專利名稱：基于螺旋壓力機的模鍛方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鍛造技術領域的模鍛方法，具體涉及一種基于螺旋壓力機 的模鍛方法。
背景技術：
螺旋壓力機在金屬加工工藝中得到了廣泛的應用，它采用螺桿、螺母 作為傳動機構，將飛輪的正、反向回轉運動轉變?yōu)榛瑝K的上下往復運動。 工作時，動力系統(tǒng)驅動飛輪加速旋轉以儲蓄能量，同時通過螺桿、螺母推 動滑塊向下運動，其沒有固定的下死點。當滑塊接觸工件時，飛輪被迫減 速至完全停止，儲存的旋轉動能轉變?yōu)闆_擊能，通過滑塊打擊工件產(chǎn)生塑 性變形。
基于螺旋壓力機具有沒有固定下死點的特點，現(xiàn)有螺旋壓力機上所使 用的模鍛方法均為開式模鍛工藝，即，相對于垂直于作用力方向，沿鍛件
分模面的周圍具有橫向飛邊；該工藝方法中坯料預留有較大的飛邊加工余 量，這樣，在鍛壓打擊坯料的過程中，借助余量金屬流入開式模具的飛邊 槽內以吸收多余的能量，確保螺旋壓力機的下死點滿足鍛件的尺寸要求； 從而符合模鍛工藝的安全可靠性。
但是，上述工藝方法使用存在著諸多缺陷其一，鍛件存在較大的飛 邊，需要進行切邊工序；其二，上、下合模鍛造易產(chǎn)生錯差現(xiàn)象，需要預 留較大的加工余量；其三，模具壽命較低；其四，材料利用率較低，飛邊 金屬的損耗較大，通常飛邊占鍛件重量的20%以上，有時高達100%以上。 顯然，應用現(xiàn)有螺旋壓力機上所使用的模鍛方法進行鍛件加工，存在著加 工成本較高及生產(chǎn)效率過低的問題。
眾所周知，模鍛分為開式模鍛和閉式模鍛兩種，兩者相比較而言，閉 式模鍛不形成橫向飛邊，亦稱無飛邊模鍛，從而可以得到幾何形狀、尺寸精度和表面質量最大限度地接近于產(chǎn)品零件的鍛件，進而提高材料利用率。 然而，由于閉式模鍛時壞料金屬在封閉的模膛中成形且坯料余量較小，因 而需要精準地控制上模的工作行程。目前，限于螺旋壓力機沒有固定下死 點的特點，在模鍛的生產(chǎn)實踐中，無法在將閉式模鍛工藝應用于螺旋壓力 機。
有鑒于此，亟待另辟蹊徑研制開發(fā)出 一種基于螺旋壓力機的模鍛方法， 將閉式模鍛工藝應用于螺旋壓力機，以充分利用閉式模鍛工藝的材料利用 率高的優(yōu)勢。

發(fā)明內容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術問題在于，提供一種將閉式模鍛工 藝應用于螺旋壓力機的模鍛方法，以充分利用閉式模鍛工藝的材料利用率 高的優(yōu)勢，有效解決現(xiàn)有螺旋壓力機上所使用的模鍛方法存在的上述缺陷。
本發(fā)明提供的基于螺旋壓力機的模鍛方法，按下述步驟進行
一、 將閉式模具置于螺旋壓力機的第二工位，其上模固定設置在滑塊 上，其下模固定設置在工作臺上；根據(jù)壞料的性質、溫度、坯料與模具之 間的摩擦系數(shù)及鍛件的形狀尺寸獲得所需要的最大打擊力，并調定螺旋壓 力機的打擊能量；
二、 下料；
三、 將坯料進行加熱處理；
四、 將加熱后的坯料置于螺旋壓力機的第一工位進行預墩處理；
五、 將預墩后獲得的坯料置于螺旋壓力機的第二工位進行終墩處理；
六、 螺旋壓力機的滑塊上行，由下頂桿頂出鍛件。
優(yōu)選地，步驟一中，采用有限元系統(tǒng)模擬軟件DEFORM-3D獲得所 需要的最大打擊力。
