CN215657619U - 一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具 - Google Patents

Abstract

一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，包括上模和下模，上模的中心设有上模中心孔，上模芯轴活动设置在上模中心孔中，上模芯轴的长度小于上模中心孔的深度，上模芯轴下部与上模中心孔之间留有供坯料流动的间隙；下模包括浮动组件和固定组件，浮动组件通过弹性元件支撑在固定组件上方，弹性元件上端面高出固定组件的上端面；固定组件设有下模芯轴，下模芯轴上部穿设在浮动组件模孔中，下模芯轴上部和模孔内壁之间留有供坯料流动的间隙；在下模受到挤压前，下模芯轴上端面低于模孔的顶部开口，在下模受到挤压后，浮动组件下移，下模芯轴的上端面相对于模孔上移并露出模孔。本实用新型成形精度高，后续的加工程序少，可提高该类零件的加工效率。

Description

一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具

技术领域

本实用新型属于金属冷挤压成形领域，具体涉及一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具。

背景技术

凸缘类零件是指一端具有法兰的零件，“孔深过法兰”是指零件上的内孔延伸到法兰部分，即内孔的孔底位于法兰内，如图5所示。图5所示的零件包括筒身部分和法兰部分，筒身的壁厚0.9至1.1mm，并且要求内孔与外圆端面的垂直度在0.05mm以内，孔底面的平面度0.05mm以内，内孔与外圆的同轴度在0.1mm以内。目前在该类零件加工时，是将坯料加热后，进行反挤压与锻造法兰，然后再进行车内孔与孔底部分。但是用常规镦挤模具在对坯件成形的合模过程中，如果下模芯轴的高度不高于下凹模的上端面，就无法使得内孔向法兰部分延伸，得不到“孔深过法兰”，而如果下模芯轴的高度高于下凹模，就会在锻造的过程中直接锻造开裂，而且车内孔的效率低，薄壁件车削难度大，加工成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，利用材料近净成形的特点，形成一种配合少量机械加工即可具有很高精度的孔深过法兰的凸缘类零件，以此来提高生产效率。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，包括上模和下模，上模的中心设有轴向延伸的上模中心孔，上模中心孔内设有限制上模芯轴向下脱离上模中心孔的限位机构，上模芯轴活动设置在上模中心孔中，上模芯轴的轴向长度小于上模中心孔的深度，上模芯轴下部与上模中心孔之间留有供坯料流动的间隙；所述下模包括上部的浮动组件和下部的固定组件，浮动组件通过弹性元件支撑在固定组件上，弹性元件上端面高出固定组件的上端面；所述固定组件的中心设置有下模芯轴，下模芯轴底部固定在固定组件中，下模芯轴上部穿设在浮动组件中心的模孔中，且下模芯轴上部和模孔的内壁之间留有供坯料流动的间隙，在下模受到上模挤压前，下模芯轴上端面低于模孔的顶部开口位置，在下模受到上模挤压过程中，弹性元件被压缩变形，浮动组件下移，下模芯轴的上端面相对于模孔上移并露出模孔，直至浮动组件下端面与固定组件上端面接触。

所述上模还包括上模板、上模垫块、上模座、上凹模、上凹模中圈、上凹模外圈和上模外圈固定法兰；上模外圈固定法兰与上模板固定连接，并将上模垫块和上凹模外圈压紧在上模板上，上模垫块位于上模板和上凹模外圈之间，上凹模外圈的内孔上部装配有上模座，下部装配有上凹模和上凹模中圈，上凹模中圈位于上凹模和上凹模外圈之间，上模座的内孔和上凹模的模孔同心并上下对应，以围成所述的上模中心孔。

所述上模还包括上模顶杆，上模顶杆从上模板及上模垫块的开口向下伸进上模中心孔。

所述上模座的内孔孔壁上设有圆锥面，上模芯轴上部设有与圆锥面配合的斜面。

所述固定组件还包括自下而上依次通过螺栓固定连接的下模板、下模芯轴垫板和下模芯轴固定座，所述弹性元件设置在下模芯轴固定座的安装槽中，弹性元件的高度大于安装槽的深度，所述下模芯轴的下部安装在下模芯轴固定座的中心固定孔内。

