CN220480120U - 一种半闭式锻模顶料结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锻造技术领域，具体公开了一种半闭式锻模顶料结构，包括：预锻模，预锻模包括预锻上模和预锻下模，预锻上模设有至少一个第一顶料孔，预锻下模设有与第一顶料孔对齐重合的第二顶料孔；缓冲结构，缓冲结构设置在第一顶料孔和第二顶料孔之间，缓冲结构包括相互连通的缓冲区和降压区；其中，第一顶料孔与缓冲区至少部分重合，以解决现有技术中锻模的顶料孔强度低，容易产生变形的问题；终锻模，终锻模包括终锻上模和终锻下模，终锻上、下模设有对齐重合的第三、第四顶料孔，并与预锻顶料孔位置对应重合；其中，第三、第四顶料孔匹配第一、第二顶料孔设计避让，以解决预锻飞边余块破裂进入型腔的问题。

Description

一种半闭式锻模顶料结构

技术领域

本实用新型涉及锻造技术领域，特别是涉及一种半闭式锻模顶料结构。

背景技术

半闭式模锻是指带阻力挡墙的开式模锻，其预终锻模具均为半闭式锻模，其飞边是半闭式模锻工序件不可分割的部分。半闭式模锻的顶料杆通过对飞边顶出实现锻造工序件的脱模。

通常锻造成本中有60％～70％来自原材料，持续提升原材料利用率是锻造技术进步的主要标志和永恒主题之一。随着材料利用率的提升，锻造飞边越来越小，且分布不均。为此各种有益于原材料利用率提升的创新技术、结构等应运而生，如半闭式模锻技术。

在较先进的半闭式模锻技术中，阻力挡墙的设置是提升材料利用率的关键，但也对锻模及其顶料结构的强度、寿命及稳定性提出了更高的要求。

传统顶料结构在设计过程中，预、终锻模顶料孔布置不对应重合，上、下模顶料孔布置不对齐重合，所需飞边覆盖面积大，严重影响材料利用率提升；半闭式模锻采用预、终锻模顶料孔布置对应重合，上、下模顶料孔布置对齐重合时，虽然所需飞边覆盖面积变小，材料利用率提高，但预锻生产过程中锻模对高温金属进行挤压，一部分材料填充型腔，一部分材料向型腔外侧流动冲刷，使顶料孔薄壁受到强大的冲击，造成顶料孔产生变形等不良影响，导致顶料杆无法进行顶料；终锻生产过程中存在预锻飞边余块破裂进入型腔的问题。因此，申请人有鉴于此，提出了一种半闭式锻模顶料结构。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种半闭式锻模顶料结构，用于解决现有技术中锻模的顶料孔强度低，容易产生变形及预锻飞边余块破裂进入型腔的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种半闭式锻模顶料结构，包括：

预锻模，所述预锻模包括预锻上模和预锻下模，所述预锻上模设有至少一个第一顶料孔所述预锻下模设有与第一顶料孔对齐重合的第二顶料孔；

缓冲结构，所述缓冲结构设置在所述第一顶料孔和所述第二顶料孔之间，所述缓冲结构包括相互连通的缓冲区和降压区；

其中，所述第一顶料孔与所述缓冲区至少部分重合。

终锻模，所述终锻模包括终锻上模和终锻下模，所述终锻上模设有至少一个第三顶料孔所述终锻下模设有与第三顶料孔对齐重合的第四顶料孔。

可选地，所述第三顶料孔与所述第一顶料孔的位置对应重合，所述第四顶料孔与所述第二顶料孔的位置对应重合。

可选地，所述预锻上模包括上桥面和第一外周面，所述第一顶料孔设置在所述上桥面和所述第一外周面之间，所述第一顶料孔靠近所述第二顶料孔的一端开有缓冲槽，所述缓冲槽朝向所述第一外周面延伸。

