專利名稱：外帶子午線型零件的冷鍛模具及其鍛造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種冷鍛工藝技術(shù)領(lǐng)域的模具，具體是一種外帶子午線型零件的 冷鍛模具及其鍛造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，對(duì)外帶子午線形復(fù)雜精密零件的制造還缺乏行之有效的模具結(jié)構(gòu)和工藝措 施，而是采用多工步成形，然后機(jī)械加工達(dá)到零件的尺寸要求。這往往成為制約該類零件大 批量、低成本、高效生產(chǎn)的瓶頸。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00610038277. 9，記載了一種“徑向 與反向復(fù)合擠壓的精密鍛造工藝”，該技術(shù)在750 800°C復(fù)合溫?cái)D壓，從該技術(shù)文件中無(wú) 法確定徑向有任何變形，且該技術(shù)在模具徑向“凹槽尺寸比最終成品大15 25%”，顯然零 件擠出后還要做大量的機(jī)械加工；

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種外帶子午線型零件的冷鍛模具及 其鍛造方法，實(shí)現(xiàn)630MPa的背壓的同時(shí)模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種外帶子午線型零件的冷鍛模具，包括頂桿、柱塞、凹模型腔、預(yù)應(yīng) 力圈、芯棒、凸模和工藝凸臺(tái)，其中頂桿豎直地活動(dòng)設(shè)置于柱塞中部，柱塞正對(duì)凹模型腔的 下方，芯棒、凹模型腔和預(yù)應(yīng)力圈由內(nèi)而外依次套接且芯棒與頂桿同軸相對(duì)，工藝凸臺(tái)位于 芯棒的頂端，凸模活動(dòng)設(shè)置于凹模型腔的上方且正對(duì)工藝凸臺(tái)。所述的柱塞、凹模型腔和芯棒構(gòu)成的空腔內(nèi)設(shè)有緩沖液體，該緩沖液體的壓強(qiáng)為 630MPa ；所述的柱塞與凹模型腔相接觸的位置設(shè)有彈性緩沖件；所述的凹模型腔為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該凹模型腔的內(nèi)徑大于等于待擠壓毛坯的外徑；本發(fā)明涉及上述外帶子午線型零件的冷鍛方法，包括以下步驟本發(fā)明涉及一種上述模具的冷鍛方法，包括以下步驟第一步、將預(yù)制好的毛坯置于凹模型腔中；所述的凹模型腔通過(guò)壓力壓入預(yù)應(yīng)力圈中，其過(guò)盈量為7%0。第二步、壓力機(jī)滑塊下行對(duì)凸模施加軸向壓力，預(yù)制坯產(chǎn)生變形，預(yù)制坯在充滿凹 模型腔的同時(shí)也形成鍛件的肋，當(dāng)金屬流到芯棒和凹模型腔之間的縫隙時(shí)形成鍛件的襯套 部分；第三步、封閉在凹模型腔中的液體形成凹模型腔的內(nèi)表面和柱塞的上表面，組成 材料的流動(dòng)背壓；第四步、泄壓后頂出鍛件。本發(fā)明制備得到的鍛件與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)勢(shì)為本模具中背壓的作用將提高塑性變形區(qū)域的靜水壓，可起到預(yù)防材料開裂的效果。對(duì)抑制脆性材料擠壓時(shí)的裂紋和 內(nèi)部V字形裂紋的產(chǎn)生有明顯效果。同時(shí)，通過(guò)附加背壓，可望修正擠壓加工初期產(chǎn)生的因 不穩(wěn)定的材料流動(dòng)引起的端面形狀的不整齊，高度不一致，材料未充滿等現(xiàn)象。背壓附加鍛造被用于散熱片和渦輪盤的擠壓加工，取得了讓擠壓長(zhǎng)度一致的效 果。在渦輪盤鍛造時(shí)如果沒有背壓，那么被擠壓出的渦卷壁的高度有20mm以上的偏差，如 果附加40-50kN的背壓，那么高度的差在0. 5mm以內(nèi)。渦盤的渦卷壁的截面積約為2200mm2， 背壓是20MPa，可以說(shuō)小的壓力就有很好的效果。