所述浮动组件还包括支撑模板、下模垫板和下模模筒，支撑模板和固定组件的下模板之间连接所述的浮动限位机构，支撑模板和下模模筒的底部固定连接，下模模筒的筒体内设有下模垫板，下模垫板上设有下凹模组件，下凹模组件的中心孔为所述的模孔，下模芯轴的上部位于该模孔内；下凹模组件的上端安装有下模压圈法兰，并由螺栓将下模压圈法兰和下模模筒连接，将下凹模组件压紧在下模模筒内的下模垫板上。

所述下凹模组件包括由内向外依次套设的下凹模、下凹模中圈、下凹模外圈和下凹模外圈定位圈，下凹模外圈定位圈上部的内圆面设有定位圈硬圈，定位圈硬圈的内径与上模中的上凹模外圈的外径相配合。

所述下模模筒的圆周方向上沿其径向间隔设置多个螺孔，并安装调节螺栓，以调整下凹模组件的水平位置。

浮动组件和固定组件之间通过浮动限位机构连接，以限制浮动组件上浮的行程。

本实用新型的原理是：对于常规的镦法兰模具，如果要成形孔深过法兰的零件，就需要下模芯轴的上端面高出下凹模的模孔，此时下模芯轴的端面和下凹模端面具有较大的高度差，在镦挤过程中，材料沿下模芯轴的R角流动到下凹模端面上，当筒壁较薄时候，就不能及时的补充向下流动的材料，导致有部分材料受到很大的拉应力，造成锻造开裂，而且筒壁越薄，这种现象越明显。

而本实用新型的模具中，下模芯轴和下凹模可以相对移动，在镦挤过程中，下凹模逐渐下移，下模芯轴是渐进式的高出下凹模的，下模芯轴端面和下凹模端面的高度差也是渐进式的增大，因此在此过程中可以持续补充向下流动的材料，这样就不会出现锻造开裂的现象。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在对反挤压锻坯进行镦法兰时，通过浮动组件的参与，可以使得上模下端面和下模上端面接触后，上模可以挤压浮动组件向下移动，进而使得下模芯轴渐进式的向上伸出模孔，进入锻件的法兰部分，在此过程中，向下流动的材料得到了持续的补充，最后得以成形需要的零件。本实用新型利用材料近净成形的特点，成形精度高，后续的加工程序少，可以提高该类零件的加工效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为将反挤压锻坯放入模具时的示意图；

图3为反挤压锻坯经镦挤成型时模具的示意图；

图4为反挤压锻坯的结构示意图；

图5为反挤压锻坯经本实用新型镦挤后的示意图；

图中标记：1.上模板，2.上模垫块，3.上模外圈固定法兰，4上模芯轴，5上模座，6.上凹模，7.上凹模中圈，8.上凹模外圈，9.锻件，9’.反挤压锻坯，10.下凹模，11.下凹模中圈，12.下凹模外圈，13.下模芯轴，14.下模垫板，15.支撑模板，16.下模芯轴固定座，17.聚氨酯橡胶，18. 下模芯轴垫板，19.下模板，20.等高螺栓，21.第一螺栓，22.下模模筒，23.下凹模外圈定位圈，24.定位圈硬圈，25.下模压圈法兰，26.第二螺栓，27.第三螺栓，28.上模顶杆，29.调节螺栓。

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，一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，用于反挤压坯件上内孔和法兰的镦挤成形，包括上模和下模，上模的中心设有轴向延伸的上模中心孔，上模中心孔内设有限制上模芯轴4向下脱离上模中心孔的限位机构，上模芯轴4活动设置在上模中心孔中，上模芯轴4的轴向长度小于上模中心孔的深度，上模芯轴4下部与上模中心孔之间留有供坯料流动的间隙；所述下模包括上部的浮动组件和下部的固定组件，浮动组件通过弹性元件支撑在固定组件上，浮动组件和固定组件之间通过浮动限位机构连接，以限制浮动组件上浮的行程；在浮动组件自重的压力下，弹性元件上端面高出固定组件的上端面，在上模和下模合模过程中，弹性元件被压缩变形；所述固定组件的中心设置有下模芯轴13，下模芯轴13底部固定在固定组件中，下模芯轴13上部穿设在浮动组件中心的模孔中，且下模芯轴13上部和模孔的内壁之间留有供坯料流动的间隙，下模芯轴13上端面低于模孔的顶部开口位置，在浮动组件下端面与固定组件上端面接触时，下模芯轴13的上端面能够露出模孔的顶部开口。

