CN219052796U - 一种三角形框类铝合金模锻件荒坯锻造用工装组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锻造热加工技术领域，尤其涉及一种三角形框类铝合金模锻件荒坯锻造用工装组件。包括：冲孔冲头、第一胀孔冲头，其中，冲孔冲头、第一胀孔冲头均为三棱锥台，并且截面三角形的角度与锻件三角形框角度相同，冲孔冲头的小端端面三角形边长a满足：a＝150‑200mm，冲孔冲头高度为h，出模斜度θ＝3‑5°，冲孔冲头的大端端面三角形边长b满足：b＝a+2h·tanθ，第一胀孔冲头小端端面三角形边长a1满足：b‑(5～10)≤a1≤b，第一胀孔冲头高度为h1，h1＝坯料高度，出模斜度θ1满足：θ1大于θ，第一胀孔冲头的大端端面三角形边长b1满足：b1＝a1+2h1·tanθ1。采用三角形冲孔冲头和三角形胀孔冲头配合，保证荒坯尺寸和质量，提高了原材料利用率。

Description

一种三角形框类铝合金模锻件荒坯锻造用工装组件

技术领域

本实用新型涉及锻造热加工技术领域，尤其涉及一种三角形框类铝合金模锻件荒坯锻造用工装组件。

背景技术

三角形框类锻件整体呈三角形状，在三个角处延伸有锻件结构，中心孔呈三角形且投影面积较大(≥0.2㎡)，各处截面突变大，是比较复杂的结构件。该模锻件荒坯制作难度大，长期以来，均采用传统的锻方，压凹槽，拔长，展宽的方式锻造荒坯，该荒坯为类三角形，且中心无三角孔，该荒坯原材料利用率极低；并且在模锻过程中，因中心三角孔余料多，需要更多的模锻火次排出余料，且中心三角孔位置余料排出过程中，容易造成模锻件筋部流线出现穿流，流线紊乱等情况，进一步影响锻件性能及使用。

铝合金可锻性较差，对变形温度和变形速率敏感，表面容易产生裂纹，需要严格控制加热温度和锻造过程中的温升，摩擦系数大和流动性差使金属充满型槽困难，锻造过程中容易粘结在模具上，需要做好润滑。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种三角形框类铝合金模锻件荒坯锻造用工装组件，解决现有技术中存在的原材料利用率低，模锻火次多，筋部流线穿流，性能不合格的问题，提高锻件合格率。

技术方案：

一种三角形框类铝合金模锻件荒坯锻造用工装组件，包括：冲孔冲头、第一胀孔冲头，其中，冲孔冲头、第一胀孔冲头均为三棱锥台，并且截面三角形的角度与锻件三角形框角度相同，冲孔冲头的小端端面三角形边长a满足：a＝150-200mm，冲孔冲头高度为h，出模斜度θ＝3-5°，冲孔冲头的大端端面三角形边长b满足：b＝a+2h·tanθ，第一胀孔冲头小端端面三角形边长a1满足：b-(5～10)≤a1≤b，第一胀孔冲头高度为h1，h1＝坯料高度，出模斜度θ1满足：θ1大于θ，第一胀孔冲头的大端端面三角形边长b1满足：b1＝a1+2h1·tanθ1。

进一步地，还包括第二胀孔冲头，其中，第二胀孔冲头小端端面三角形边长a2满足：b1-(5～10)≤a2≤b1，第二胀孔冲头高度为h2，h2＝坯料高度，出模斜度θ2满足：θ2＝10～30°，第二胀孔冲头的大端端面三角形边长b2满足：b2＝a2+2h2·tanθ2。

进一步地，冲孔冲头、第一胀孔冲头、第二胀孔冲头的外缘设置有圆角。

进一步地，第二胀孔冲头为多个，其中，多个胀孔冲头中第n个胀孔冲头的小端端面三角形边长a_n满足：b_n-1-(5～10)≤a_n≤b_n-1，第n个胀孔冲头的高度为hn，hn＝坯料高度，出模斜度θn满足：θn＝10～30°，第n个胀孔冲头的大端端面三角形边长b_n满足：b_n＝a_n+2hn·tanθn。

