反挤压与锻造法兰，然后再进行车内孔、内孔底部凸起部分、外圆及法兰部分。

现有技术方案在加工该零件的法兰时，在锻造后要进行法兰全表面的机加工，车削余量大，车削效率低，成本高，而且在车削法兰和零件筒身的连接部位时，由于零件筒壁厚度只有0.68至0.75mm，因此容易造成筒身的变形，影响零件的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种薄壁深孔带法兰零件的镦法兰模具，减少法兰成形后的机加工的工作量，避免零件的薄壁筒身在机加工中出现形变，确保零件的质量。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种薄壁深孔带法兰零件的镦法兰模具，包括上模组件和下模组件，上模组件包括上模块和安装在上模块中心的上模芯轴，上模芯轴的下端凸出于上模块的下表面；所述下模组件包括下凹模、下模芯轴、顶件器和定位装置，所述下凹模的中心通孔内设置所述下模芯轴，下凹模的上端面围绕所述中心通孔设有用于能够成型零件端部法兰的环形槽，下凹模的内圆面和下模芯轴的外圆面之间留有容纳零件锻件薄壁的间隙，下模芯轴的内孔设置所述顶件器，下模芯轴上端面中心设有用于成型零件孔底凸起结构的凹孔，凹孔底部的开口由所述顶件器封堵，下模芯轴上端面的外缘设有圆角，所述下凹模、下模芯轴和顶件器同轴设置；所述定位装置用于确保合模时上模组件和下模组件的同心。

所述上模芯轴的轴向截面呈T形，所述上模块的中心设有轴向截面呈T形的中心孔，所述上模芯轴安装在上模块的中心孔中。

所述上模块安装在上模外圈的安装孔下段，上模外圈的安装孔的上段安装有上模垫块，上模外圈被固定于上模法兰板上，上模法兰板用于和压机连接。

所述上模外圈外圆面套装有上模连接法兰，上模连接法兰和上模法兰板通过螺栓连接。

所述下凹模安装在下凹模外圈的中心通孔内，所述下凹模外圈、下凹模、下凹模芯轴均支撑在下模垫板的上表面，所述下模垫板放置在模座的腔体底部，所述定位装置套装在下模外圈上端的台阶上，并由与所述模座连接的压紧法兰将定位装置压在所述台阶上。

所述定位装置包括上下模定位圈和定位硬圈，上下模定位圈的下部套装在下模外圈上端的台阶上，上下模定位圈的上部安装所述的定位硬圈，在合模时，定位硬圈的内圆面和上模外圈的外圆面贴合，对上模外圈进行定位。

所述下模芯轴具有外径不等的上部和下部，上部的外径小于下部的外径，下部的外圆面和对应位置处下凹模的内圆面形成过渡配合，上部的外圆面和对应位置处下凹模的内圆面之间形成所述容纳零件锻件薄壁的间隙。

所述下模芯轴的上部和下部相接处设有圆锥面，并和下凹模相应位置处形成锥面配合。

所述下模芯轴内孔上端的孔径和顶件器的直径吻合，顶件器的底部安装在顶件器座内，顶件器座活动的设置在下模芯轴的内孔，顶杆穿过所述模座和下模垫板顶在顶件器座的底部。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用材料近净成形的特点，形成零件的法兰部分，成型后仅需要配合少量的机加工即可。利用本实用新型提供的模具成形零件的法兰部分后，只需要对法兰上远离筒身一侧的端面及圆周进行车削加工，而法兰的另一端面及与零件筒身连接位置则直接锻造到位，不需要进一步的机加工，这样就避免了筒身的变形，而且由于这些无需机加工的部位的分隔，使得法兰上需要机加工的部分不会在加工过程中造成筒身的变形。

本实用新型在法兰成形时，薄壁筒身不参与变形，只是进行刚性平移，保证了内孔与外圆尺寸的稳定性。

附图说明

图1为薄壁深孔带法兰零件的结构示意图；

图2为本实用新型所述的镦法兰模具的结构示意图；

图3为本实用新型所述的镦法兰模具在放入锻件合模后的示意图；

图中标记：1、上模法兰板，2、上模垫块，3、上模外圈，4、上模连接法兰，5、上模芯轴，6、上模块，7、定位硬圈，8、上下模定位圈，9、顶件器，10、下模芯轴，11、下凹模，12、下凹模外圈，13、顶件器座，14、下模垫板，15、模座，16、顶杆，17、第一螺栓，18、零件锻件，19、压紧法兰，20、第二螺栓；101、深孔，102、凸起部，103、法兰盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对实用新型做任何限制的依据。

参照附图所示，一种薄壁深孔带法兰零件的镦法兰模具，主要用于薄壁深孔带法兰零件成型中孔底端面的法兰盘的成形，包括上模组件和下模组件，通过上模组件和下模组件的上下合模，将待成型的锻件端部镦挤形成法兰盘。