優(yōu)選地，步驟二中，采用鋸切方式下料，坯料的尺寸公差為2mm,坯 料的切面角度^^差為3。。
5優(yōu)選地，步驟三中，釆用中頻感應加熱爐進^f亍加熱處理。 優(yōu)選地，步驟四和步驟五中所需要的最大打擊力相同。 優(yōu)選地，步驟四和步驟五中均為一次打擊成形。
優(yōu)選地，終鍛成形后，上下模之間的配合間隙小于0.3mm。 優(yōu)選地，步驟五中，終鍛成形時間為0.05s ~ O.ls。 優(yōu)選地，步驟六中，頂桿具體設置為三個，且三個頂桿沿下模的中心 周向均布。
優(yōu)選地，閉式模具的上下模導鎖的配合拔模斜度為2 3° 。 本發(fā)明提供的基于螺旋壓力機的模鍛方法采用了閉式模鍛工藝，針對 不同鍛件預先調定螺旋壓力機的打擊能量，使得螺旋壓力機的打擊能量與 鍛件成形所需要的變形功相同，操作完成后，螺旋壓力機的下死點位置符 合閉式模具的上模與下模之間的間隙要求，因此，本方法在確保成品鍛件 質量要求的同時，可靠地將閉式模鍛工藝應用于螺旋壓力機?；诖?，本 方法充分發(fā)揮了閉式模鍛工藝的優(yōu)點，材料利用率較高且鍛造成形后無需 要切邊工序，顯然，大大節(jié)約了產(chǎn)品的制造成本和加工效率。
本方法中，鍛件成形所需要的變形功，即鍛件成形所需要的最大打擊 力才艮據(jù)壞料的性質、溫度、坯料與模具之間的摩擦系數(shù)及鍛件的形狀尺寸 即可確定。本發(fā)明所述模鍛方法的優(yōu)選方案中，采用有限元系統(tǒng)模擬軟件 DEFORM _ 3D確定所需要的最大打擊力，首先，在DEFORM-3D中建立 鍛造預處理文件，導入STL格式的坯料模型、上下模模型；然后，設置坯 料模型的溫度、材料，上下模的溫度、運動速度等相關參數(shù)；最后，生成 模擬結果，得到鍛件成形所需要的打擊力。顯然，采用DEFORM-3D軟 件獲得計算結果具有精準、高效的優(yōu)點，并能夠隨時調整坯料模型以選擇 最最優(yōu)的工藝參數(shù)。特別是對于復雜的零件、模具來說，其精準、高效的 優(yōu)點尤為突出。


6圖l是實施例一中鍛件一的主視圖2是實施例一中鍛件一的側視圖3是實施例一中所用閉式模具的整體結構示意圖4是圖3的俯視圖5是實施例二中鍛件二的主視圖6是實施例三中鍛件三的主視圖7是實施例四中鍛件四的主視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明將閉式模鍛工藝應用于螺旋壓力機的模鍛方法，以充分利用閉 式才莫鍛工藝的材料利用率高的優(yōu)勢。具體步驟如下
一、 將閉式模具置于螺旋壓力機的第二工位，其上模固定設置在滑塊 上，其下模固定設置在工作臺上；根據(jù)壞料的性質、溫度、坯料與模具之 間的摩擦系數(shù)及鍛件的形狀尺寸獲得所需要的最大打擊力，并調定螺旋壓 力機的打擊能量，以使得螺旋壓力機的下死點位置符合閉式模具的上模與 下模之間的間隙要求。
上下模之間的定位精度與設備的自身精度有著直接關系，因而有效避 免了合模錯差。其中，所需要最大打擊力可以依據(jù)傳統(tǒng)鍛造工藝的計算方 法確定，也可以應用有限元系統(tǒng)模擬軟件DEFORM- 3D獲得所需要的最 大打擊力。
二、 下料。
三、 將坯料進行加熱處理。本步驟中加熱設備的選擇與現(xiàn)有模鍛工藝 相同。優(yōu)選地，采用中頻感應加熱爐，以減少燒料損耗，并能保證模鍛時 坯料溫度的均勻性。