进一步地，θ1＝10～30°。

进一步地，θ2＝10～30°。

有益效果：

1.本实用新型采用三角形冲孔冲头和三角形胀孔冲头配合，完成三角形框类锻件的荒坯锻造，保证荒坯尺寸和质量，提高了原材料利用率，并进一步解决了模锻过程中因余料较多，造成模锻火次增多，内部流线紊乱的问题。

2.利用本实用新型进行对击锤上铝合金三角形框类锻件的模锻，控制设备风压和锤击方法，保证模锻件低倍流线符合锻件外形分布，机械性能满足标准要求，提高锻件合格率。

附图说明

图1为本实用新型的第一坯料胎模锻造示意图；

图2为本实用新型的第二坯料示意图；

图3为本实用新型的冲孔冲头示意图；

图4为本实用新型的第一胀孔冲头示意图；

图5为本实用新型的第二胀孔冲头示意图；

图6为本实用新型的最终荒坯示意图；

图7为本实用新型的模锻件示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例。

为了解决上述问题，本申请提供了一种三角形框类铝合金模锻件荒坯锻造用工装组件，包括：冲孔冲头、第一胀孔冲头，其中，冲孔冲头、第一胀孔冲头均为三棱锥台，并且截面三角形的角度与锻件三角形框角度相同，冲孔冲头的小端端面三角形边长a满足：a＝150-200mm，冲孔冲头高度为h，出模斜度θ＝3-5°，冲孔冲头的大端端面三角形边长b满足：b＝a+2h·tanθ，第一胀孔冲头小端端面三角形边长a1满足：b-(5～10)≤a1≤b，第一胀孔冲头高度为h1，h1＝坯料高度，出模斜度θ1满足：θ1大于θ，第一胀孔冲头的大端端面三角形边长b1满足：b1＝a1+2h1·tanθ1。

进一步地，还包括第二胀孔冲头，其中，第二胀孔冲头小端端面三角形边长a2满足：b1-(5～10)≤a2≤b1，第二胀孔冲头高度为h2，h2＝坯料高度，出模斜度θ2满足：θ2＝10～30°，第二胀孔冲头的大端端面三角形边长b2满足：b2＝a2+2h2·tanθ2。

进一步地，冲孔冲头、第一胀孔冲头、第二胀孔冲头的外缘设置有圆角。

进一步地，第二胀孔冲头为多个，其中，多个胀孔冲头中第n个胀孔冲头的小端端面三角形边长a_n满足：b_n-1-(5～10)≤a_n≤b_n-1，第n个胀孔冲头的高度为hn，hn＝坯料高度，出模斜度θn满足：θn＝10～30°，第n个胀孔冲头的大端端面三角形边长b_n满足：b_n＝a_n+2hn·tanθn。

进一步地，θ1＝10～30°。

进一步地，θ2＝10～30°。

利用上述工装组件，三角形框类锻件荒坯的制作工步为：

对板料一端拔长、另一端压凹槽得到第一坯料；对第一坯料一端拔长，另一端展宽得到第二坯料-----对第二坯料冲孔得到第三坯料----对第三坯料进行胀孔得到荒型-----对荒型进行整形。

步骤一：将预定尺寸的板料先一端拔长为三角形端头，三角形端头小端的宽度约为锻件杆部宽度的2倍，如图1所示，将板料一端放置于三角胎模中，采用压辊在另一端部位压凹槽，得到第一坯料，见图1；

步骤二：将图1中三角形端头部位拔长至图2中所示，图2中杆部的长度L1小于锻件杆部长度尺寸，杆部的宽度L2小于锻件杆部宽度尺寸，并将另一端头3部位展宽得到第二坯料。

