CN2385818Y

CN2385818Y - 连杆局部连续成形模具

Info

Publication number: CN2385818Y
Application number: CN 97201028
Authority: CN
Inventors: 宋玉泉; 郝滨海; 李木森; 王磊
Original assignee: 宋玉泉
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2000-07-05
Anticipated expiration: 2007-01-28

Abstract

连杆局部连续成形模具属于连杆辊压精成形加工技术领域。该模具包括初制坯滚压模板和精成形辊压模块两部分。初制坯模板为上、下两块,其型槽相同且反对称安装,模板前端为坯料型槽,中部设两组凸楔和楔横轧面,模板型槽两侧为斜面,后部为切断刀。精成型模块为三个上、下凸模和三个凹槽模块组成三个型腔,三个凹模模块依次为整体结构、固定模块和活动模块、带孔的上、下活动模块并孔内装有精压活动凸模。

Description

连杆局部连续成形模具

连杆局部连续塑性成形模具属于连杆塑形精成形技术领域，也实用于轴对称杆类件加工。

轴对称杆类件，特别是连杆在行走机械和加工机械等领域中占有重要地位。现有的塑性成形技术加工此类件存在一定缺点：锤上模锻成形，模具寿命低，冲击噪声大，劳动强度高；在热模锻压机上成形，设备投资甚大；楔横轧，震动噪声小，模具寿命高，但是，只能轧制圆柱形的阶梯类工件；模锻成形，具有设备投资低，模具寿命长和能量利用率高，震动噪声小等优点，但是，在辊锻过程中，又必然产生前滑和后移。前滑后移量又受到加热温度、磨擦和坯料进给早晚的严重影响。因此，辊锻只能制坯，不能精成形。上述轴对称杆类件的塑性加工工艺都存在一个共同缺点：飞边大、材料利用率低，辊锻的飞边更大。

本实用新型的目的是为连杆新的辊压塑性精成形工艺提供一种连杆局部连续成形模具。

连杆局部连续成形模具的技术方案结合附图说明如下：(参阅图1-9)，它是由装在板压机上的初制坯模板和装在辊压机上的精成形模块组成，初制坯模板分为上模板和下模板两体，上、下模板型槽相同，并且分别反对称装在板压机的上、下滑动压板上，模板型槽沿其轴线O-O对称，其前部设有坯料型槽，后部设有切断刀，中部设有至少两组凸楔和楔横轧斜面，模板型槽两侧为斜面，初制坯模板型槽内的第一组凸楔设在坯料型槽的入口处，中间的凸楔3设在模板型槽的轴线O-O上，它先以仰角γ₁仰起后，沿模板型槽轴线O-O延伸至C-C截面，与第二组凸楔中的中间凸楔相会，中间的凸楔两侧的凸楔2也先以仰角γ₁仰起后平行于模板型槽轴线O-O延伸至B-B截面，其内侧面继续延伸至C-C截面与第二组凸楔相会，其外侧面以角β₁向外扩展至C-C截面与模板型槽两侧的斜面相交，斜面1以仰角γ₁仰起后，先以角α₁向外扩展至B-B截面，再以角α₂向外扩展至C-C截面，之后，再以角γ₁仰起后，按α₃、α₄、α₅逐段向外扩展至E-E截面后，平行延伸至模板的后端，凸楔2的内侧面19与外侧面17组成的楔形面为第一道楔横轧面，第二组凸楔从C-C截面开始，均以仰角γ₂仰起，然后平行延伸至D-D截面后，中间凸楔继续延伸与以仰角γ₃仰起的切断刀11相会，其它两个凸楔的内侧面以角β₃向内扩展l₄后，也平行延伸至模板的后端，由面8和12组成的楔形面为第二道楔横轧面9，且该面为向外的斜面，精成形模块是由上凸模、下凸模、凹模模块组成，三个上凸模I₁、II₁、III₁和三个下凸模I₂、II₂、III₂分别装在辊压机的上压辊和下压辊上，三个凹模模块I₃、II₃、III₃装在辊压机的滑板上，滑板随压辊的转动而同步滑动，三个上凸模和三个下凸模分别与三个凹模模块构成局部连续闭合的辊压连杆耳部精制坯型腔、第一道工序的精成形型腔和第二道工序的精成形型腔。