四、 將加熱后的坯料置于螺旋壓力機的第一工位進行預墩處理；理論 上來講，預墩處理也可以在其他鍛造設備上進行。但是，為了提高鍛造生 產(chǎn)效率，本方法的預墩與終墩工序在同一臺設備上進行。五、 將預墩后獲得的坯料置于螺旋壓力機的第二工位進行終墩處理； 優(yōu)選地，終墩和預墩工序所需要的打擊力相同，這樣， 一次調定設備的打 擊能量，即可依次進行預鍛、終鍛工序， 一次打擊成形以進一步提高生產(chǎn) 效率。
六、 螺旋壓力機的滑塊上行，由下頂桿頂出鍛件。
下面結合不同的實施例具體說明。 實施例1:
請參見圖1和圖2,其中，圖1為本實施例中鍛件一的主視圖；圖2 為本實施例中鍛件一的側視圖。
如圖所示，鍛件一為圓盤類產(chǎn)品，材料為40號鋼，直徑為235mm， 高度為70mm。
請參見圖3,該圖為本實施例中鍛件一的閉式模具。閉式模具的上下 模導鎖的配合拔模斜度為2 3°。
本實施例在25000KN高能螺旋壓力機上進行。工藝設計中，以(J) 100mm 圓鋼下料，下料重量是7.7kg;基于DEFORM-3D軟件的模擬結果得到 最大打擊力為21000kN。實際上，本例中最大打擊力的確定也可以才艮4^傳 統(tǒng)鍛造工藝的計算方法算得，在此不予贅述。
本實施例的具體工藝參數(shù)如下
1) 原材料外圓不需加工，不需表面處理，下料公差為2mm，鋸切允 許偏斜3。以內，體現(xiàn)在鍛件上公差為0.36，符合零件的尺寸公差要求；
2) 采用中頻感應加熱爐；加熱時間為llmin,此時坯料溫度為1200°C;
3) 預鍛工序，螺旋壓力機的滑塊最大行程為600mm，坯料鐓成圓餅 狀；打擊結束后，電動機使飛輪反轉，帶動滑塊上升，回到原始位置；
4) 終鍛工序，螺旋壓力機的滑塊最大行程為500mm，在上模與鐓粗 圓餅接觸到鍛件成型過程中，上才莫行程為17mm,成型時間為0.05 0.1s; 終鍛成形后，上模1與下模2之間的配合間隙為0.2mm。
25000KN高能螺旋壓力機的頂出缸有高壓和低壓兩個泵源，高壓泵能提供足夠的頂出力，低壓泵流量大能使頂出產(chǎn)生很高的速度，確保鍛件出 模過程快速高效的完成。參見圖4，該圖為圖3的俯視圖。本實施例采用 與頂出缸聯(lián)動的三個頂桿3,以使得頂出過程中受力均勻，以避免出模時 鍛件傾斜影響出模效率。
與現(xiàn)有技術相比，本方法成型時間短，因而模具溫度變化小，疲勞壽 命長。此外，上下模均為通過螺栓和楔塊定位在設備的模板上，鍛造過程
上下模之間的定位精度可達到0.2毫米，滿足該產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。 實施例2:
請參見圖5,該圖為本實施例中鍛件二的主視圖。
如圖所示，鍛件二為圓盤類產(chǎn)品，材料為40號鋼，直徑為235mm, 高度為70mm。閉式模具的上下模導鎖的配合拔模斜度為2 3°,
本實施例在25000KN高能螺旋壓力機上進行。工藝設計中，以c)) 100mm 圓鋼下料，下料重量是7.1 kg;基于DEFORM-3D軟件的模擬結果得到 最大打擊力為21000kN。同樣，本例中最大打擊力的確定也可以根據(jù)傳統(tǒng) 鍛造工藝的計算方法算得。
本實施例的具體工藝參數(shù)如下
l)原材料外圓不需加工，不需表面處理，下料公差為2mm,鋸切允 許偏斜3。以內，體現(xiàn)在鍛件上公差為0.34,符合零件的尺寸公差要求； 2 )采用中頻感應加熱爐；加熱時間為11 min，此時坯料溫度為1200 。C;
