發動機連杆毛坯鍛造模具的製作方法

2023-09-20 16:35:30

本發明涉及一種發動機連杆毛坯鍛造模具，屬於發動機連杆毛坯的鍛造領域。

背景技術：

目前，粉鍛連杆是將常規粉末冶金工藝與機械精鍛相結合，既具有粉末冶金的特性，又具有機械精鍛的優點，其基本工藝流程如下：混粉→壓製成預製坯→燒結成鍛坯→快速送至預熱鍛模→緻密化閉模鍛造成形。採用粉鍛工藝製造的連杆，具有密度高、材料利用率高、力學性能好、鍛件精度高、加工餘量少、質量偏差很小，粉鍛連杆的質量偏差只有0.5％，可以不必進行重量分組，給生產管理帶來極大便利。連杆裂解的關鍵工序是加工裂解槽，加工裂解槽的方法有切削加工，線切割加工，以及雷射加工。另外，加載速度對裂解效果也有一定的影響。連杆粉鍛的鍛壓設備通常在500噸～1000噸之間，根據強度不同，選用的鍛壓噸位有所不同。粉末冶金連杆材料通過提高粉坯的密度和添加合金元素，可達到鋼質零件同等的力學性能，並且適合脹斷工藝，質量偏差很小。

粉末燒結鍛造連杆的特點是：

1、粉末冶金連杆材料利用率很高，沒有傳統鍛造不可避免的鍛造飛邊，據統計，傳統的鍛造工藝材料利用率在70％左右，而粉末冶金在83％以上。

2、連杆模具壽命很高，其使用周期很長，無需頻繁更換模具，而傳統鍛造連杆模具需定期修整和更換。

3、連杆加工餘量非常小，甚至螺栓的安裝座面都無需加工。

4、加工性能好，刀具壽命長。

5、形狀精度高，連杆無需質量分組，大大簡化了生產管理。

6、與非調質鋼一樣，適合脹斷工藝，簡化加工工藝，降低生產成本，而且裂解後大頭孔變形更小。

脹斷連杆工藝對材料的要求是，在滿足強韌等綜合性能的前提下，限制韌性指標，使裂解後連杆斷面呈現脆斷特性，連杆大頭端脹裂時吸收能量少，變形量小(裂解前後直徑平均變化量＜0.05mm)。目前可用於裂解工藝的材料有高碳鋼、微合金鋼、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、粉末冶金等。脹斷連杆基本工藝過程為：粗加工大、小頭端孔→鑽螺栓孔→大頭端孔加工應力裂解槽→楔鐵向下推動脹套對連杆產生壓力→連杆大頭端從裂解槽裂開→利用斷裂嚙合面裝配→精加工大、小頭端孔，其加工工序減少到只有11道。脹斷連杆利用斷裂粗糙面進行定位，復位精度高，承載能力強，無需加工體、蓋結合面及定位銷孔，降低了螺栓聯接孔的精度要求，減少了零件數量、減少了加工工序，也減輕了連杆重量。具有良好的經濟效益，應用前景十分廣闊。

然而，對於脹斷工藝中普遍採用的大頭端應力槽，通常需要採用傳統設備加工出該應力槽，比如切槽、雷射刻痕等工藝，增加了工藝流程的複雜性，提升了製造成本，且在裂解槽的一致性方面不能得到很好的保證，增加了脹斷工藝參數設定的不確定性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種發動機連杆毛坯鍛造模具，它解決了當前粉鍛發動機連杆的脹斷工藝流程比較多，且漲斷力參數設定不確定性的問題。

實現本發明目的的技術方案是：一種發動機連杆毛坯鍛造模具，由上鍛模、中鍛模基座和下鍛模組成，數個上鍛模緊固在上鍛模基座上，上鍛模之間設有上鍛模導向套；中鍛模基座上設有數個與上鍛模相對應的中鍛模連杆成型槽，中鍛模基座上還設有數個和上鍛模導向套相對應的中鍛模導向孔，同時在中鍛模基座兩端設有大頭端粉體進口和小頭端粉體進口；下鍛模底座上設有數個與上鍛模相對應的下鍛模和下鍛模導向軸，所述的上鍛模由上鍛模連杆大頭孔芯軸、上鍛模連杆大頭端、上鍛模連杆中段、上鍛模連杆小頭端和上鍛模連杆小頭端芯軸組成，所述上鍛模連杆大頭孔芯軸上設有上鍛模漲斷應力端，下鍛模由下鍛模連杆大頭端、下鍛模連杆中段和下鍛模連杆小頭端組成，所述下鍛模連杆大頭端孔內設有下鍛模連杆大頭端應力槽。

