薄壁件漸進(jìn)鐓鍛成形模具的制作方法
【專利摘要】一種金屬材料塑性成形技術(shù)領(lǐng)域的薄壁件漸進(jìn)鐓鍛成形模具，包括：沖頭、芯棒、反頂支撐件和凹模，其中：凹模設(shè)有上下兩個連通的圓柱形空腔，反頂支撐件設(shè)置在下圓柱形空腔內(nèi)且兩者間隙配合，芯棒設(shè)置在上圓柱形空腔內(nèi)且兩者之間設(shè)有沖頭，沖頭與芯棒、凹模之間均為間隙配合；芯棒與反頂支撐件上下對應(yīng)設(shè)置；所述的下圓柱形空腔的內(nèi)徑小于沖頭的外徑、大于芯棒外徑；所述的芯棒、反頂支撐件、沖頭和凹模構(gòu)成封閉型腔。本實(shí)用新型通過漸進(jìn)鐓鍛，減小了單次鐓鍛的坯件高度，能夠有效防止板料屈曲現(xiàn)象的發(fā)生。
【專利說明】
薄壁件漸進(jìn)鐓鍛成形模具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及的是一種金屬材料塑性成形領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種薄壁件漸進(jìn) 鐓鍛成形模具。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車輕量化要求的不斷提高，汽車零部件的功能不斷集成，如圖1所示的薄壁 齒形件及壁厚不同的復(fù)雜盤類件，其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜度不斷提高，應(yīng)用也愈加廣泛，因此，提 高該類零件的加工精度和生產(chǎn)效率具有重要意義。薄壁齒形件一般具有筒形件的基體，在 周向具有均布或局部的功能齒形，齒形的大小相對于零件的整體尺寸小得多，若采用整體 鐓鍛，容易產(chǎn)生折疊等缺陷，且成形載荷較大;若采用機(jī)加工等方式，成形效率較低。
[0003] 目前最常用的加工方法是旋壓，通過旋壓筒形件側(cè)壁，從而將材料擠入凹模型腔。 但采用旋壓生產(chǎn)工藝，除了設(shè)備成本高，技術(shù)要求較高外，同時還會伴隨齒頂不平、填充不 滿、表面壓痕等缺陷。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中工藝復(fù)雜，涉及模芯種類較多等缺陷，提出了一種薄 壁件漸進(jìn)鐓鍛成形模具，通過漸進(jìn)鐓鍛，減小了單次鐓鍛的坯件高度，能夠有效防止板料屈 曲現(xiàn)象的發(fā)生。
[0005] 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，
[0006] 本實(shí)用新型包括:沖頭、芯棒、反頂支撐件和凹模，其中：凹模設(shè)有上下兩個連通的 圓柱形空腔，反頂支撐件設(shè)置在下圓柱形空腔內(nèi)且兩者間隙配合，芯棒設(shè)置在上圓柱形空 腔內(nèi)且兩者之間設(shè)有沖頭，沖頭與芯棒、凹模之間均為間隙配合，芯棒與反頂支撐件上下對 應(yīng)設(shè)置；
[0007] 所述的下圓柱形空腔的內(nèi)徑小于沖頭的外徑、大于芯棒的外徑；
[0008] 所述的芯棒、反頂支撐件、沖頭和凹模構(gòu)成封閉型腔。
[0009] 所述的沖頭周向均布有齒牙，所述的上圓柱形空腔對應(yīng)設(shè)有齒槽，齒牙與齒槽間 隙配合。
[0010] 所述的沖頭和凹模分別設(shè)有各自獨(dú)立的下行控制液壓設(shè)備，沖頭和凹模在單次鐓 鍛下行停止時，封閉型腔高度減小、體積保持不變。
[0011] 技術(shù)效果
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中采用了沖頭和凹模兩個主動元件，通過對下行速 度的調(diào)節(jié)以及下行位置的控制，將整體鐓鍛分解為小區(qū)域鐓鍛的漸進(jìn)累積，在此過程中無 需更換沖頭和凹模，減小了單次鐓鍛的坯件高度，能夠防止鐓鍛過程發(fā)生屈曲、填充不滿等 缺陷，實(shí)現(xiàn)無缺陷鐓鍛。
