一種鍛造用的模具的製作方法

2023-07-16 12:23:01

本實用新型涉及鍛造模具及工藝領域，具體涉及一種可鍛造異形工件的鍛造用的模具及鍛造工藝。

背景技術：

鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，在機械設備中負載高、工作條件較差的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多採用鍛造工藝加工得到。

支重輪是挖掘機或者推土機中與履帶配合的一種輪子，它的主要作用是支撐著工程機械的整機重量，驅動履帶隨著輪子前進，支重輪中，支重輪側蓋的性能對支重輪有重要影響，支重輪側蓋的結構已為公知，如中國發明專利CN201210336162.3公開一種支重輪端蓋，包括端蓋主體，所述端蓋主體的外側表面中部有一設置中心孔的凸臺，所述凸臺下部設置橫向的連接座，所述連接座兩側外緣處分別開設螺栓孔；此外，所述中心孔連通至所述端蓋的另一側，且所述中心孔的外壁與所述端蓋主體之間形成環形凹槽。所述端蓋為支重輪的外端蓋，所述中心孔為臺階孔。所述端蓋為支重輪的內端蓋，所述凸臺開設有穿過所述中心孔孔壁的中心通孔，且所述連接座與形成由所述中心孔延展出的弧形槽體座部分。

為了保證支重輪具有足夠的強度，一般通過精鍛的方式加工支重輪。在支重輪鍛造工藝中，模具是不可或缺的重要加工設備，如中國實用新型專利CN201320470552.X公開一種支重輪鍛造模具，包括上模、下模、左模、右模和頂杆，所述上模、下模、左模、右模形成一與支重輪相適配的型腔，上模底部設有用於衝壓出支重輪工作油腔的上凸塊、下模頂部設有與上凸塊相對應的下凸塊，所述頂杆貫穿於上凸塊和/或下凸塊內。所述上凸塊的 高度大於下凸塊的高度。所述頂杆貫穿於下凸塊內。這種模具較常見，可鍛造支重輪。如前所述，支重輪側蓋的性能對整個支重輪的性能具有顯著影響，若能通過鍛造來加工支重輪側蓋是最好不過的，但是前述模具和市場上其他的模具的結構大致相同，也只能鍛造一些形狀較簡單的工件，都無法鍛造支重輪側蓋，主要原因在於支重輪側蓋的結構較複雜，尤其在上部和下部都具有向周邊凸出的邊緣或稜角等異形結構，導致即使利用前述模具鍛造支重輪側蓋後也會卡在模具內，很難將支重輪側蓋順暢取出，工藝的複雜和成本的考慮，使得支重輪側蓋只能退而求其次採用其他工藝。然而類似支重輪側蓋一樣的異形工件眾多，若能改變支重輪側蓋等異形工件無法順暢高效鍛造的現狀，將會給工業領域帶來巨大利益。

鑑於此，本案發明人對上述問題進行深入研究，遂有本案產生。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種可高效鍛造支重輪側蓋等異形工件，並可將異形工件順暢取出的鍛造用的模具，結構新穎合理，成本低，實用性強。

為了達到上述目的，本實用新型採用這樣的技術方案：

一種鍛造用的模具，包括處於上方的上模和處於下方的下模；所述下模包括外模座，和活動處於外模座內並具有工件成型腔的內模，所述外模座具有容置所述內模的容置腔；所述內模包括至少兩個在水平方向相拼合構成工件成型腔的內模單體；所述內模單體的外側面為由上至下逐漸向內傾斜的外斜面，所述容置腔的內側面具有與各所述內模單體的外斜面相匹配的內斜面；所述內模的底端配設有將內模向上頂起並使各內模單體張開的開模裝置。

上述開模裝置為由下向上對應上述內模底端抵頂的頂杆，上述外模座具有活動容置所述頂杆的通孔；上述內模單體底端與所述頂杆頂端具有至少一個接觸支點，以所述接觸支點為支點，所述內模單體處於所述接觸支 點外側部分的力矩，大於處於接觸支點內側部分的力矩。

上述內模的底端面包括處於外圍的錐面部分，和處於中心處的水平面部分；上述容置腔的內側底壁形成有與所述錐面部分相匹配內錐面；上述頂杆頂端抵頂於所述水平面部分，且所述水平面部分在水平面上的投影落入所述頂杆的頂端面範圍內。