可选地，所述缓冲槽具有缓冲面，所述预锻下模包括下桥面和第二外周面，所述第一顶料孔、缓冲槽和所述下桥面形成所述缓冲区。

可选地，所述第一外周面和所述第二外周面形成所述降压区。

可选地，所述预锻上模开有至少一个与所述第一顶料孔对应的第一扩口，所述第一顶料孔位于所述第一扩口处。

可选地，所述终锻上模设有多个与第三顶料孔对应的第二扩口，所述第二扩口的角度大于所述第一扩口的角度。

可选地，所述终锻上模与第三顶料孔对应的第二扩口的顶点向型腔方向内移预设距离L，所述第二扩口垂直方向角度为γ，且第二扩口的覆盖面积大于所述第一扩口的覆盖面积。

可选地，所述第一顶料孔和第二顶料孔内分别设有第一顶料杆和第二顶料杆，所述第一顶料杆靠近所述上桥面的端面与所述缓冲面之间的距离为S，所述第二顶料杆靠近所述下桥面的端面与下桥面之间的距离为S，所述S不大于2mm。

可选地，所述第三顶料孔和第四顶料孔内分别设有第三顶料杆和第四顶料杆，所述第三顶料杆靠近所述上桥面的端面与所述缓冲面之间的距离为S+2mm，所述第四顶料杆靠近所述下桥面的端面与下桥面之间的距离为S+2mm。

如上所述，本实用新型提出的一种半闭式锻模顶料结构，具有以下有益效果：

(1)与现有技术相比，本实用新型通过将顶料结构设置在锻模型腔浅、成形相对容易、飞边较多处，且预、终锻对应重合，上、下模对齐重合，减少飞边投影面积；以达到提高锻造过程材料利用率的效果。

(2)与现有技术相比，本实用新型通过设置在预锻上模的缓冲槽，降低第一顶料孔外周薄壁高度，提升结构强度；通过设置在预锻上模和预锻下模之间的缓冲区，在锻造过程中金属材料被挤压至第一顶料孔和第二顶料孔时，通过缓冲区的缓冲作用，金属材料会在缓冲区堆积，避免金属材料直接将压力施加至第一顶料孔外周薄壁，从而避免了第一顶料孔反复受到压力而变形，提高了第一顶料孔的强度。

(3)与现有技术相比，本实用新型通过设置终锻顶料避让，使预锻飞边余块在终锻时不易碎裂，且能顺利排出。

附图说明

图1显示为现有技术中预锻模的示意图；

图2显示为本实用新型一实施例的预锻模的示意图；

图3显示为本实用新型一实施例中的A处放大图；

图4显示为本实用新型一实施例的第一顶料杆和第二顶料杆的位置示意图；

图5显示为本实用新型一实施例中预锻上模的结构示意图；

图6显示为本实用新型一实施例中终锻上模的结构示意图；

图7显示为本实用新型一实施例中第一扩口的示意图；

图8显示为本实用新型一实施例中第一扩口的示意图；

图9显示为本实用新型一实施例中第三顶料杆的位置示意图。

附图标记说明

预锻上模1、上桥面101、缓冲槽102、第一外周面103、预锻下模2、下桥面201、第二外周面202、第一顶料孔3、第二顶料孔4、缓冲区5、降压区6、第一顶料杆7、第二顶料杆8、终锻上模9、第三顶料孔10、第三顶料杆11。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图9所示，本实用新型提出一种半闭式锻模顶料结构，此处针对半闭式锻模作出解释，半闭式锻模的工作过程需要对工件进行预锻和终锻两个阶段，预锻和终锻是配合使用的，二者不可分离，预锻结束之后即进行终锻工序。

图1为现有技术中预锻上模1和预锻下模2的配合方式，预锻上模1设有第一顶料孔3，预锻下模2设有与第一顶料孔3对齐重合的第二顶料孔4，第一顶料孔3远离型腔一侧的壁薄，容易受到高温高压的金属材料冲击造成第一顶料孔3变形。