圖1為本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例鍛造件示意圖；其中圖2a為模具俯視圖，圖2b為鍛件立體示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1所示，本實(shí)施例包括彈性元件1、頂桿2、下面柱塞3、液體4、芯棒5、凹模 型腔6、預(yù)應(yīng)力圈7、預(yù)制坯8、凸模9、凹模型腔端部10、工藝凸臺(tái)11和鍛件12，其中頂桿 2豎直地活動(dòng)設(shè)置于柱塞3中部，柱塞3正對(duì)凹模型腔6的下方，芯棒5、凹模型腔6過(guò)盈壓 入預(yù)應(yīng)力圈7中，由內(nèi)而外依次套接且芯棒5與頂桿2同軸相對(duì)，工藝凸臺(tái)11位于芯棒5 的頂端，凸模9活動(dòng)設(shè)置于凹模型腔6的上方且正對(duì)工藝凸臺(tái)11。所述的緩沖液體4位于柱塞3、凹模型腔6和芯棒5構(gòu)成的空腔內(nèi)，其壓強(qiáng)為 630MPa ；所述的彈性緩沖件1位于柱塞3與凹模型腔6相接觸的位置；所述的凹模型腔6為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該凹模型腔6的內(nèi)徑大于等于待擠壓的預(yù)制坯8 的外徑；本實(shí)施例的具體工作過(guò)程如下將毛坯8置于凹模型腔6中，凹模型腔過(guò)盈(過(guò)盈量為7%0 )壓入預(yù)應(yīng)力圈7中。 毛坯的最大直徑<凹模型腔最大直徑，襯套部分外徑<凹模型腔孔徑，而內(nèi)徑>芯棒5外徑。由于凸模9的軸向壓力作用，毛坯產(chǎn)生塑性變形，因此，毛坯的材料在充滿凹模型 腔6凹槽的同時(shí)也形成零件的肋，當(dāng)金屬流動(dòng)到芯棒5和凹模型腔6之間縫隙時(shí)成形了襯 套部分。封閉在凹模型腔中的液體4形成凹模型腔6型腔的內(nèi)表面和下面柱塞3的上表 面，組成材料流動(dòng)的背壓。這就保證了毛坯8變形的有利條件，由于系統(tǒng)不均勻全方位壓 縮，防止材料連續(xù)性破壞，減少了材料與凹模型腔壁6之間摩擦力。此外，由于液體4背壓對(duì)預(yù)制坯第一階段變形的作用，產(chǎn)生了充滿芯棒5與凸模9 端部毗連的上端的鐓粗，相應(yīng)地減少了與工藝凸臺(tái)11形成的芯棒直徑。
在凸模9作軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)毛坯8的變形和芯棒5對(duì)液體4的作用，減少了凹模 型腔閉合的體積。為了體積補(bǔ)償，引起芯棒5和預(yù)制坯8從凸模運(yùn)動(dòng)反向移向凹模型腔。在塑性變形末了為了從凹模型腔中取出鍛件12，凸模9從凹模型腔中退出，壓力 油回流到油缸，此時(shí)，由于工藝凸臺(tái)11，芯棒5仍留在鍛件中。由于對(duì)凹模型腔6端部10的強(qiáng)力作用，凹模型腔向下移動(dòng)，鍛件12從凹模型腔6 中被打出，例如，壓力機(jī)滑塊借助于墊環(huán)同時(shí)作了第二次行程。所述凹模型腔移動(dòng)減小了由 于從凹模型腔6中頂出鍛件12所需的凹模型腔內(nèi)封閉液體體積，在該體積下通過(guò)壓縮減震 元件1使凹模型腔6向下移動(dòng)到其原始位置。由于凹模型腔6子午線溝槽的不均勻充填，在鍛件12子午面肋與模壁6之間可能 形成縫隙，通過(guò)該縫隙與液體4緊貼，以保證鍛件從凹模型腔6中取出。在此情況下，借助 芯棒5向上的軸向運(yùn)動(dòng)及頂桿2的向上運(yùn)動(dòng)取出鍛件，由于彈性元件1回復(fù)，因此，凹模型 腔6回復(fù)到其原始位置。如圖2a和圖2b所示出用該模具擠壓鍛件的實(shí)例，第一個(gè)鍛件中沒有取出芯棒5。
權(quán)利要求
