40Cr鋼機匣體類零件多項模鍛模具的製作方法

2023-06-01 08:48:31 2

專利名稱：40Cr鋼機匣體類零件多項模鍛模具的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於金屬材料塑性成形技術領域的模具，特別涉及用於生產機械40Cr 鋼機匣體類零件的多項模鍛模具。
背景技術：
40Cr鋼是一種低淬透性調質鋼，也是國內應用最廣泛的合金調質鋼，但 是40Cr鋼的機加性能不太好。目前，國內軍工系統對於40Cr鋼機匣體類零件，傳統的方 法是採用模鍛錘上開式模鍛工藝生產，其工藝流程為下料一加熱一鍛造一切邊。其工藝存 在的主要問題是，飛邊過厚，金屬損耗大，鍛件公差大，後續的機械加工餘量大，材料的利用 率低，另外由於錘模鍛速度高，常因速度敏感性強而引起鍛件表面裂紋。韓家學、王勇圍等 「45和40Cr鋼曲柄鍛造餘熱調製工藝」(參見金屬熱處理，2009 (4)，75 77頁)提出對 40Cr圓鋼經中頻感應加熱精密鍛造成形後進行餘熱恆溫調質處理，能顯著提高40Cr鋼曲 柄的淬透性和其他力學性能，組織和硬度分布均勻。但精密鍛造成形變形抗力大，模具的 工作狀態惡劣，導致模具受用壽命低。鄧磊、夏巨諶、王新雲等「機匣體多項精鍛工藝研究」 (參見中國機械工程，2009 (4),869 872頁)提出了採用多項精鍛工藝加工7A04機匣體 類鍛件的技術方案，設計了包括輥鍛制坯、多項精鍛預成型和多項精鍛終成形的工藝方案 以及可分凹模結構的多項精鍛模具。採用熱力耦合有限元方法對鍛件成形過程進行了數值 模擬，並在模擬結果基礎上，確定機匣體鍛件需兩工步多項精鍛成形的工藝。其優點是鍛件 尺寸容易得到保證，但制坯需要輥鍛工藝，並且項模鍛工藝需兩工步，效率不高。夏巨諶、胡 國安等研究了 7A04鋁合金機匣體類零件多項模鍛模具及多項模鍛工藝(中國專利文獻CN 101214526和CN 201217051Y)等，然而沒有人通過採用多項模鍛工藝對40Cr鋼機匣體類進 行多項模鍛的研究。
發明內容本實用新型針對現有技術的上述不足，提供一種40Cr鋼機匣體類零件的多項模 鍛工藝方法，並提供實現多項模鍛工藝的多項模鍛模具，目的在於有效地克服現有開式模 鍛工藝和等溫模鍛工藝存在的問題。本實用新型的一種40Cr鋼機匣體類零件多項模鍛模具，其特徵在於包括上半凹 模、下半凹模、左側凸模、右側凸模、支撐模架以及在脫模時將鍛件頂出的頂出機構，水平對 稱的上半凹模與下半凹模具有凸形截面，為水平對稱分模結構；左側凸模與右側凸模具有 凸形截面，為垂直對稱；上半凹模、下半凹模與左側凸模和右側凸模對應部位設置有型槽， 該型槽用於成形鍛件兩側凸臺；上半凹模、下半凹模、左側凸模和右側凸模構成模膛，所述 模膛與預先設計好的機匣體熱鍛件形狀和尺寸相同；上半凹模與支撐模架的上模座連接，上模座帶動上半凹模上下移動；下半凹模設 置在支撐模架的下模座上；左側凸模連接在左側凸模滑塊上，右側凸模連接在右側凸模滑塊上；左側凸模滑塊、右側凸模滑塊分別帶動左側凸模、右側凸模橫向移動。進一步的特徵是所述上半凹模對應於左側凸模、右側凸模的前後兩端均設有 3° 5°的拔模斜面，下半凹模對應於左側凸模、右側凸模的前後兩端均設有1° 3°的 拔模斜面。所述的的頂出機構，由直接與鍛件接觸的上頂杆、頂出器墊板、下頂出器墊板、 下頂杆及下頂出器構成，上頂杆是若干根，上頂杆的下端設置在頂出器墊板上，頂出器墊板 內設置下頂出器，頂出器的下端與下頂杆的上端接觸；下半凹模和下模座內都設置有頂出 孔，方便上頂杆或下頂杆穿過。所述上半凹模和下半凹模均對應設置有導正銷和導正孔。本實用新型可有效的克服現有兩種模鍛模具存在的問題。將凹模設計成上半凹 模與下半凹模水平對稱分模結構，左、右側凸模分布在上、下兩半凹模模塊縱向對稱線的兩 邊，模膛對稱分布，處於模膛中的鍛件均處於強烈的三向壓應力狀態。本實用新型與模鍛 錘上開式模鍛相比其優點是本實用新型的多項模鍛在一次加熱後完成，且不需切邊工序； 變形金屬處於強烈的三向壓應力狀態，因而其塑性成形性能大為提高，加上在多項模鍛液 壓機上模鍛，其成形速度比錘上模鍛成形速度低得多，不存在速度過高而出現的速度敏感 性強導致表面產生裂紋的現象發生；鍛件無飛邊金屬損耗，且餘量和公差小，比開式模鍛的 材料利用率提高30%以上。本實用新型將模具設計成多項分模結構並實現一次多項模鍛成形，可大大減少模 鍛成形和鍛件頂出過程中鍛件同模膛表面的接觸摩擦阻力，進一步提高鍛件表面質量，並 顯著提高模具使用壽命。本實用新型的多項模鍛模具可一次成形，無需輥鍛制坯及預鍛。