在一示例性实施例中，一种半闭式锻模顶料结构包括：

预锻模，预锻模包括预锻上模1和预锻下模2，预锻上模1设有至少一个第一顶料孔3，预锻下模2设有与第一顶料孔3对齐重合的第二顶料孔4；

缓冲结构，缓冲结构设置在第一顶料孔3和第二顶料孔4之间，缓冲结构包括相互连通的缓冲区5和降压区6；

其中，第一顶料孔3与缓冲区5至少部分重合。

终锻模，终锻模包括终锻上模9和终锻下模，终锻上模9设有至少一个第三顶料孔10，终锻下模设有与第三顶料孔10对齐重合的第四顶料孔。

本实施例中，通过设置在预锻上模1的缓冲槽102，降低第一顶料孔3外周薄壁高度，提升结构强度；通过设置在预锻上模1和预锻下模2之间的缓冲区5和降压区6，在锻造过程中，金属材料被挤压至第一顶料孔3和第二顶料孔4时，通过缓冲区5的缓冲作用，金属材料会在缓冲区5堆积，避免金属材料直接将压力施加至第一顶料孔3，从而避免了第一顶料孔3反复受到压力而变形，提高了第一顶料孔3的强度。

本实施例中，还通过设置的降压区6，且降压区6与缓冲区5连通，在缓冲区5对金属材料进行缓冲之后，进一步通过降压区6降低锻模对金属材料的压力，使得金属材料产生的压力通过降压区6进一步得到释放，第一顶料孔3不会直接受到冲击，延长了第一顶料孔3的使用寿命。

如图6所示，在一示例性实施例中，锻模还包括终锻模，终锻模包括终锻上模9和终锻下模，终锻上模9设有至少一个第三顶料孔10，终锻下模设有与第三顶料孔10对齐重合的第四顶料孔。

同时，第三顶料孔10内设有第三顶料杆11，第四顶料孔中设有第四顶料杆。

示例性的，第三顶料孔10与第一顶料孔3的位置对应重合，第四顶料孔与第二顶料孔4的位置对应重合。

本实施例中，终锻上模9上的第三顶料孔10与第一顶料孔3对应重合，终锻下模上的第四顶料孔与第二顶料孔4对应重合，由于四者两两对应的关系，使得在预锻和终锻的过程中，第一顶料杆7和第三顶料杆11在顶出时，作用于同一个地方，第二顶料杆8与第四顶料杆在顶出时也同样作用于同一个地方，以使得预锻和终锻在顶料时都能够作用在缓冲区5的金属飞边上。

如图2和图3所示，在一示例性实施例中，预锻上模1包括上桥面101和第一外周面103，第一顶料孔3设置在上桥面101和第一外周面103之间，第一顶料孔3靠近第二顶料孔4的一端开有缓冲槽102，缓冲槽102朝向第一外周面103延伸。

本实施例中，通过在第一顶料孔3的下端开设缓冲槽102，降低第一顶料孔3外周薄壁高度，提升结构强度；也使得缓冲区5形成在缓冲槽102与预锻下模2的下桥面201之间，从而能够对金属材料进行缓冲，避免第一顶料孔3直接遭受冲击。

示例性的，本实施例中，第一顶料孔3与缓冲区5的一部分处于重合位，在预锻模实际工作过程中，受到挤压的高温金属材料从预锻模的型腔向预锻上模1和预锻下模2之间的缝隙向外扩散，在到达第一顶料孔3处时，经过缓冲区5的避让作用，高温金属材料无法直接作用到第一顶料孔3上，从而增强了第一顶料孔3的强度，延长了其使用寿命。

示例性的，本实施例中，缓冲槽102开设在顶料孔远离型腔的一侧，朝向第一外周面103的方向延伸。

值得说明的，本实施例中，缓冲槽102的开设，需覆盖第一顶料孔3远离型腔的一侧，避免其直接与高温高压的金属材料直接接触。

如图3所示，在一示例性实施例中，缓冲槽102具有缓冲面，预锻下模2包括下桥面201和第二外周面202，第一顶料孔3、缓冲槽102和下桥面201形成缓冲区5。

本实施例中，通过开设的缓冲槽102，从而形成了缓冲面，而开设的缓冲槽102使缓冲面与上桥面101之间形成高度差，在金属材料通过时，无法与第一顶料孔3的内壁直接接触，形成了缓冲作用。