3) 預鍛工序，螺旋壓力機的滑塊最大行程為590mm,坯料鐓成圓餅 狀；打擊結束后，電動機使飛輪反轉，帶動滑塊上升，回到原始位置；
4) 終鍛工序，螺旋壓力機的滑塊最大行程為490mm，在上模與鐓粗 圓餅接觸到鍛件成型過程中，上模行程為14mm,成型時間為0.05 0.1s; 終鍛成形后，上下模之間的配合間隙為O.lmm。
實施例3:
請參見圖6，該圖為本實施例中鍛件三的主視圖。
如圖所示，鍛件三為圓盤類產(chǎn)品，材料為鋁錳黃銅(HMn52-2-5),密度為8.5g/cm3，直徑為240mm,高度為85mm。閉式模具的上下模導鎖的 配合拔模斜度為2 3^
本實施例在25000KN高能螺旋壓力機上進行。工藝設計中，以4) 130mm 原料下料，下料重量是18kg;基于DEFORM - 3D軟件的模擬結果得到最 大打擊力為23000kN。同樣，本例中最大打擊力的確定也可以根據(jù)傳統(tǒng)鍛 造工藝的計算方法算得。
本實施例的具體工藝參數(shù)如下
1) 原材料外圓不需加工，不需表面處理，下料公差為2mm，鋸切允 許偏斜3。以內，體現(xiàn)在鍛件上公差為0.31,符合零件的尺寸公差要求；
2) 采用中頻感應加熱爐；加熱時間為llmin,此時坯料溫度為700°C;
3) 預鍛工序，螺旋壓力機的滑塊最大行程為550mm,坯料鐓成圓餅 狀；打擊結束后，電動機使飛輪反轉，帶動滑塊上升，回到原始位置；
4) 終鍛工序，螺旋壓力機的滑塊最大行程為450mm，在上模與鐓粗 圓餅接觸到鍛件成型過程中，上模行程為30mm，成型時間為0.05~0.1s; 終鍛成形后，上下模之間的配合間隙為0.2mm。
實施例4:
請參見圖7，該圖為本實施例中鍛件四的主視圖。 如圖所示，鍛件四為圓盤類產(chǎn)品，材料為鋁合金(LI )，密度為2.7g/ cm3, 直徑為300mm，高度為65mm。閉式模具的上下模導鎖的配合拔模斜度為
2 3:
本實施例在25000KN高能螺旋壓力機上進行。工藝設計中，以(J) 150mm 原料下料，下料重量是7.5kg;基于DEFORM-3D軟件的模擬結果得到最 大打擊力為25000kN。同樣，本例中最大打擊力的確定也可以根據(jù)傳統(tǒng)鍛 造工藝的計算方法算得。
本實施例的具體工藝參數(shù)如下
l)原材料外圓不需加工，不需表面處理，下料公差為2mm,鋸切允 許偏斜3。以內，體現(xiàn)在鍛件上公差為0.27,符合零件的尺寸公差要求；
102) 采用中.頻感應加熱爐；加熱時間為llmin,此時坯料溫度為450°C;
3) 預鍛工序，螺旋壓力機的滑塊最大行程為545mm,坯料鐓成圓餅 狀；打擊結束后，電動機使飛輪反轉，帶動滑塊上升，回到原始位置；
4) 終鍛工序，螺旋壓力機的滑塊最大行程為445mm,在上模與鐓粗 圓餅接觸到鍛件成型過程中，上模行程為25mm,成型時間為0.05 0.1s; 終鍛成形后，上下模之間的配合間隙為0.2mm。