【附圖說明】

[0013] 圖1為典型壁厚差零件及薄壁齒形件示意圖；
[0014] 圖2為本實(shí)用新型中裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖中：（a)為主視圖，（b)為俯視圖；
[0016] 圖3為本實(shí)用新型中凹模結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖中：（a)為俯視圖，（b)為剖面圖；
[0018] 圖4為本實(shí)用新型中環(huán)齒沖頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖中：（a)為俯視圖，（b)為剖面圖；
[0020] 圖5為本實(shí)用新型中成形方法流程圖；
[0021 ]圖中：（a)為初始狀態(tài)圖，（b)為成形狀態(tài)圖，（c)為終止?fàn)顟B(tài)圖；
[0022]圖6為薄壁外齒件某一齒牙鐓鍛前后的變化圖；
[0023]圖中：（a)和(c)為鐓鍛前的結(jié)構(gòu)圖，（b)和(d)為鐓鍛后的結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖7為薄壁外齒件成形效果對比圖；
[0025] 圖中：（a)為坯料示意圖，（b) -步鐓鍛成形效果圖，（c)漸進(jìn)鐓鍛成形效果圖
[0026] 圖中：環(huán)齒沖頭1、芯棒2、坯件3、反頂支撐件4、凹模5、封閉型腔31、環(huán)齒空腔51、圓 柱形空腔52。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(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程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 如圖2和圖3所示，本實(shí)施例涉及一種薄壁外齒件漸進(jìn)鐓鍛成形模具，包括:環(huán)齒沖 頭1、芯棒2、反頂支撐件4和凹模5,其中：凹模5的上部設(shè)有環(huán)齒空腔51，下部設(shè)有圓柱形空 腔52,環(huán)齒空腔51與圓柱形空腔52連通，反頂支撐件4設(shè)置在圓柱形空腔52內(nèi)且兩者間隙配 合，芯棒2設(shè)置在環(huán)齒空腔51內(nèi)且兩者之間設(shè)有環(huán)齒沖頭1，環(huán)齒沖頭1與芯棒2、凹模5之間 均為間隙配合，芯棒2與反頂支撐件4上下對應(yīng)設(shè)置；
[0030] 所述的圓柱形空腔52的內(nèi)徑小于環(huán)齒沖頭1的外徑、大于芯棒2的外徑；
[0031]所述的芯棒2、反頂支撐件4、環(huán)齒沖頭1和凹模5構(gòu)成封閉型腔31。
[0032]如圖3和圖4所示，所述的環(huán)齒沖頭1周向均布有齒牙，所述的環(huán)齒空腔51對應(yīng)設(shè)有 齒槽，齒牙與齒槽間隙配合。
[0033]所述的環(huán)齒沖頭1和凹模5分別設(shè)有各自獨(dú)立的液壓設(shè)備來實(shí)現(xiàn)下行速度與下行 位置的控制;環(huán)齒沖頭1和凹模5在單次鐓鍛下行停止時，封閉型腔31高度減小、體積保持不 變。
[0034] 所述的芯棒2用于定位和支撐，防止坯件3鐓鍛過程中，因?yàn)榄h(huán)齒沖頭1和凹模5的 下行出現(xiàn)失穩(wěn)的情況。
[0035] 所述的反頂支撐件4支撐坯件3,防止坯料外流。