所述的上模组件包括上模法兰板1、上模垫块2、上模外圈3、上模连接法兰4、上模芯轴5和上模块6。上模法兰板1用于和压机的活动横梁板通过螺栓连接，所述的上模外圈3的中心设置有通孔，通孔为直径不同的两段，上段孔的直径大于下段孔的直径，在上段孔中以过盈配合的方式安装上模垫块2，上模垫块2的上表面和上模外圈3的上表面齐平，在下段孔中以过盈配合的方式安装上模块6，上模块6的上表面和上模垫块2的下表面紧密接触，在上模块6的中心设有纵截面呈T形的通孔，所述上模芯轴5的纵截面为T形，并以过盈配合的方式安装在上模块6中心的通孔内，且安装后上模芯轴5的下端从上模块6的通孔中伸出；所述的上模外圈3的上端沿圆周设有一圈径向凸起，所述的上模连接法兰4的内圆和该径向凸起配合，并由第二螺栓20连接上模连接法兰4和上模法兰板1，将上模外圈3的上端面压紧在上模法兰板1下表面的定位槽中。

所述上模组件在装配时，先将上模块6强力压入上模外圈3的下段孔中，然后将上模芯轴5自上而下的压入上模块6的通孔，再将上模垫块2压入上模外圈3的上段孔中，接着将上模连接法兰4套在上模外圈3上，最后和上模法兰板1对接并用第二螺栓20锁紧。

所述下模组件包括定位硬圈7、上下模定位圈8、顶件器9、下模芯轴10、下凹模11、下凹模外圈12、顶件器座13、下模垫板14、模座15、顶杆16、第一螺栓17和压紧法兰19，下模组件的模座15通过螺栓固定到压机下模板上。所述模座15设有一个有一定深度的安装槽，安装槽底设置一个下模垫板14，下模垫板14的中心孔和模座15底板的中心孔上下对应且连通，以插设顶杆16；下模垫板14上支撑放置下凹模外圈12，下凹模外圈12的中心通孔内以过盈配合的方式安装下凹模11，优选为锥度过盈配合，即下凹模11外圆面设置为锥度为1°的锥面；下凹模11的高度和下凹模外圈12的高度相当；所述下凹模11的中心通孔设置下模芯轴10，下凹模11的上端面围绕所述中心通孔设有用于能够成型零件端部法兰的环形槽；所述下模芯轴10为一段中空的变径体，其下部的直径大于上部的直径，使得下部可以与下凹模11过渡配合连接，而上部和下凹模11之间留有一定的间隙，用于容纳零件锻件18的薄壁部分，下模芯轴10的内孔设置所述顶件器9，下模芯轴10上端面中心设有用于成型零件孔底凸起部的凹孔，凹孔底部的开口由所述顶件器9封堵，凹孔上部和所述环形槽连通，在上模组件和下模组件合模时，便于材料向环形槽流动以形成零件端面的法兰盘，所述下模芯轴10上端面的外缘设有圆角，相应的用于法兰盘成形过程中，零件孔底的凸起部周围结构的成形；所述下凹模11、下模芯轴10和顶件器9同轴设置。

所述下凹模外圈12上端端面的外圆设置台阶结构，相应的所述上下模定位圈8的内圆面也设有相吻合的台阶结构，使得上下模定位圈8可以套装在下凹模外圈12的台阶结构处，并通过两者台阶结构的凸凹配合，压在下凹模外圈12上，并由压紧法兰19和第一螺栓17将上下模定位圈8压紧在下凹模外圈12上，进而将下凹模外圈12压紧在下模垫板14上；所述上下模定位圈8的内圆面还安装定位硬圈7，定位硬圈7的内孔孔径和所述上模外圈3的外径吻合，实现对合模过程中上模组的定位，并且通过更换定位硬圈7，可以延长整套模具的使用寿命，降低模具的投入成本。

进一步的，所述下模芯轴10内孔上端的孔径和顶件器9的直径吻合，顶件器9的底部安装在顶件器座13内，顶件器座13活动的设置在下模芯轴10的内孔中，顶杆16穿过所述模座15和下模垫板14顶在顶件器座13的底部。

所述的下模组件按照以下顺序进行装配：首先，将下凹模11强力压入下凹模外圈12，然后将下模芯轴10敲入下凹模11中，再将上下模定位圈8加热到400℃，随后将定位硬圈7装入上下模定位圈8中，接着将上下模定位圈8套装在下凹模外圈12上，并且上下模定位圈8和下凹模外圈12之间为小间隙配合，配合间隙为0.01至0.03mm，再接着将顶件器座13加热到400℃后，将顶件器9的底端安装在顶件器座13的孔中，之后将顶件器9及顶件器座13装入下模芯轴10的内孔中，接下来将下模垫板14放在模座15的安装槽底部，并将前述安装完成的结构（包括定位硬圈7、上下模定位圈8、顶件器9、下模芯轴10、下凹模11、下凹模外圈12、顶件器座13）整体放在下模垫板14上，随后将压紧法兰19压在上下模定位圈8的上端面，且对准压紧法兰19和模座15侧壁上的螺栓孔，用第一螺栓17连接并锁紧。