步骤三：将图3中的冲孔冲头放置在第二坯料中心位置，锻压机缓慢压下，冲出三角形中心孔，得到第三坯料。

以上冲孔冲头边长为a，a＝150-200mm，

冲头高度为h，h＝坯料高度，出模斜度θ＝3-5°，

可计算出b＝a+2h·tanθ。

步骤四：进一步采用图4中的第一胀孔冲头，将第一胀孔冲头小端端面a1面垂直放入第三坯料中心孔处，锻压机缓慢压下之后抬起，再在第一胀孔冲头中心处放置一块垫块，缓慢压下，第一胀孔冲头完全脱离坯料，将中心孔逐渐胀大至边长为b1的三角形中心孔，得到第四坯料；

第一胀孔冲头小端端面三角形边长为a1，b-(5～10)≤a1≤b，

第一胀孔冲头高度为h1，h1＝坯料高度，

第一胀孔冲头出模斜度θ1＝10～30°，

可计算出大端端面三角形边长b1，b1＝a1+2h1·tanθ1。

步骤五：利用图5中的第二胀孔冲头，将第二胀孔冲头小端端端面a2面垂直放入第四坯料中心孔处，锻压机缓慢压下之后抬起，再在第二胀孔冲头中心处放置一块垫块，缓慢压下，第二胀孔冲头完全脱离荒坯，将中心孔逐渐胀大至边长为b2的三角形中心孔，得到荒坯。

第二胀孔冲头小端端面三角形边长为a2，b1-(5～10)≤a2≤b1，

第二胀孔冲头高度为h2，h2＝坯料高度，

第二胀孔冲头出模斜度θ2＝10～30°，

可计算出大端端面三角形边长b2＝a2+2h2·tanθ2

步骤五：对胀孔后的荒坯进行整形，达到荒坯理论尺寸，最终荒坯图见图6。

以上所述使用设备均使用锻压机，设定压下速度为8～12mm/s,图3.4.5中的未注圆角为R10～R20。

利用本实用新型进行三角形框类铝合金锻件模锻成型，铝合金对变形速率敏感，在变形速率快的对击锤上生产时，需控制好设备风压，锤击次数以及锤击间隔时间，以及变形量，该四要素影响锻件的再结晶程度和终锻温度，所述方法如下：

锻造设备为630KJ对击锤，对模具进行预热，设备风压设定为0.45～0.65Mpa，将步骤5所得荒坯在模具型腔中摆正，单击成型，锤击次数为n次，每锤击间隔时间为2～4s，变形量为20％～40％，模锻火次为m次。

投影面积为0.2-0.4㎡，设备风压为0.45～0.5Mpa，锤击次数为3～5锤，模锻火次为2～3次；

投影面积为0.4-0.6㎡，设备风压为0.5～0.55Mpa，锤击次数为5～7锤，模锻火次为3～4次；

投影面积为0.6-0.8㎡，设备风压为0.55～0.65Mpa，锤击次数为7～10锤，模锻火次为4～5次。

实施例：

某型机的零件为三角形框类模锻件，材料：7050，锻件图见图7，锻件投影面积＝0.33㎡，要经过自由锻造得到三角形荒坯，再将荒坯放置于模具中，模锻成型至图纸尺寸。

根据上述要求选用长×宽×高＝180×140×230的板料。

锻荒过程：

加热设备为电炉，加热温度为430℃，加热时间为370min，生产设备为16MN自由锻压机，压下速度为8mm/s。生产前对锤砧，工装工具，胎模，冲孔冲头进行预热，预热温度为300℃。

步骤一：将上述尺寸板料先一端头拔长至三角形端头，三角形端头小端的宽度为200mm，如图1中，将板料一端放置于三角胎模中，采用压辊在另一端头2部位压凹槽，得到第一坯料见图1；