所述上模还包括上模板1、上模垫块2、上模座5、上凹模6、上凹模中圈7、上凹模外圈8、上模外圈固定法兰3和上模顶杆28。上模外圈固定法兰3与上模板1固定连接，并将上模垫块2和上凹模外圈8压紧在上模板1上，上模垫块2位于上模板1和上凹模外圈8之间，上凹模外圈8的内孔上部装配有上模座5，下部装配有上凹模6和上凹模中圈7，上凹模中圈7位于上凹模6和上凹模外圈8之间，上模座5的内孔和上凹模6的模孔同心并上下对应，以围成所述的上模中心孔。上模顶杆28从上模板1及上模垫块2的开口向下伸进上模中心孔。

所述上模在装配时的顺序如下：

（1）加热上凹模外圈8至至400℃后，将上凹模中圈7装入上凹模外圈8的内孔中；

（2）将上凹模6强力压入上凹模中圈7的内孔；

（3）将上模芯轴4装在上模座5的中心孔中，然后一并放入上凹模外圈8的上部，上模座5的上端面和上凹模外圈8的上端面齐平；

（4）将上述已安装的结构作为一个整体放入上模外圈固定法兰3内，上凹模外圈8和上模外圈固定法兰3之间凸凹配合，以避免上凹模外圈8向下掉出，再将上模垫块2放在上凹模外圈8上方，上模垫块2的上端面和上模外圈固定法兰3的上端面齐平，上模垫块2的下端面和上凹模外圈8的上端面以及上模座5的上端面齐平；

（5）通过第三螺栓27将上模外圈固定法兰3固定在上模板1的下表面上。

进一步的，所述上模座的内孔孔壁上设有圆锥面，上模芯轴上部设有与圆锥面配合的斜面。

所述下模的浮动组件还包括支撑模板15、下模垫板14和下模模筒22，支撑模板15和固定组件的下模板19之间连接所述的浮动限位机构，本实施例中浮动限位机构选择等高螺栓，也可以选择螺杆、连杆等其他形式的限位机构。支撑模板15和下模模筒22的底部固定连接，下模模筒22的筒体内设有下模垫板14，下模垫板14上设有下凹模组件，下凹模组件的中心孔为所述的模孔，下模芯轴13的上部位于该模孔内；下凹模组件的上端安装有下模压圈法兰25，并由螺栓将下模压圈法兰25和下模模筒22连接，将下凹模组件压紧在下模模筒22内的下模垫板14上。所述下凹模组件包括由内向外依次套设的下凹模10、下凹模中圈11、下凹模外圈12和下凹模外圈定位圈23，下凹模外圈定位圈23上部的内圆面设有定位圈硬圈24，定位圈硬圈24的内径与上模中的上凹模外圈8的外径相配合，以保护下凹模外圈定位圈23，这样在模具使用过程中只需要更换磨损的定位圈硬圈24即可。

所述浮动组件在装配时的顺序如下：

（1）将下凹模外圈12加热到400℃后，将下凹模中圈11装入下凹模外圈12；

（2）将下凹模10强力压入下凹模中圈11；

（3）将定位圈硬圈24装在下凹模外圈定位圈23内孔的上部，两者为过盈配合；

（4）下凹模外圈定位圈23内孔的下部安装下凹模外圈12，且下凹模外圈12和下凹模外圈定位圈23为过渡配合，配合间隙为±0.01mm；

（5）将上述已安装结构作为整体放入下模模筒22内，下凹模外圈定位圈23和下模模筒22间隙配合，配合间隙为0.1mm至0.2mm；

（6）下模模筒22通过螺栓固定在支撑模板15上表面；

（7）将下模压圈法兰25套在下凹模外圈定位圈23的上端，并通过第二螺栓26锁紧下模压圈法兰25和下模模筒22。

所述的下模模筒22的侧面沿其周向均布有多个垂直于下模模筒22侧面的螺孔，以安装调节螺栓29，通过对调节螺栓29旋进量的调整，可以推动下凹模外圈定位圈23在下模模筒22内水平位置的微调，以调整下凹模10与上模芯轴4同心。