示例性的，本实施例中，缓冲槽102形成的缓冲面的高度可根据预锻模的实际情况决定，若型腔大，需要的金属材料多，造成的飞边多，那么向第一顶料孔3和第二顶料孔4处移动的金属材料就会多，所需要进行缓冲的缓冲槽102可相应变大，反之变小。

值得说明的，本实施例中，缓冲槽102的设置，使得第一顶料孔3外侧薄壁的高度降低，从而增强了第一顶料孔3的强度，本实施例中，第一外周面103与缓冲面之间的高度h为三分之一到二分之一的第一外周面103与上桥面101之间的高度H，在有效增强第一顶料孔3强度的同时，满足对金属材料的缓冲需求。

如图2和图3所示，在一示例性实施例中，第一外周面103和第二外周面202形成降压区6。

本实施例中，第一外周面103和第二外周面202的设置，使得降压区6形成在预锻上模1和预锻下模2之间，同时，在缓冲区5接受到过多的金属材料所造成的缓冲力度不足之后，高温高压的金属材料能够继续向着降压区6进行移动，形成降压的功能。

示例性的，本实施例中，预锻下模2中第二外周面202的高度提高，其与第一外周面103之间的距离减小，避免高温高压的金属材料沿着第二外周面202扩散，充分提高原材料利用率。因此，将第二外周面202设计为平面，其高于下桥面201，是为半闭式锻模阻力挡墙。

如图7所示，在一示例性实施例中，预锻上模1开有至少一个与第一顶料孔3对应的缓冲槽102第一扩口，第一顶料孔3位于第一扩口处。

本实施例中，通过开设的缓冲槽102第一扩口，使得第一顶料孔3位于第一扩口处，便于设置第一顶料杆7，以实现顶料。

示例性的，第一顶料孔3的数量为五，对应的，第一扩口的数量为五，沿着预锻上模1的边缘开设，以实现均匀顶料，示例性的，第一扩口的扩口角度为α。

如图4所示，在一示例性实施例中，第一顶料孔3和第二顶料孔4内分别设有第一顶料杆7和第二顶料杆8，第一顶料杆7靠近上桥面101的端面与缓冲面之间的距离为S，第二顶料杆8靠近下桥面201的端面与下桥面201之间的距离为S，S不大于2mm。

本实施例中，由于开设的缓冲槽102，因此，同步调整第一顶料杆7的位置，其下端面位于缓冲面上方最高2mm处，在实际加工过程中，高温高压的金属材料从型腔进入缓冲区5之后形成的飞边还可以进入顶料孔处，最高进入距离为2mm，可形成厚飞边，便于第一顶料杆7顶料。

示例性的，由于第一顶料杆7和第二顶料杆8的位置发生改变，同时调整第三顶料杆11和第四顶料杆的位置，便于第三顶料杆11和第四顶料杆进行顶料，第三顶料杆11靠近上桥面101的端面与缓冲面之间的距离为S+2mm，第四顶料杆靠近下桥面201的端面与下桥面201之间的距离为S+2mm。

如图3所示，在一示例性实施例中，上桥面101和缓冲面之间圆弧过渡，下桥面201与第二外周面202之间圆弧过渡。

本实施例中，上桥面101和缓冲面之间圆弧过渡，下桥面201与第二外周面202之间圆弧过渡，能够在高温高压的金属材料扩展到缓冲区5和降压区6的过程中的阻力更小，减小金属材料的冲击力。

如图8所示，在一示例性实施例中，终锻上模9设有多个与第三顶料孔10对应的第二扩口，第二扩口的角度β大于第一扩口的角度α。

本实施例中，设置顶料结构之后，预锻上模1的第一顶料孔3处飞边存在不规则金属余块，该金属余块在终锻时若承受剧烈变形则易开裂，产生碎片，有进入型腔嵌入锻件本体的风险。为使第一顶料孔3处金属余块在终锻顺利排出，终锻顶料结构需匹配预锻优化设计。