綜上，本發(fā)明所述基于螺旋壓力機的模鍛方法充分發(fā)揮了閉式模鍛工 藝的優(yōu)點，材料利用率較高且鍛造成形后無需要切邊工序，顯然，大大節(jié) 約了產(chǎn)品的制造成本和加工效率。本方法特別適用于直徑大于200mm且高 徑比小于0.4的圓盤類鍛件。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進 和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、基于螺旋壓力機的模鍛方法，其特征在于，該方法按下述步驟進行一、將閉式模具置于螺旋壓力機的第二工位，其上模固定設置在滑塊上，其下模固定設置在工作臺上；根據(jù)壞料的性質、溫度、壞料與模具之間的摩擦系數(shù)及鍛件的形狀尺寸獲得所需要的最大打擊力，調定螺旋壓力機的打擊能量；二、下料；三、將坯料進行加熱處理；四、將加熱后的坯料置于螺旋壓力機的第一工位進行預墩處理；五、將預墩后獲得的坯料置于螺旋壓力機的第二工位進行終墩處理；六、螺旋壓力機的滑塊上行，由下頂桿頂出鍛件。
2、 根據(jù)權利要求1所述的基于螺旋壓力機的才莫鍛方法，其特征在于， 步驟一中，采用有限元系統(tǒng)模擬軟件獲得所需要的最大打擊力。
3、 根據(jù)權利要求1所述的基于螺旋壓力機的模鍛方法，其特征在于， 步驟二中，采用鋸切方式下料，坯料的尺寸公差為2mm，坯料的切面角度 公差為3。。
4、 根據(jù)權利要求1所述的基于螺旋壓力機的模鍛方法，其特征在于， 步驟三中，采用中頻感應加熱爐進行加熱處理。
5、 根據(jù)權利要求1所述的基于螺旋壓力機的模鍛方法，其特征在于， 步驟四和步驟五中所需要的最大打擊力相同。
6、 根據(jù)權利要求5所述的基于螺旋壓力機的模鍛方法，其特征在于， 步驟四和步驟五中均為一次打擊成形。
7、 根據(jù)權利要求6所述的基于螺旋壓力機的模鍛方法，其特征在于， 終鍛成形后，上下才莫之間的配合間隙小于0.3mm。
8、 根據(jù)權利要求7所述的基于螺旋壓力機的模鍛方法，其特征在于， 步驟五中，終鍛成形時間為0.05s ~ 0.1 s。
9、 根據(jù)權利要求1所述的基于螺旋壓力機的才莫鍛方法，其特征在于，步驟六中，頂桿具體設置為三個，且三個頂桿沿下模的中心周向均布。
10、根據(jù)權利要求1所述的基于螺旋壓力機的模鍛方法，其特征在于,閉式模具的上下模導鎖的配合拔模斜度為2 3。。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于螺旋壓力機的模鍛方法，按下述步驟進行一、將閉式模具置于螺旋壓力機的第二工位，其上模固定設置在滑塊上，其下模固定設置在工作臺上；根據(jù)壞料的性質、溫度、坯料與模具之間的摩擦系數(shù)及鍛件的形狀尺寸獲得所需要的最大打擊力，并調定螺旋壓力機的打擊能量；二、下料；三、將坯料進行加熱處理；四、將加熱后的坯料置于螺旋壓力機的第一工位進行預墩處理；五、將預墩后獲得的坯料置于螺旋壓力機的第二工位進行終墩處理；六、螺旋壓力機的滑塊上行，由下頂桿頂出鍛件。本方法充分發(fā)揮了閉式模鍛工藝的優(yōu)點，材料利用率較高且鍛造成形后無需切邊工序，顯然，大大節(jié)約了產(chǎn)品的制造成本和加工效率。
文檔編號B21J5/00GK101543874SQ200910137388
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權日2009年4月29日
發(fā)明者林 唐, 陳明達 申請人:齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司