本發(fā)明涉及一種鍛造模具,特別涉及一種具有縱向多層預(yù)應(yīng)力的組合模具。
背景技術(shù):
對(duì)于冷鍛、冷擠壓、粉末冶金等工藝,由于在室溫下成形,坯料變形抗力巨大,模具型腔表面承受的壓力高,普通的整體式結(jié)構(gòu)模具易出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致破壞,因此,工程中常用預(yù)應(yīng)力組合模具,通過(guò)在模具外側(cè)設(shè)置有多層預(yù)應(yīng)力環(huán),起到了延長(zhǎng)模具壽命的作用。預(yù)應(yīng)力模具水平面內(nèi)為徑向和切向兩個(gè)方向,豎直面內(nèi)沖頭擠壓方向?yàn)榭v向。現(xiàn)有技術(shù)的多層預(yù)應(yīng)力環(huán)的模具結(jié)構(gòu),其多層預(yù)應(yīng)力環(huán)在水平面內(nèi)徑向呈同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)。這種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式增加了徑向預(yù)應(yīng)力的大小,在一定程度上延緩了模具的壽命。然而,對(duì)于一些形狀沿豎直方向過(guò)渡劇烈的鍛件或擠壓件,其坯料對(duì)模具型腔的反作用力使得模具型腔內(nèi)壁所受的應(yīng)力大小沿縱向差距很大,縱向整體式的預(yù)應(yīng)力環(huán)無(wú)法有效平衡豎直方向上的應(yīng)力分布。
因此,需要一種具有縱向多層預(yù)應(yīng)力的組合模具,能夠產(chǎn)生不同的預(yù)應(yīng)力,通過(guò)縱向上應(yīng)力幅值分布的調(diào)整,能夠有效平衡豎直方向上的應(yīng)力分布,進(jìn)而更好地平衡成形凹模所受的變形抗力,更有效地降低凹模所受的應(yīng)力,可更好的延長(zhǎng)模具的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種具有縱向多層預(yù)應(yīng)力的組合模具,能夠產(chǎn)生不同的預(yù)應(yīng)力,通過(guò)縱向上應(yīng)力幅值分布的調(diào)整,能夠有效平衡豎直方向上的應(yīng)力分布,進(jìn)而更好地平衡成形凹模所受的變形抗力,更有效地降低凹模所受的應(yīng)力,可更好的延長(zhǎng)模具的使用壽命。
本發(fā)明的具有縱向多層預(yù)應(yīng)力的組合模具,包括具有坯料成型腔的凹模和與凹模配合形成沿凹??v向分布不同預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力件;
進(jìn)一步,所述預(yù)應(yīng)力件為沿凹模外表面縱向分層設(shè)置的多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán);
進(jìn)一步,所述預(yù)應(yīng)力環(huán)與凹模過(guò)盈配合設(shè)置;
進(jìn)一步,多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)分別與凹模配合的過(guò)盈量不同;
進(jìn)一步,所述多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)的材料不同;
進(jìn)一步,所述多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)材料分別可為45鋼、D2模具鋼、硬質(zhì)合金中的一種;
進(jìn)一步,分別與凹模配合的預(yù)應(yīng)力環(huán)在水平面內(nèi)徑向呈徑向同心圓的多層圓環(huán)結(jié)構(gòu);
進(jìn)一步,所述預(yù)應(yīng)力環(huán)內(nèi)側(cè)形狀與凹模外側(cè)形狀相適應(yīng);
進(jìn)一步,還包括設(shè)置于凹模型腔上的具有坯料內(nèi)腔的擠壓筒,所述擠壓筒的坯料內(nèi)腔與凹模型腔連通設(shè)置。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的具有縱向多層預(yù)應(yīng)力的組合模具,采用縱向分層的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),能夠產(chǎn)生不同的預(yù)應(yīng)力進(jìn)而在凹??v向形成不同的預(yù)應(yīng)力分布,通過(guò)縱向上調(diào)整應(yīng)力幅值分布,能夠有效平衡豎直方向上的應(yīng)力分布,進(jìn)而更好地平衡成形凹模所受的變形抗力,更有效地降低凹模所受的應(yīng)力,可更好的延長(zhǎng)模具的使用壽命。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明的多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為凹模型腔剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明的多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為凹模型腔剖面結(jié)構(gòu)示意圖;如圖所示:本實(shí)施例的具有縱向多層預(yù)應(yīng)力的組合模具,包括具有坯料成型腔的凹模4和與凹模4配合形成沿凹模4縱向分布不同預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力件;“凹??v向”是指與坯料成型腔平行的方向,現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)應(yīng)力環(huán)在豎直方向上是整體,它在縱向上的過(guò)盈量大小基本一致,所以對(duì)于內(nèi)層凹模4所施加的預(yù)應(yīng)力,其應(yīng)力幅值沿縱向是不可調(diào)整的;圖2為縱向分層預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的示意圖。對(duì)圖3所示凹模4型腔而言,在成形過(guò)程中,圓角區(qū)A和B所受應(yīng)力最大,而斜面區(qū)域所受應(yīng)力小,使得沿縱向分布的應(yīng)力幅值差別很大。因此,大致按縱向上應(yīng)力分布大小將其劃分為4個(gè)區(qū)域,對(duì)每個(gè)區(qū)域設(shè)置不同的預(yù)應(yīng)力環(huán),以此獲得沿縱向分布的不同大小的預(yù)應(yīng)力,從而更好地平衡成形凹模4所受的變形抗力,更有效地降低凹模4所受的應(yīng)力。因此,本發(fā)明通過(guò)預(yù)應(yīng)力件,通過(guò)水平產(chǎn)生的不同預(yù)應(yīng)力在凹模4縱向形成不同預(yù)應(yīng)力分布,能夠有效平衡豎直方向上的應(yīng)力分布,進(jìn)而更好地平衡成形凹模4所受的變形抗力,更有效地降低凹模4所受的應(yīng)力,可更好的延長(zhǎng)模具的使用壽命。