上述頂杆的上端形成有卡於上述通孔上端的闊頭部。

上述闊頭部為上寬下窄的倒錐形，上述容置腔在上述通孔處形成有匹配容置所述闊頭部的錐形槽。

上述錐形槽向上延伸有直孔段，所述直孔段的深度與上述頂杆頂端邊緣至上述錐面部分的豎向距離相等。

上述內模包括兩個、三個、四個或四個以上的均勻分布的上述內模單體。

上述外斜面的傾斜角度為5-45°；上述錐面部分與水平面的夾角為15-45°。

採用上述技術方案後，本實用新型的鍛造用的模具，突破傳統模具的構造形式，在鍛造工件時，首先使內模處於外模座外部，將各內模單體打開，將工件粗坯放入各內模單體拼合後形成工件成型腔的空間處；然後將各內模單體拼合在一起，將工件粗坯容置在工件成型腔內；再將內模沿內斜面匹配置於容置腔內；然後使上模下壓對工件粗坯進行鍛造製成初成型工件；然後利用開模裝置對內模向上抵頂，內模帶著初成型工件上升，隨著內模逐漸上升，內模與容置腔的內斜面逐漸產生間隙，且間隙逐漸增大，各內模單體逐漸張開，當內模上升到一定高度後，各內模單體達到要求的張開程度；然後將初成型工件取出。克服傳統模具因不能順暢取出帶凸邊等異形工件而無法鍛造帶凸邊等異形工件的缺陷。與現有技術相比，本實用新型的鍛造用的模具，其可高效鍛造異形工件，並可將異形工件順暢取出，結構新穎合理，成本低，實用性強。

附圖說明

圖1為本實用新型的剖視結構示意圖；

圖2為本實用新型的開模狀態剖視結構示意圖。

圖中：

1-上模

2-下模 21-外模座

211-容置腔 2111-內斜面

2112-內錐面 2113-錐形槽

2114-直孔段 212-通孔

22-內模 221-內模單體

2211-外斜面 2212-錐面部分

2213-水平面部分 23-工件成型腔

3-開模裝置 31-闊頭部

4-接觸支點 5-初成型工件。

具體實施方式

為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例進行詳細闡述。

本實用新型的一種鍛造用的模具，如圖1和2所示，包括處於上方的上模1和處於下方的下模2。

下模2包括外模座21，和活動處於外模座21內並具有工件成型腔23的內模22，外模座21具有容置內模22的容置腔211；內模22包括至少兩個在水平方向相拼合構成工件成型腔23的內模單體221；內模單體221的外側面為由上至下逐漸向內傾斜的外斜面2211，容置腔211的內側面具有與各內模單體221的外斜面2211相匹配的內斜面2111；內模22的底端配設有將內模22向上頂起並使各內模單體221張開的開模裝置3。本實用新型在鍛造工件時，首先使內模22處於外模座21外部，將各內模單體221 打開，將工件粗坯放入各內模單體221拼合後形成工件成型腔23的空間處；然後將各內模單體221拼合在一起，將工件粗坯容置在工件成型腔23內；再將內模22沿內斜面2111匹配置於容置腔211內；然後使上模1下壓對工件粗坯進行鍛造製成初成型工件5；然後利用開模裝置3對內模22向上抵頂，內模22帶著初成型工件5上升，隨著內模22逐漸上升，內模22與容置腔211的內斜面2111逐漸產生間隙，且間隙逐漸增大，各內模單體221逐漸張開，當內模22上升到一定高度後，各內模單體221達到要求的張開程度；然後將初成型工件5取出。克服傳統模具因不能順暢取出帶凸邊等異形工件而無法鍛造帶凸邊等異形工件的缺陷。

為了具體實現開模裝置3的結構及其開模原理，優選地，開模裝置3為由下向上對應內模22底端抵頂的頂杆，外模座21具有活動容置頂杆形式的開模裝置3的通孔212；內模單體221底端與頂杆形式的開模裝置3的頂端具有至少一個接觸支點4，以接觸支點4為支點，內模單體221處於接觸支點4外側部分的力矩，大於處於接觸支點4內側部分的力矩。如此，在實際工作過程中，利用頂杆形式的開模裝置3沿著通孔212向上對內模22進行抵頂，內模22帶著初成型工件5上升，隨著內模22逐漸上升，內模22與容置腔211的內斜面2111逐漸產生間隙，且間隙逐漸增大，各內模單體221依靠接觸支點4作為支點，在較大的上述外側部分的力矩作用下向外逐漸張開，當內模22上升到一定高度後，各內模單體221達到要求的張開程度，然後將初成型工件5取出。

優選地，內模22的底端面包括處於外圍的錐面部分2212，和處於中心處的水平面部分2213，頂杆形式的開模裝置3的頂端抵頂於水平面部分2213；容置腔211的內側底壁形成有與錐面部分2212相匹配內錐面2112；且水平面部分2213在水平面上的投影落入頂杆形式的開模裝置3的頂端面範圍內。錐面部分2212與相應的水平面部分2213的連接處即為接觸支點4，初始時，頂杆形式的開模裝置3依靠其頂端面與平面部分2213的平穩接觸 對內模22進行支撐，在進行開模時，利用頂杆形式的開模裝置3對內模22向上抵頂，內模22帶著初成型工件5上升，隨著內模22逐漸上升，內模22與容置腔211的內斜面2111逐漸產生間隙，且間隙逐漸增大，各內模單體221依靠接觸支點(錐面部分2212與相應的水平面部分2213的連接處)4作為支點，在較大的上述外側部分的力矩作用下向外逐漸張開，當內模22上升到一定高度後，各內模單體221達到要求的張開程度。容置腔211的內側底部形成有與錐面部分2212相匹配的內錐面2112，使內模22與容置腔211具有自動對準作用，而保證內模22的精確定位。