初制坯模板上的凸楔的内外楔轧面和凸楔直至E-E截面以前的辊压面上设置磨擦面。即从开始直至E-E截面，斜面1、凸楔2的内外楔轧面和凸楔3的滚压面上都设置摩擦面，磨擦面可以是皱褶是的，也可以是斑点式的，从E-E截面以后便为光滑面。

用于完成连杆辊压制坯的第一个型腔的凹模模块I₃采用整体结构，其上开有穿透模块厚度的型腔，上、下凸模上均带有与连杆大头耳部相应位置的耳窝，将上、下凸模I₁、I₂沿平面展开，扣在凹模模块I₃的上、下面上，构成连杆精坯型腔，其大头型腔为带有连杆耳部的圆柱体，小头型腔为圆柱体，中间杆部的型腔为略扁的型腔。

用于完成连杆辊压精成形的第一个道工序的第二个型腔的凹模模块II₃是由固定在辊压机滑板上的固定模块21和扣在其上的活动模块27组成，它们之间通过锁紧装置锁紧，上活动模块27、下固定模块21与上、下凸模II₁、II₂构成具有连杆几何形状的型腔。

用于完成连杆辊压精成形第二道工序的第三个型腔的凹模模块III₃是由上、下活动模块40、38组成，上活动模块40装在下活动模块38的上面，并由锁紧装置锁紧，它们构成与连杆形状完全相同的闭合型腔，在上、下活动模块40、38上分别开有与型腔内连杆大头孔和小头孔相对应的孔，孔内分别装有精压活动凸模34′、36′和34、36，下面的两个精压活动凸模相对34、36用固定在下活动模块38上的挡板35、37托着，精压活动凸模可在上、下活动模块孔内滑动，其外表面为斜面。

本实用新型在板压滚动塑性成形机和辊压塑性精成形机上所提供的上述方案可以实现连杆辊压精成形加工，与现有的辊锻制坯，热模锻压力机精成形技术相比具有以下优点：

1.采用该模具可以使设备投资大大降低；

2.模具的寿命和能量利用率高；

3.材料利用率高，飞边和连皮甚小；

4.成形件的尺寸精度高，机械性能好；

5.无冲击，噪声小，劳动强度低；

6.易实现生产的自动化。

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案和实施例。

图1是板压滚动楔横轧初制坯的模板型槽结构(一)的示意图。

图2(A)是图1的O-O纵截面视图。

图2(B)是图1的G-G纵截面视图。

图3(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)分别是图1的A-A、B-B、C-C、D-D、E-E、F-F的横截面图。

图4是板压滚动楔横轧初制坯的模板型槽结构(二)示意图。

图5(A)是凹模模块II₃上的固定凹模模块21的结构示意图。

图5(B)是图5(A)的C向视图。

图6(A)是凹模模块II₃上的活动模块27的结构示意图。

图6(B)是图6(A)的D向视图。

图7(A)是锁紧装置结构示意图。

图7(B)是图7(A)的侧示图。

图8(A)是精成形的下活动模块结构示意图。

图8(B)是图8(A)的E向视图。

图9(A)是精成形的上滑动模块结构示意图。

图9(B)是图9(A)的F向视图。

根据体积不变定律，欲充满连杆的大头和小头，要求坯料的大头和小头的短轴分别等于连杆大头直径D₁和小头直径d₁的扁椭球体，或坯料大头和小头的短轴分别等于连杆大头直径D₁和小头直径d₁的旋转扁多面体。由于在板压机上滚压楔横轧成扁椭球体的模板型槽加工复杂，型槽的磨损也较严重，所以在一台板压机上滚压楔横轧成的旋转扁多面体，是本实用新型发明初制坯的主要特征。据此，模板型槽可以设计成单件的，也可以设计成双件的，双件的稳定性好、生产率高。故以双件滚轧为例说明模板型槽的结构特征(参阅图1)：模板的宽为W₁、长为W₂、厚为W₃。在O-O的两侧完全对称。图2(A)和图2(B)分别为图1的O-O和G-G的纵截面图。图3(A)至图3(F)分别为图1的A-A至F-F的横截面图。选择直径D₀〔D₁＜D₀＝(5/6-4/5)D₂，D₂为旋转扁多面体的长轴〕、长度2 L₀(2L₀＝2个连杆的体积+充填余量)的圆棒料，其模板型槽结构的特征在于：模板的前部为坯料入口型槽，后部为坯料出口型槽，并设有切断刀，中部至少设有两段滚压楔横轧，模板的型槽为前窄后宽，并以其轴线O-O的两侧完全对称。