利用本实用新型的模具对薄壁深孔带法兰零件的未加工法兰的锻件进行法兰盘的成形过程如下：上模组件和下模组件通过上模外圈3和定位硬圈7进行定位，以确保上模组件和下模组件的同心，然后上模组件与压机的活动横梁板通过螺栓可靠连接，下模组件通过螺栓固定在压机的下模板上，压机的活动横梁板上升带动上模组件离开下模组件一定距离，将待成型法兰的零件锻件18放入下模组件的下凹模11中，零件锻件18的薄壁部分位于下凹模11和下模芯轴10之间的间隙中；接着，压机带动上模组向下压制，挤压零件锻件18，使得材料流动并充满下模芯轴10上端的凹孔以成形零件孔底的凸起部，材料流动还可充满凹孔周围的环形槽，以成形零件端面的法兰盘，在成形过程中，零件锻件18的薄壁筒身部分不会参与变形，只是进行刚性平移，保证了零件内孔和外圆尺寸的稳定性，薄壁筒身的深度会略微有所伸长。

锻造完成后，压机的活动横梁板带动上模组件向上运动，离开下模组件一定距离后，压机下顶缸运动，通过顶杆16顶起顶件器座13和顶件器9的组合体，将成型后的零件顶出，完成镦法兰工序。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种薄壁深孔带法兰零件的镦法兰模具，包括上模组件和下模组件，其特征在于：上模组件包括上模块和安装在上模块中心的上模芯轴，上模芯轴的下端凸出于上模块的下表面；所述下模组件包括下凹模、下模芯轴、顶件器和定位装置，所述下凹模的中心通孔内设置所述下模芯轴，下凹模的上端面围绕所述中心通孔设有用于能够成型零件端部法兰的环形槽，下凹模的内圆面和下模芯轴的外圆面之间留有容纳零件锻件薄壁的间隙，下模芯轴的内孔设置所述顶件器，下模芯轴上端面中心设有用于成型零件孔底凸起结构的凹孔，凹孔底部的开口由所述顶件器封堵，下模芯轴上端面的外缘设有圆角，所述下凹模、下模芯轴和顶件器同轴设置；所述定位装置用于确保合模时上模组件和下模组件的同心。

2.根据权利要求1所述的镦法兰模具，其特征在于：所述上模芯轴的轴向截面呈T形，所述上模块的中心设有轴向截面呈T形的中心孔，所述上模芯轴安装在上模块的中心孔中。

3.根据权利要求1所述的镦法兰模具，其特征在于：所述上模块安装在上模外圈的安装孔下段，上模外圈的安装孔的上段安装有上模垫块，上模外圈被固定于上模法兰板上，上模法兰板用于和压机连接。

4.根据权利要求3所述的镦法兰模具，其特征在于：所述上模外圈外圆面套装有上模连接法兰，上模连接法兰和上模法兰板通过螺栓连接。

5.根据权利要求3所述的镦法兰模具，其特征在于：所述下凹模安装在下凹模外圈的中心通孔内，所述下凹模外圈、下凹模、下凹模芯轴均支撑在下模垫板的上表面，所述下模垫板放置在模座的腔体底部，所述定位装置套装在下模外圈上端的台阶上，并由与所述模座连接的压紧法兰将定位装置压在所述台阶上。

6.根据权利要求5所述的镦法兰模具，其特征在于：所述定位装置包括上下模定位圈和定位硬圈，上下模定位圈的下部套装在下模外圈上端的台阶上，上下模定位圈的上部安装所述的定位硬圈，在合模时，定位硬圈的内圆面和上模外圈的外圆面贴合，对上模外圈进行定位。

7.根据权利要求5所述的镦法兰模具，其特征在于：所述下模芯轴具有外径不等的上部和下部，上部的外径小于下部的外径，下部的外圆面和对应位置处下凹模的内圆面形成过渡配合，上部的外圆面和对应位置处下凹模的内圆面之间形成所述容纳零件锻件薄壁的间隙。

8.根据权利要求7所述的镦法兰模具，其特征在于：所述下模芯轴的上部和下部相接处设有圆锥面，并和下凹模相应位置处形成锥面配合。

9.根据权利要求5所述的镦法兰模具，其特征在于：所述下模芯轴内孔上端的孔径和顶件器的直径吻合，顶件器的底部安装在顶件器座内，顶件器座活动的设置在下模芯轴的内孔，顶杆穿过所述模座和下模垫板顶在顶件器座的底部。

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