進一步，所述上鍛模漲斷應力端具有凸出部，該凸出部為v形或u形或圓弧形。

進一步，所述上鍛模漲斷應力端的凸出部為v形時，其長度為0.4～0.7mm，銳角夾角45～70°。

採用了上述技術方案，本發明由上鍛模、中鍛模基座和下鍛模組成，每個部分可以根據更換周期進行分段更換，避免了模具的整體更換，節約了模具製造成本；通過本發明上相應的上鍛模漲斷應力端，在發動機連杆毛坯上預設了應力裂解槽，從而簡化了後續脹斷工藝流程，節約了製造成本；同時成型的應力槽的一致性好，易於確定脹斷設備的漲斷力參數，簡化了生產過程中的工藝管理。

附圖說明

圖1：本發明的發動機連杆毛坯鍛造模具的工作狀態示意圖；

圖2：本發明的上鍛模的俯視圖；

圖3：本發明的上鍛模的左視圖；

圖4：本發明的中鍛模基座的俯視圖；

圖5：本發明的中鍛模基座的剖視圖；

圖6：本發明的下鍛模的俯視圖；

圖7：本發明的下鍛模的左視圖；

圖8：本發明的上鍛模導向套和下鍛模導向軸的工作狀態示意圖；

圖9：本發明的發動機連杆毛坯的結構示意圖；

具體實施方式

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1～9所示，一種發動機連杆毛坯鍛造模具，由上鍛模i、中鍛模基座ii和下鍛模iii組成，數個上鍛模i緊固在上鍛模基座上，上鍛模i之間設有上鍛模導向套5；中鍛模基座ii上設有數個與上鍛模i相對應的中鍛模連杆成型槽8，中鍛模基座ii上還設有數個和上鍛模導向套5相對應的中鍛模導向孔9，同時在中鍛模基座ii兩端設有大頭端粉體進口10和小頭端粉體進口11；下鍛模底座上設有數個與上鍛模i相對應的下鍛模iii和下鍛模導向軸15，所述的上鍛模i由上鍛模連杆大頭孔芯軸1、上鍛模連杆大頭端2、上鍛模連杆中段3、上鍛模連杆小頭端4和上鍛模連杆小頭端芯軸6組成，所述上鍛模連杆大頭孔芯軸上設有上鍛模漲斷應力端7，下鍛模iii由下鍛模連杆大頭端12、下鍛模連杆中段13和下鍛模連杆小頭端14組成，所述下鍛模連杆大頭端孔內設有下鍛模連杆大頭端應力槽121。

如圖1、2所示，所述上鍛模漲斷應力端7具有凸出部，該凸出部為v形或u形或圓弧形。

如圖1、2所示，所述上鍛模漲斷應力端7的凸出部為v形時，其長度為0.4～0.7mm，銳角夾角45～70°。

本發明的工作原理如下：

本發明工作時，下鍛模iii靜止不動，上鍛模i和中鍛模基座ii在設備帶動下分別向下鍛模底座運動。當上鍛模i和中鍛模基座ii分別運動到下鍛模底座上時，金屬粉末在壓力下分別從大頭端粉體進口10和小頭端粉體進口11進入上鍛模i，上鍛模連杆大頭孔芯軸1，上鍛模連杆小頭端芯6，中鍛模連杆成型槽8和下鍛模iii行程的模腔內，與此同時，上鍛模導向套5進入到中鍛模導向孔9內，實現了上鍛模i運動的導向定位。如圖7所示，中鍛模基座ii運動到下鍛模iii位置後，上鍛模i整體繼續向下運動，直至將金屬粉末鍛壓成型，此時下鍛模導向軸9進入到上鍛模導向套5內，完成了粉末鍛造的導向定位。

鍛造成型完成後，上鍛模i和中鍛模基座ii復位，得到成型的發動機連杆毛坯16，如圖9所示，發動機連杆毛坯16上帶有預設的應力裂解槽17，在後端機加工時可以直接採用脹斷設備加工，無需拉刀加工應力裂解槽或者雷射刻印，減少了機加工工序，節約了成本，適合於推廣應用。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。