坯料型槽的宽为D₀，长为2L₀，高为D₀/2，L₀＝一个连杆坯料的长度，在棒料入口处设有凸楔2、3和斜面1，凸楔3设在模板对称轴线O-O处，凸楔2分设在凸楔3的两侧，斜面1设在模板型槽的两侧，凸楔2和3间的距离等于连杆初坯大头体积所要求的直径D₀的棒料长度L₂，斜面1和凸楔2的距离(L₀-L₂)等于连杆坯料杆部和小头的体积所要求的直径D₀的坯料长度。由于在滚压过程中棒料的外层和中心的变形是不均匀的，因此，会在棒料端部出现喇叭形和内部产生拉裂，为防止拉裂和保证坯料小头的形状，需设置斜面1。当凸楔3沿O-O截面〔参阅图2(A)〕以仰角γ₁延伸Δl₁时，凸楔2和斜面1也以仰角γ₁延伸至Δl₁。此后，凸楔2和3平行地沿平面继续延伸l₁到达B-B截面，斜面1以角α₁向外扩展延伸至B-B截面。G-G截面(参阅图2(B))的平面4则以倾角γ′₁延伸至B-B截面，以便有空间容纳压口斜面产生的多余体积，之后沿平面延伸至C-C截面。从B-B截面开始，凸楔3和2的内侧面19又平行地延伸l₂，而凸楔2的外侧面17以角β₁向外楔横轧，斜面18以角α₂向外扩展，并且斜面1和凸楔2、3同时到达C-C截面。从C-C截面开始，凸楔2、3又以仰角γ₂延伸Δl₂后，凸楔2平行沿平面延伸l₃，到达D-D截面，凸楔3继续延伸与切断刀11相会，斜面16以角α₃也向外扩展至D-D截面，G-G截面的面5以倾角γ′₂延伸至D-D截面，面6以倾角γ′₃延伸l₄，7面再以仰角γ′₄延伸至E-E截面后平行移至模板后端。从D-D截面开始，凸楔2的外侧面12向外以角β₂楔横轧延伸l₄，凸楔2的内侧面8以角β₃向内也楔横轧延伸l₄。之后，均平行于凸楔3延伸l₅、l₆、l₇至模板后端。由凸楔(2)的外侧面12和内侧面8所夹的平面9是一个倾斜面，其由内向外的仰角为Φ。

此后，斜面15分别以角α₄、α₅扩展延伸至E-E截面后平行延伸至模板后端。凸楔3又延伸l₆，(l₆＝πD₀/2+余量Δ₁)与切断刀11相会。l₁＝l₃＝l₅＝l₆＝l₇＝πD₀/2+Δ₁，l₂＝n₁πD₀/2+Δ₂，l₄＝n₂πD₀/2+Δ₃，n₁和n₂为整数，Δ₁、Δ₂、Δ₃为余量。

根据上述的模板型槽结构特征，其另一个特征是(参阅图1)：为了实现滚压变形，料棒必须在上下模板间连续滚动，为此，初制坯模板上E-E截面以前的滚压面上设置摩擦面，摩擦面可以是皱褶式、班点式，从E-E截面以后为光滑面。

利用本实用新型的模具进行滚压楔横轧初制坯的具体工作过程是：由带锯精确下料。并经中频感应加热至锻造温度的料棒置于上下模板的入口处，先滚压，再滚转一周，便在料棒上压出具有一定深度的缺口。再滚压楔横轧n₁圈，就形成了纺锤形，再滚压一周后，并滚压楔横轧n₂周，便基本形成了坯料形状。最后，经一周整形，切断，就完成了两个连杆的初制坯。

初制坯模板的另一个实施例是(参阅图4)：当棒料直径D₀＝D₂时，只需使棒料变细，无须使棒料变粗，而且要尽量减少模板的长度。其模板型槽的结构特征在于：凸楔2′与凸楔3′的中心线之间始终是互相平行的，当凸楔2′的外侧17′、12′以角β₄和β₅向外楔横轧时，凸楔2′也同时以仰角γ₃和γ₄随之压入。此后，凸楔2′外侧面20按前述的方式进行。