步骤二：将图1中三角形端头1部位拔长图2中所示，杆部长度L1为350mm，宽度L2为100mm，并将另一端头部位展宽得到第二坯料。见图2。

步骤三：将图3中的三角形冲孔冲头放置在第二坯料中心位置，锻压机缓慢压下，冲出三角形中心孔，得到第三坯料。

三角形冲孔冲头边长为a，a＝190mm，

冲头高度为h＝150，出模斜度θ＝3°，

可计算出b＝205mm。

步骤四：进一步采用图4中的第一胀孔冲头，将第一胀孔冲头小端端面a1面垂直放入第三坯料中心孔处，锻压机缓慢压下之后抬起，再在第一胀孔冲头大端端面中心处放置一块垫块，缓慢压下，第一胀孔冲头完全脱离荒坯，将孔逐渐胀大至b1＝280mm，得到第四坯料；

第一胀孔冲头小端端面边长为a1＝200mm，

高度为h1，h1＝150mm，

出模斜度θ1＝15°，

可计算出第一胀孔冲头大端端面边长b1＝280mm

步骤五：利用图5中的第二胀孔冲头，将第二胀孔冲头小端端面a2面垂直放入第四坯料中心孔处，锻压机缓慢压下之后抬起，再在第二胀孔冲头大端端面中心处放置一块垫块，缓慢压下，第二胀孔冲头完全脱离荒坯，将孔胀大至b2＝345mm，得到荒坯。

第二胀孔冲头小端端面边长为a2＝275mm，

高度为h2＝130mm，

出模斜度θ2＝15°，

可计算出大端端面b2＝345mm.

步骤五：对胀孔后的荒坯进行整形，达到荒坯理论尺寸，最终荒坯图见图6。

模锻过程：

加热设备为电炉，加热温度为430℃，加热时间为260min，生产设备为630KJ对击锤，设备风压为0.45-0.50Mpa，生产前对模具进行预热，预热温度为350℃，预热时间≥20h。将荒坯在模具型腔中摆正，锻造过程中全程单击，每火次锤击次数4-5锤，每锤次间隔时间2-4s，每锤次间润滑上模型腔，防止粘上模，

经后期检测，锻件尺寸均符合图纸要求，锻件低倍流线符合锻件外形，机械性能满足标准要求。

Claims (6)

1.一种三角形框类铝合金模锻件荒坯锻造用工装组件，其特征在于，包括：冲孔冲头、第一胀孔冲头，其中，冲孔冲头、第一胀孔冲头均为三棱锥台，并且截面三角形的角度与锻件三角形框角度相同，冲孔冲头的小端端面三角形边长a满足：a＝150-200mm，冲孔冲头高度为h，出模斜度θ＝3-5°，冲孔冲头的大端端面三角形边长b满足：b＝a+2h·tanθ，第一胀孔冲头小端端面三角形边长a1满足：b-(5～10)≤a1≤b，第一胀孔冲头高度为h1，h1＝坯料高度，出模斜度θ1满足：θ1大于θ，第一胀孔冲头的大端端面三角形边长b1满足：

b1＝a1+2h1·tanθ1。

2.根据权利要求1所述的工装组件，其特征在于，还包括第二胀孔冲头，其中，第二胀孔冲头小端端面三角形边长a2满足：b1-(5～10)≤a2≤b1，第二胀孔冲头高度为h2，h2＝坯料高度，出模斜度θ2满足：θ2＝10～30°，第二胀孔冲头的大端端面三角形边长b2满足：b2＝a2+2h2·tanθ2。

3.根据权利要求1所述的工装组件，其特征在于，冲孔冲头、第一胀孔冲头、第二胀孔冲头的外缘设置有圆角。

4.根据权利要求2所述的工装组件，其特征在于，第二胀孔冲头为多个，其中，多个胀孔冲头中第n个胀孔冲头的小端端面三角形边长a_n满足：b_n-1-(5～10)≤a_n≤b_n-1，第n个胀孔冲头的高度为hn，hn＝坯料高度，出模斜度θn满足：θn＝10～30°，第n个胀孔冲头的大端端面三角形边长b_n满足：b_n＝a_n+2hn·tanθn。

5.根据权利要求2所述的工装组件，其特征在于，θ1＝10～30°。

6.根据权利要求2所述的工装组件，其特征在于，θ2＝10～30°。

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