本實(shí)施例中,所述預(yù)應(yīng)力件為沿凹模4外表面縱向分層設(shè)置的多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)(如圖1中的預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8));單個(gè)個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)相對(duì)于凹模4徑向設(shè)置,在凹模4縱向(相對(duì)于水平面內(nèi)的切向)上形成由多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)組成的多層環(huán)狀結(jié)構(gòu),且每層預(yù)應(yīng)力環(huán)以相對(duì)獨(dú)立的形式分布于凹模4外表面,也就是說(shuō),在鍛造過(guò)程中,凹模4受到的預(yù)應(yīng)力分別由縱向上的每層預(yù)應(yīng)力環(huán)產(chǎn)生。預(yù)應(yīng)力環(huán)的數(shù)目以及剖分位置根據(jù)成形過(guò)程中凹模4所受的應(yīng)力決定,通過(guò)擠壓成形有限元分析可獲得凹模4所受應(yīng)力分布,以此作為預(yù)應(yīng)力環(huán)的設(shè)置依據(jù)。
本實(shí)施例中,所述預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)與凹模4過(guò)盈配合設(shè)置;將預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)加熱后套接于凹模4外表面,冷卻后預(yù)應(yīng)力環(huán)便固定于凹模4上。
本實(shí)施例中,多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)分別與凹模4配合的過(guò)盈量不同;對(duì)縱向上每個(gè)不同的預(yù)應(yīng)力環(huán)設(shè)定不同的過(guò)盈量,各環(huán)與凹模4間的過(guò)盈量大小不一樣,這樣在與凹模4裝配后產(chǎn)生的彈性變形不一樣,也就產(chǎn)生了不同的預(yù)應(yīng)力,從而實(shí)現(xiàn)縱向上應(yīng)力幅值分布的調(diào)整,過(guò)盈量大小由作用在凹模4內(nèi)壁上的應(yīng)力決定。
本實(shí)施例中,所述多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)的材料不同;現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)應(yīng)力環(huán)是一個(gè)整體,其所用的材料為均一材料,無(wú)法在縱向上實(shí)現(xiàn)變材料設(shè)計(jì),不能充分有效地利用材料的強(qiáng)度余量,因此,本實(shí)施例中,對(duì)每個(gè)預(yù)應(yīng)力可采用不同的材料進(jìn)行制造,不同的材料具有不同的彈性模量,這也使得與凹模4裝配后產(chǎn)生的彈性變形不同,從而實(shí)現(xiàn)縱向上不同的預(yù)應(yīng)力分布。這種在縱向上實(shí)現(xiàn)變材料設(shè)計(jì),能充分有效地利用材料的強(qiáng)度余量。
本實(shí)施例中,所述多個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)材料(5,6,7,8)分別可為45鋼、D2模具鋼、硬質(zhì)合金中的一種;也可通過(guò)設(shè)置大小不同的過(guò)盈量并結(jié)合選用不同的模具材料,使得各個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)與凹模4接觸面之間產(chǎn)生大小不同的彈性變形,從而產(chǎn)生沿縱向分布的不同的預(yù)應(yīng)力。
本實(shí)施例中,分別與凹模4配合的預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)在水平面內(nèi)徑向呈徑向同心圓的多層圓環(huán)結(jié)構(gòu);多層預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)在水平面內(nèi)徑向呈同心圓環(huán)結(jié)構(gòu),這種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式增加了徑向預(yù)應(yīng)力的大小,在一定程度上延緩了模具的壽命,實(shí)現(xiàn)了水平向內(nèi)的預(yù)應(yīng)力徑向加強(qiáng)和縱向預(yù)應(yīng)力平衡。
本實(shí)施例中,所述預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)內(nèi)側(cè)形狀與凹模4外側(cè)形狀相適應(yīng);使得預(yù)應(yīng)力與變形抗力的平衡更加均勻,大大減小應(yīng)力幅度波動(dòng),從而延長(zhǎng)了內(nèi)層凹模4整體的疲勞壽命。
本實(shí)施例中,還包括設(shè)置于凹模4型腔上的具有坯料內(nèi)腔的擠壓筒3,所述擠壓筒3的坯料內(nèi)腔與凹模4型腔連通設(shè)置;本發(fā)明由沖頭1、坯料2、擠壓筒3、凹模4、預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)組成;其中預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)分別與凹模4為過(guò)盈配合,且各環(huán)與凹模4間的過(guò)盈量大小不一樣,其大小由作用在凹模4內(nèi)壁上的應(yīng)力決定;預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)所用的模具材料可分別指定,具體選材根據(jù)所需要提供的預(yù)應(yīng)力大小決定,一般可選45鋼、D2模具鋼、硬質(zhì)合金等。其工作原理為:壓力機(jī)上工作臺(tái)面豎直向下運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)沖頭1向下運(yùn)動(dòng),對(duì)坯料2進(jìn)行擠壓,坯料在凹模4內(nèi)成形。預(yù)應(yīng)力環(huán)(5,6,7,8)分別與凹模4為過(guò)盈配合,通過(guò)設(shè)置大小不同的過(guò)盈量以及通過(guò)選用不同的模具材料,使得各個(gè)預(yù)應(yīng)力環(huán)與凹模4接觸面之間產(chǎn)生大小不同的彈性變形,從而產(chǎn)生沿縱向分布的不同的預(yù)應(yīng)力。
最后說(shuō)明的是,以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。