所述支撑模板15上设有螺栓孔，以便和等高螺栓20螺纹连接。

所述下模的固定组件设置在浮动组件的下方，包括自下而上依次通过第一螺栓21固定连接的下模板19、下模芯轴垫板18和下模芯轴固定座16，所述弹性元件设置在下模芯轴固定座16的安装槽中，弹性元件的高度大于安装槽的深度，所述下模芯轴13的下部安装在下模芯轴固定座16的中心固定孔内。弹性元件可优选为聚氨酯橡胶17。

所述固定组件的装配顺序如下：

（1）下模芯轴13的下端安装在下模芯轴固定座16中，下模芯轴13和下模芯轴固定座16为间隙配合，配合间隙为0.01至0.03mm，下模芯轴13的下端面和下模芯轴固定座16的下端面齐平，且两者通过凸凹配合限制下模芯轴13相对于下模芯轴固定座16向上运动；

（2）聚氨酯橡胶17以间隙配合的方式，围绕下模芯轴13安装在下模芯轴固定座16的安装槽中，其配合间隙为1mm；

（3）将以上已安装结构放在下模芯轴垫板18上，下模芯轴垫板18放在下模板19上，再通过第一螺栓21将下模板19、下模芯轴垫板18和下模芯轴固定座16固定连接；

（4）将上述装配好的浮动组件放置在固定组件的上方，使得下模芯轴13上部插入下凹模10的模孔，且下模芯轴13与下凹模10为间隙配合，配合间隙为0.02至0.04mm；

（5）等高螺栓20从下模板19下表面的固定孔穿过与浮动组件上支撑模板15的螺栓孔连接，实现浮动组件和固定组件的连接。

本实用新型在使用前，需要反挤压圆棒料得到反挤压锻坯，反挤压锻坯为如图4所示的带有底的杯形件。

使用本实用新型的镦法兰顺序为：上模与下模的浮动组件通过上凹模外圈8与定位圈硬圈24对位后，保证上模与下模的浮动组件同心，上模与压机活动横梁通过螺栓可靠连接，下模的固定组件通过螺栓固定到压机下模板上，压机活动横梁上升带动上模运动，离开浮动组件一定距离时，将杯形的反挤压锻坯9’放入浮动组件的下凹模10内，压机活动横梁带动上模向下压制，当上模达到一定位置时，能够挤压出锻件9的法兰部分与凸台部分，薄壁筒身不参与变形，只是进行了刚性平移，保证了内孔与外圆尺寸的稳定性，锻件9薄壁筒身的深度会略微伸长。

上模没有跟反挤压锻坯9’接触时，上模芯轴4与上模顶杆28由于重力关系自由的停靠在上模座5的斜面上，当压机活动横梁带动上模下行，上模芯轴4与反挤压锻坯9’接触后，上模芯轴4开始向上运动，直到顶到上模垫块2的下平面上。

压机活动横梁带动上模继续下行，上模开始挤压，上凹模6的下端面与下凹模10的上端面接触，并随着压机活动横梁不断地施加压力，通过逐层压力传递，上凹模6会推动下凹模10向下运动，即上模会推动浮动组件向下运动，此时聚氨酯橡胶17对浮动组件会有一个向上的阻力，使得浮动组件渐进式的下行，相对应的下模芯轴13渐进式的高出下凹模10，材料可以持续流动补充。

下模的浮动组件逐渐向下运动，直到支撑模板15与下模芯轴固定座16刚性接触之后，浮动组件不再向下运动，此时的下模芯轴13上端面已深入锻件9的法兰部分，当压机达到一定载荷时，锻造完成。

锻造完成后，压机活动横梁带动上模向上运动，同时被压缩的聚氨酯橡胶17也会推动浮动组件向上运动，运动到等高螺栓20限制位置时浮动组件不再运动，压机活动横梁接着带动上模向上运动，当运动到一定距离后，压机上顶缸向下运动，通过上模顶杆28顶出上模芯轴4与锻件9的组合体，等上模芯轴4将锻件9顶出上凹模6之后，锻件9会自动掉落，只需要用盒子接住锻件9即可，完成镦法兰工序，所得锻件如图5所示。