辊压精制坯和辊压精成形是在辊压塑形精成形机(以下简称辊压机)上进行的，装在辊压机上的精成形模块是由三个上凸模I₁、II₁、III₁、三个下凸模I₂、II₂、III₂和三凹模I₃、II₃、III₃组成。三个上凸模I₁、II₁、III₁和三个下凸模I₂、II₂、III₂分别装在辊压机上的上压辊和下压辊上，三个凹模模块I₃、II₃、III₃装在辊压机的滑板上，滑板随压辊的转动而同步滑动，三个上凸模和下凸模分别与三个凹模模块构成连续闭合的三个型腔，第一个型腔为辊压连杆耳部的精制坯型腔，第二个型腔为辊压连杆第一道工序的精成形型腔，第三个型腔为辊压连杆第二道工序终成形的精成形型腔。

第一个型腔的结构特征是：在辊压机的上压辊上固定的上凸模I₁和在辊压机的下压辊上固定的下凸模I₂，其上分别设有型槽，固定在滑板上的凹模模块I₃为整体结构，其上开有穿透模板厚度的型腔，当把上、下凸模I₁和I₂展开到平面上，并把它们分别扣在凹模模块I₃上，便形成一个以凹模模块I₃为腔壁、上凸模I₁和下凸模I₂分别为上下盖的闭合型腔，凹模模块I₃的型腔与精坯外缘轮廓完全相同，上、下凸模I₁、I₂的型槽分别与精坯上、下面的形状完全相同，在滚压前，把初坯放在凹模模块I₃的型腔内，下面由支撑装置支撑，滚压时，凸模I₁、I₂便与凹模模块I₃形成局部连续闭合模腔，滚压后，由顶料装置将大头直径为D₁并带有耳部的圆柱体，小头直径为D₁的圆柱体，杆部被略压扁的连杆精坯顶出。

连杆辊压第一道塑性精成形工序是在第二个型腔中完成的〔参阅图5(A)、(B)，图6(A)、(B)〕：关键是既要尽量成形连杆的形状，又不能在连杆的上下两面出现任何飞边。其特征是：装在上、下压辊上的凸模II₁和II₂，其上分别设有型槽，固定在滑板上的凹模模块II₃是由固定在滑板上的固定凹模模块21和扣在其上的活动模块27组成，当把上、下凸模II₁和II₂展开到平面上，再把它们分别扣在凹模模块II₃的上面和下面，便形成一个闭合的型腔，型腔的内壁的形状与连杆外缘的形状完全相同，型腔上面的形状与连杆的俯视形状相近，型腔下面的形状与连杆的仰视形状相近，型腔任一截面的高度都比连杆对应部位的厚度大Δh₁，在辊压前，把精坯饶连杆轴线旋转90度放入高度模块21的型腔22中，下面有支撑装置支撑，再把型腔为28活动模块27扣上，彼此借锁紧装置锁紧，辊压时，上、下凸模和凹模形成局部连续闭合模腔，辊压后，顶料装置把外缘与连杆形状完全相同，上、下与连杆对应部位的形状相近，任一部位的厚度都比连杆对应部位的厚度大Δh的辊压件顶出。

连杆第二道终成形并允许在分模面上产生小的飞边。完成该道工序的精成形模块(参阅图8(A)、(B)，图9(A)、(B))：凹模模块III₃的型腔是一个与连杆形状完全相同的闭合型腔。该型腔沿分模面分成下滑动模块38和上活动模块40，在分模面上留有厚度为Δh的飞边槽。在下滑动模块38和上活动模块40上分别装有精成形大头内孔的滑动凸模块34和精成形小头内孔的滑动凸模块36，并由挡板35、37把滑动凸模块34和36挡在下滑动模块38的滑道中，挡板35和37与下滑动模块38用螺钉固紧，下滑动模块38是装在滑板上台阶形的模块槽中，而且只能向上滑动。在辊压前，把第一道辊压精成形的连杆放入下滑动模块38的型槽中，然后，把上活动模块40扣上。再把滑动凸模块34′和36′装入40上的对应部位，在辊压时，上、下凸模III₁、III₂先沿38和40的斜面ab、a′b′逐渐压下，当它们之间达到相距Δh时，借助锁紧装置二者便彼此锁住，III₁和III₂继续沿36和36′的斜面逐渐压下，最后沿34′和34的斜面逐渐压下，连杆便被终成形，并由顶料装置顶出。

连杆辊压塑性成形所用的锁紧装置(参阅图7(A)，图7(B)为图7(A)的侧视图)，其结构是：锁紧块30是装在下固定模块21的锁紧装置槽26中，并用螺钉23把挡板24压紧，在孔25和25′中装有柱形弹簧，当上活动模块27压在锁紧块30的锁销33的斜面32上时，锁销便被压回，当上活动模块27被压下到所要求的位置时，其上的锁孔与锁销对准，锁销便在弹簧推动下进入锁孔，把上活动模块27与固定模块21锁住。