優選地，頂杆形式的開模裝置3的上端形成有卡於通孔212上端的闊頭部31。頂杆形式的開模裝置3可利用此闊頭部31卡於通孔212的上端，實現與外模座21的連接，並可實現頂杆形式的開模裝置3的定位。

優選地，闊頭部31為上寬下窄的倒錐形，容置腔211在通孔212處形成有匹配容置闊頭部31的錐形槽2113。闊頭部31與錐形槽2113相匹配，利用相配合的錐面進行自動對準，可實現頂杆形式的開模裝置3的精確定位，保證頂杆形式的開模裝置3對內模22的精確抵頂和開模操作。

優選地，錐形槽2113向上延伸有直孔段2114，直孔段2114的深度與頂杆形式的開模裝置3的頂端邊緣至錐面部分2212的豎向距離相等。即當內模22匹配容置在容置腔211中後，錐面部分2212與內錐面2112相配合，錐面部分2212的下部和水平面部分2213會沉入直孔段2114內，錐面部分2212卡於直孔段2114的上邊緣，水平面部分2213恰好與闊頭部31的頂端面相接處，整個結構配合緊湊且精確，開模動作順暢。

優選地，內模22包括兩個、三個、四個或四個以上的均勻分布的內模單體221。即各內模單體221均為相同形狀相同尺寸。只要便於鍛造操作，且能實現高效開模，內模單體221的數量可根據實際要求進行調整和設計。

為了保證內模22與容置腔211的配合，以及各內模單體221的高效張開，優選地，外斜面2211的傾斜角度為5-45°，即內斜面2211的傾斜角 度也為5-45°，具體可為5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°或45°；錐面部分2212與水平面的夾角為15-45°，即內錐面2112與水平面的夾角也為15-45°，具體可為15°、20°、25°、30°、35°、40°或45°。

一種鍛造工藝，包括如下步驟：

(1)初始時，使內模22處於外模座21外部，將各內模單體221打開，將工件粗坯放入各內模單體221拼合後形成工件成型腔23的空間處；

(2)將各內模單體221拼合在一起，將上述工件粗坯容置在工件成型腔23內；

(3)將內模22沿內斜面2111匹配置於容置腔211內；

(4)使上模1下壓對上述工件粗坯進行鍛造製成初成型工件5；

(5)利用頂杆形式的開模裝置3對內模22向上抵頂，內模22帶著初成型工件5上升，隨著內模22逐漸上升，內模22與容置腔211的內斜面2111逐漸產生間隙，且間隙逐漸增大，各內模單體221依靠接觸支點4作為支點，在較大的上述外側部分的力矩作用下向外逐漸張開，當內模22上升到一定高度後，各內模單體221達到要求的張開程度；

(6)將初成型工件5取出。

根據實際工件要求，優選地，在上述步驟(6)中，還需對初成型工件5進行衝孔加工製成成品工件；而且在進行上述步驟(1)之前還要進行如下步驟：

S1：將圓鋼按照預定尺寸切割成圓鋼坯；

S2：在1000-1200℃下對上述圓鋼坯進行初次加熱，具體可用中頻感應加熱器(圖中未示出)對上述圓鋼坯進行加熱，具體溫度可為1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃，為了保證衝壓效果和圓鋼坯的強度，優選為1050℃、1100℃或1150℃；

S3：對初次加熱後的上述圓鋼坯進行預鍛加壓製成上述工件粗坯。

本實用新型的鍛造用的模具，外斜面的傾斜角度，及錐面部分與水平面的夾角的度數可根據實際要求進行調整和設計；內模單體的具體形狀、尺寸、數量等可根據實際要求進行調整和設計；闊頭部的具體形狀、尺寸等均可根據實際要求進行調整和設計；通孔和頂杆的具體尺寸、形狀，及二者的具體配合關係可根據實際要求進行調整和設計；頂杆優選配設有驅動裝置，驅動裝置的具體形式可根據實際要求進行調整和設計；內模底端的形式也可根據實際要求進行調整和設計；接觸支點是為描述方便而定義，實際接觸處可為點、線或面的接觸形式；開模裝置優選為頂杆形式，也可根據實際要求進行調整和設計外模座優選為下寬上窄的穩定形式，其具體形狀可根據實際要求進行調整和設計；上模的具體形式可根據實際要求進行調整和設計；上模的衝頭和工件成型腔的具體形式可根據實際要加工的工件進行調整和設計。

本實用新型的產品形式並非限於本案圖示和實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。