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)

1.一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，包括上模和下模，其特征在于：上模的中心设有轴向延伸的上模中心孔，上模中心孔内设有限制上模芯轴（4）向下脱离上模中心孔的限位机构，上模芯轴（4）活动设置在上模中心孔中，上模芯轴（4）的轴向长度小于上模中心孔的深度，上模芯轴（4）下部与上模中心孔之间留有供坯料流动的间隙；所述下模包括上部的浮动组件和下部的固定组件，浮动组件通过弹性元件支撑在固定组件上，弹性元件上端面高出固定组件的上端面；所述固定组件的中心设置有下模芯轴（13），下模芯轴（13）底部固定在固定组件中，下模芯轴（13）上部穿设在浮动组件中心的模孔中，且下模芯轴（13）上部和模孔的内壁之间留有供坯料流动的间隙，在下模受到上模的挤压前，下模芯轴（13）上端面低于模孔的顶部开口位置，在下模受到上模挤压的过程中，弹性元件被压缩变形，浮动组件下移，使得下模芯轴的上端面相对于模孔上移并露出模孔，直至浮动组件下端面与固定组件上端面接触。

2.根据权利要求1所述的一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，其特征在于：所述上模还包括上模板（1）、上模垫块（2）、上模座（5）、上凹模（6）、上凹模中圈（7）、上凹模外圈（8）和上模外圈固定法兰（3）；上模外圈固定法兰（3）与上模板（1）固定连接，并将上模垫块（2）和上凹模外圈（8）压紧在上模板（1）上，上模垫块（2）位于上模板（1）和上凹模外圈（8）之间，上凹模外圈（8）的内孔上部装配有上模座（5），下部装配有上凹模（6）和上凹模中圈（7），上凹模中圈（7）位于上凹模（6）和上凹模外圈（8）之间，上模座（5）的内孔和上凹模（6）的模孔同心并上下对应，以围成所述的上模中心孔。

3.根据权利要求2所述的一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，其特征在于：所述上模还包括上模顶杆（28），上模顶杆（28）从上模板（1）及上模垫块（2）的开口向下伸进上模中心孔。

4.根据权利要求2所述的一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，其特征在于：所述上模座（5）的内孔孔壁上设有圆锥面，上模芯轴（4）上部设有与圆锥面配合的斜面。

5.根据权利要求1所述的一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，其特征在于：所述固定组件还包括自下而上依次通过螺栓固定连接的下模板（19）、下模芯轴垫板（18）和下模芯轴固定座（16），所述弹性元件设置在下模芯轴固定座（16）的安装槽中，弹性元件的高度大于安装槽的深度，所述下模芯轴（13）的下部安装在下模芯轴固定座（16）的中心固定孔内。

6.根据权利要求1所述的一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，其特征在于：所述浮动组件还包括支撑模板（15）、下模垫板（14）和下模模筒（22），支撑模板（15）和固定组件的下模板（19）之间连接浮动限位机构，支撑模板（15）和下模模筒（22）的底部固定连接，下模模筒（22）的筒体内设有下模垫板（14），下模垫板（14）上设有下凹模组件，下凹模组件的中心孔为所述的模孔，下模芯轴（13）的上部位于该模孔内；下凹模组件的上端安装有下模压圈法兰（25），并由螺栓将下模压圈法兰（25）和下模模筒（22）连接，将下凹模组件压紧在下模模筒（22）内的下模垫板（14）上。

7.根据权利要求6所述的一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，其特征在于：所述下凹模组件包括由内向外依次套设的下凹模（10）、下凹模中圈（11）、下凹模外圈（12）和下凹模外圈定位圈（23），下凹模外圈定位圈（23）上部的内圆面设有定位圈硬圈（24），定位圈硬圈（24）的内径与上模中的上凹模外圈（8）的外径相配合。

8.根据权利要求6所述的一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，其特征在于：所述下模模筒（22）的圆周方向上沿其径向间隔设置多个螺孔，并安装调节螺栓（29），以调整下凹模组件的水平位置。

9.根据权利要求1所述的一种孔深过法兰的凸缘类零件的成形模具，其特征在于：浮动组件和固定组件之间通过浮动限位机构连接，以限制浮动组件上浮的行程。

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