Claims

1.一种连杆局部连续成形模具，其特征是是由装在板压机上的初制坯模板和装在辊压机上的精成形模块组成，初制坯模板分为上模板和下模板两体，上、下模板型槽相同，并且分别反对称装在板压机的上、下滑动压板上，模板型槽沿其轴线O-O对称，其前部设有坯料型槽，后部设有切断刀，中部设有至少两组凸楔和楔横轧斜面，模板型槽两侧为斜面，初制坯模板型槽内的第一组凸楔设在坯料型槽的入口处，中间的凸楔(3)设在模板型槽的轴线O-O上，它先以仰角γ₁仰起后，沿模板型槽轴线O-O延伸至C-C截面，与第二组凸楔中的中间凸楔相会，中间的凸楔两侧的凸楔(2)也先以仰角γ₁仰起后平行于模板型槽轴线O-O延伸至B-B截面，其内侧面继续延伸至C-C截面与第二组凸楔相会，其外侧面以角β₁向外扩展至C-C截面与模板型槽两侧的斜面相交，斜面(1)以仰角γ₁仰起后，先以角α₁向外扩展至B-B截面，再以角α₂向外扩展至C-C截面，之后，再以角γ₁仰起后，按α₃、α₄、α₅逐段向外扩展至E-E截面后，平行延伸至模板的后端，凸楔(2)的内侧面(19)与外侧面(17)组成的楔形面为第一道楔横轧面，第二组凸楔从C-C截面开始，均以仰角γ₂仰起，然后平行延伸至D-D截面后，中间凸楔继续延伸与以仰角γ₃仰起的切断刀(11)相会，其它两个凸楔的内侧面以角β₃向内扩展l₄后，也平行延伸至模板的后端，由面(8)和(12)组成的楔形面为第二道楔横轧面(9)，且该面为向外的斜面，精成形模块是由上凸模、下凸模、凹模模块组成，三个上凸模I₁、II₁、III₁和三个下凸模I₂、II₂、III₂分别装在辊压机上压辊和下压辊上，三个凹模模块I₃、II₃、III₃装在辊压机的滑板上，滑板随压辊的转动而同步滑动，三个上凸模和三个下凸模分别与三个凹模模块构成局部连续闭合的辊压连杆耳部精制坯型腔、第一道工序的精成形型腔和第二道工序的精成形型腔。

2.按权利要求1所述的一种连杆局部连续成形模具，其特征是所说的模板上的凸楔的内外楔轧面和凸楔直至E-E截面以前的滚压面上设置摩擦面。

3.按权利要求1或2所述的一种连杆局部连续成形模具，其特征是用于完成连杆辊压制坯的第一个型腔的凹模模块I₃采用整体结构，其上开有穿透模块厚度的型腔，上、下凸模均带有与连杆大头耳部相应位置的耳窝，将上、下凸模I₁、I₂沿平面展开，扣在凹模模块I₃的上、下面上，构成连杆精坯型腔，其大头型腔为带有连杆耳部的圆柱体，小头型腔为圆柱体，中间杆部的型腔为略扁的型腔。

4.按权利要求1或2所述的一种连杆局部连续成形模具，其特征是用于完成连杆辊压精成形的第一个道工序的第二个型腔的凹模模块II₃是由固定在辊压机滑板上的固定模块(21)和扣在其上的活动模块(27)组成，它们之间通过锁紧装置锁紧，上活动模块(27)、下固定模块(21)与上、下凸模II₁、II₂构成具有连杆几何形状的型腔。

5.按权利要求1或2所述的一种连杆局部连续成形模具，其特征是用于完成连杆辊压精成形的第二个道工序的第三个型腔的凹模模块III₃是由上、下活动模块(40)、(38)组成，上活动模块(40)装在下活动模块(38)的上面，并由锁紧装置锁紧，它们构成与连杆形状完全相同的闭合型腔，在上、下活动模块(40)、(38)上分别开有与型腔内连杆大头孔和小头孔相对应的孔，孔内分别装有精压活动凸模(34′)、(36′)和(34)、(36)，下面的两个精压活动凸模相对(34)、(36)用固定在下活动模块(38)上的挡板(35)、(37)托着，精压活动凸模可在上、下活动模块孔内滑动，其外表面为斜面。