一種外帶子午線型零件的冷鍛模具，包括頂桿、柱塞、凹模型腔、預(yù)應(yīng)力圈、芯棒、凸模和工藝凸臺(tái)，其特征在于頂桿豎直地活動(dòng)設(shè)置于柱塞中部，柱塞正對(duì)凹模型腔的下方，芯棒、凹模型腔和預(yù)應(yīng)力圈由內(nèi)而外依次套接且芯棒與頂桿同軸相對(duì)，工藝凸臺(tái)位于芯棒的頂端，凸?；顒?dòng)設(shè)置于凹模型腔的上方且正對(duì)工藝凸臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外帶子午線型零件的冷鍛模具，其特征是，所述的柱塞、凹模 型腔和芯棒構(gòu)成的空腔內(nèi)設(shè)有緩沖液體，該緩沖液體的壓強(qiáng)為630MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外帶子午線型零件的冷鍛模具，其特征是，所述的柱塞與凹 模型腔相接觸的位置設(shè)有彈性緩沖件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外帶子午線型零件的冷鍛模具，其特征是，所述的凹模型腔 為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該凹模型腔的內(nèi)徑大于等于待擠壓毛坯的外徑。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述冷鍛模具的冷鍛方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、將預(yù)制好的毛坯置于凹模型腔中；第二步、壓力機(jī)滑塊下行對(duì)凸模施加軸向壓力，預(yù)制坯產(chǎn)生變形，預(yù)制坯在充滿凹模 型腔的同時(shí)也形成鍛件的肋，當(dāng)金屬流到芯棒和凹模型腔之間的縫隙時(shí)形成鍛件的襯套部 分；第三步、封閉在凹模型腔中的液體形成凹模型腔的內(nèi)表面和柱塞的上表面，組成材料 的流動(dòng)背壓；第四步、泄壓后頂出鍛件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷鍛方法，其特征是，所述的凹模型腔通過(guò)壓力壓入預(yù)應(yīng)力 圈中，其過(guò)盈量為7%0。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷鍛方法，其特征是，所述的毛坯的最大直徑小于所述凹模 型腔的最大直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷鍛方法，其特征是，所述的襯套部分的外徑小于凹模型腔 孔徑且大于芯棒的外徑。
全文摘要
一種冷鍛工藝技術(shù)領(lǐng)域的外帶子午線型零件的冷鍛模具及其冷鍛方法，包括頂桿、柱塞、凹模型腔、預(yù)應(yīng)力圈、芯棒、凸模和工藝凸臺(tái)，頂桿豎直地活動(dòng)設(shè)置于柱塞中部，柱塞正對(duì)凹模型腔的下方，芯棒、凹模型腔和預(yù)應(yīng)力圈由內(nèi)而外依次套接且芯棒與頂桿同軸相對(duì)，工藝凸臺(tái)位于芯棒的頂端，凸?；顒?dòng)設(shè)置于凹模型腔的上方且正對(duì)工藝凸臺(tái)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)630MPa背壓以預(yù)防材料開裂。對(duì)抑制脆性材料擠壓時(shí)的裂紋和內(nèi)部V字形裂紋的產(chǎn)生有明顯效果，可修正擠壓加工初期產(chǎn)生的因不穩(wěn)定的材料流動(dòng)引起的端面形狀的不整齊，高度不一致，材料未充滿等現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B21J13/02GK101966552SQ201010501570
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者張海英, 朱海根, 王以華, 陳波 申請(qǐng)人:上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司;上海秀陽(yáng)材料檢測(cè)技術(shù)有限公司