如图9所示，示例性的，本实施例中，第二扩口的扩口角度β为第一扩口的扩口角度α+15°，以对预锻形成的金属余块进行避让，同时，终锻上模9与第三顶料孔10对应的第二扩口顶点向型腔方向内移一定的预设距离L，L长度为2mm，且其垂直方向的角度为γ,角度γ为45°，本实施例中，第二扩口的覆盖面积大于第一扩口的覆盖面积。

具体实施步骤：第一步，将工件放至预锻下模2，进行预锻工序，预锻上模1下压，对工件进行锻造，下压过程中，一部分金属材料形成预锻模上对应型腔的形状，一部分金属材料进入预锻上模1和预锻下模2之间的缝隙，再进入缓冲区5内形成金属余块，若进入材料较多，还可以进入降压区6进行降压，经过缓冲区5和降压区6能够有效降低第一顶料孔3受到的冲击，同时增强了第一顶料孔3的强度，提升了锻模的寿命，第二步，通过第一顶料杆7、第二顶料杆8顶出工件，第三步，进行终锻，终锻成型过程后，与第一顶料杆7位置对应重合的第三顶料杆11，与第二顶料杆8位置对应重合的第四顶料杆将工件顶出，完成锻造工艺。

综上所述，本实用新型通过设置的缓冲区5和降压区6能够有效增强第一顶料孔3的强度，提升模具寿命，杜绝顶料孔和顶料杆配合处变形；通过设置终锻顶料避让，使预锻飞边余块在终锻时不易碎裂，且能顺利排出。两者匹配作用，共同保障生产过程和产品质量的稳定性。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种半闭式锻模顶料结构，其特征在于：包括：

预锻模，所述预锻模包括预锻上模和预锻下模，所述预锻上模设有至少一个第一顶料孔所述预锻下模设有与第一顶料孔对齐重合的第二顶料孔；

缓冲结构，所述缓冲结构设置在所述第一顶料孔和所述第二顶料孔之间，所述缓冲结构包括相互连通的缓冲区和降压区；

其中，所述第一顶料孔与所述缓冲区至少部分重合；

终锻模，所述终锻模包括终锻上模和终锻下模，所述终锻上模设有至少一个第三顶料孔所述终锻下模设有与第三顶料孔对齐重合的第四顶料孔。

2.根据权利要求1所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述第三顶料孔与所述第一顶料孔的位置对应重合，所述第四顶料孔与所述第二顶料孔的位置对应重合。

3.根据权利要求1所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述预锻上模包括上桥面和第一外周面，所述第一顶料孔设置在所述上桥面和所述第一外周面之间，所述第一顶料孔靠近所述第二顶料孔的一端开有缓冲槽，所述缓冲槽朝向所述第一外周面延伸。

4.根据权利要求3所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述缓冲槽具有缓冲面，所述预锻下模包括下桥面和第二外周面，所述第一顶料孔、缓冲槽和所述下桥面形成所述缓冲区。

5.根据权利要求4所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述第一外周面和所述第二外周面形成所述降压区。

6.根据权利要求3所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述预锻上模开有至少一个与所述第一顶料孔对应的第一扩口，所述第一顶料孔位于所述第一扩口处。

7.根据权利要求6所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述终锻上模设有多个与第三顶料孔对应的第二扩口，所述第二扩口的角度大于所述第一扩口的角度。

8.根据权利要求7所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述终锻上模与第三顶料孔对应的第二扩口的顶点向型腔方向内移预设距离L，所述第二扩口垂直方向角度为γ，且第二扩口的覆盖面积大于所述第一扩口的覆盖面积。

9.根据权利要求4所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述第一顶料孔和第二顶料孔内分别设有第一顶料杆和第二顶料杆，所述第一顶料杆靠近所述上桥面的端面与所述缓冲面之间的距离为S，所述第二顶料杆靠近所述下桥面的端面与下桥面之间的距离为S，所述S不大于2mm。

10.根据权利要求9所述的半闭式锻模顶料结构，其特征在于：所述第三顶料孔和第四顶料孔内分别设有第三顶料杆和第四顶料杆，所述第三顶料杆靠近所述上桥面的端面与所述缓冲面之间的距离为S+2mm，所述第四顶料杆靠近所述下桥面的端面与下桥面之间的距离为S+2mm。