[0036] 如圖5所示，本實(shí)施例涉及一種薄壁外齒件漸進(jìn)鐓鍛的成形方法，首先根據(jù)需成形 薄壁外齒件的尺寸拉深坯料得到坯件3，并將坯件3置于圓柱形空腔52中，坯件3開口方向朝 著環(huán)齒空腔51;然后反頂支撐件4上推坯件3至坯件3頂部與環(huán)齒空腔51底部齊平;接著將芯 棒2從環(huán)形空腔52頂部下壓至坯件3底部，在芯棒2與環(huán)齒空腔51之間壓入環(huán)齒沖頭1至環(huán)齒 空腔51底部，將坯件3固定于封閉型腔31內(nèi)；最后保持芯棒2與反頂支撐件4之間的間距不 變，控制環(huán)齒沖頭1與凹模5以不同的速度下行對坯件3進(jìn)行漸進(jìn)鐓鍛，在坯件3底部與環(huán)齒 空腔51底部齊平時，完成鐓鍛，得到薄壁外齒件。
[0037]所述封閉型腔31和坯件3在漸進(jìn)鐓鍛中單次鐓鍛下行停止時兩者體積相等。
[0038] 如圖6所示，所述的薄壁外齒件單個齒形橫截面積為Si、高度為h，單個齒形對應(yīng)的 坯件側(cè)壁的橫截面積為So、高度為Ιο，Ιο X So = Si X Iu
[0039] 所述的環(huán)齒沖頭1的下行速度為VQ、下行位移量為I〇-I1;凹模5的下行速度為V1，下 行位移量為1〇;二者均為勻速下行
；避免出現(xiàn)凹模5下行過快、環(huán)齒沖頭1下行 過慢，封閉型腔31的體積大于坯件3的體積，造成齒形填充不滿、折疊等缺陷；或者凹模5下 行過慢、環(huán)齒沖頭1下行過快，坯件3的體積大于封閉型腔31的體積，造成載荷突然增大，損 壞壓力機(jī)或引起模具脹裂等問題。
[0040] 如圖7所示，對(a)中筒形件坯料進(jìn)行側(cè)壁鐓鍛，如采用傳統(tǒng)方式，一步鐓鍛成形， 則會出現(xiàn)(b)中的折疊、屈曲和齒高處填充不滿等缺陷，如采用本實(shí)用新型所述的漸進(jìn)鐓鍛 成形，則可有效避免折疊、屈曲等缺陷，同時，齒形填充率得到很大提高。
[0041 ]本實(shí)用新型既適用于薄壁外齒件的鐓鍛成形，同時也適用于大型空腔殼體零件的 側(cè)壁增厚，根據(jù)零件外形選擇具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的沖頭與凹模即可。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種薄壁件漸進(jìn)鐓鍛成形模具，其特征在于，包括:沖頭、芯棒、反頂支撐件和凹模， 其中：凹模設(shè)有上下兩個連通的圓柱形空腔，反頂支撐件設(shè)置在下圓柱形空腔內(nèi)且兩者間 隙配合，芯棒設(shè)置在上圓柱形空腔內(nèi)且兩者之間設(shè)有沖頭，沖頭與芯棒、凹模之間均為間隙 配合;芯棒與反頂支撐件上下對應(yīng)設(shè)置，芯棒、反頂支撐件、沖頭和凹模構(gòu)成封閉型腔。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁件漸進(jìn)鐓鍛成形模具，其特征是，所述的下圓柱形空腔的 內(nèi)徑小于沖頭的外徑、大于芯棒的外徑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁件漸進(jìn)鐓鍛成形模具，其特征是，所述的沖頭和凹模分別 設(shè)有各自獨(dú)立的下行控制液壓設(shè)備，沖頭和凹模在單次鐓鍛下行停止時，封閉型腔高度減 小、體積保持不變。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁件漸進(jìn)鐓鍛成形模具，其特征是，所述的沖頭周向均布有 齒牙，所述的上圓柱形空腔對應(yīng)設(shè)有齒槽，齒牙與齒槽間隙配合。
【文檔編號】B21K1/30GK205702277SQ201620586217
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】莊新村, 朱圣法, 趙震
【申請人】上海交通大學(xué)