圖1本實用新型多項模鍛模具示意圖；圖2本實用新型上半凹模仰視圖；圖3本實用新型上半凹模左視圖；圖4本實用新型左側凸模仰視圖；圖5本實用新型左側凸模正視圖圖6某型號機匣體鍛件成品三維示意圖。
具體實施方式
如圖1 圖5所示，本實用新型多項模鍛模具，包括上半凹模4、下半凹模18、左側 凸模7、右側凸模19、支撐模架以及在脫模時將鍛件頂出的頂出機構，支撐模架由上模座5、 下模座12、上凹模墊板3、下凹模墊板11組成，上半凹模4通過上凹模墊板3與上模座5連 接，上模座5與鍛模壓力機的主滑塊連接，鍛模壓力機的主滑塊通過上模座5帶動上半凹模 4上下移動；下半凹模18設置在下模座12上，或通過下凹模墊板11設置在下模座12上； 上模座5、下模座12分別用於固定上半凹模以及下半凹模。左側凸模7連接在左側凸模滑塊8上，左側凸模滑塊8在鍛模壓力機的側向動作 機構帶動下橫向(側向)移動時，帶動左側凸模7移動，實現合模或分模；左側凸模7可以先 連接在左側凸模固定板6上，左側凸模固定板6再與左側凸模滑塊8連接，左側凸模滑塊8
4後面再設置左側凸模滑塊墊板9，使左側凸模7運動更平穩。右側凸模19連接在右側凸模 滑塊25上，右側凸模滑塊25在鍛模壓力機的側向動作機構帶動下橫向(側向)移動時，帶動 右側凸模19移動，實現合模或分模；右側凸模19可以先連接在右側凸模固定板沈上，右側 凸模固定板26再與右側凸模滑塊25連接，右側凸模滑塊25後面再設置右側凸模滑塊墊板 27，使左側凸模7運動更平穩。水平對稱的上半凹模4與下半凹模18具有凸形截面，為水平對稱分模結構；所述 左側凸模7與右側凸模19具有凸形截面，為垂直對稱結構，分別位於模具縱向對稱線的左 右兩邊；上半凹模4、下半凹模18與左側凸模7和右側凸模19對應部位設置有型槽，該型槽 用於成形鍛件兩側凸臺；上半凹模4、下半凹模18、左側凸模7和右側凸模19構成模膛20， 該模膛20與預先設計好的機匣體熱鍛件形狀和尺寸相同，所述機匣體熱鍛件在模膛20內 一次成型。左側凸模7與右側凸模19具有臺肩，合模時靠臺肩限位，保證位置精度。所述上半凹模4對應於左側凸模7、右側凸模19的前後兩端均設有3° 5°的拔 模斜面M(拔模斜度為3 5° )，下半凹模18對應於左側凸模7、右側凸模19的前後兩端 均設有1° 3°的拔模斜面，方便零件拔模。所述的的頂出機構，在脫模時將鍛件頂出，可以採用現有技術的相關機構；本實用 新型提供的一種具體頂出機構，由直接與鍛件接觸的上頂杆2、頂出器墊板14、下頂出器墊 板15、下頂杆16及下頂出器17構成，上頂杆2是若干根，上頂杆2的下端設置在頂出器墊 板14上，頂出器墊板14內設置下頂出器17，頂出器17的下端與下頂杆16的上端接觸， 下頂杆16下端與壓力機的頂伸裝置連接，在壓力機的頂伸裝置帶下往上移動，帶動頂出器 17、頂出器墊板14、上頂杆2往上移動，上頂杆2將模膛20內的鍛件頂出，方便脫模。下半 凹模18和下模座12內都設置有頂出孔，方便上頂杆2或下頂杆16穿過，對應於鍛件的合 適部位設置。所述上半凹模4和下半凹模18均對應設置有導正銷1和導正孔21，在上半凹模4 和下半凹模18合模時起到導向和定位作用。工作時，本實用新型的多項模鍛模具固定於壓力機上，上模座5與主滑塊連接，下 模座12與工作檯墊板13連接；工作檯墊板設置有頂出孔，用於置入下頂杆16。本實用新型的工作過程(1)根據工藝要求，選用合適形狀的40Cr鋼材料進 行下料，得到長度合適的毛坯件；(2)在加熱裝置中將毛坯件加熱至1000°C 1180°C ； (3)將毛坯件移入本實用新 型的多項模鍛模具的模膛內，毛坯靠模膛內對應於熱鍛件大頭一端放置，對毛坯件模鍛一 次成形，得到無飛邊的機匣體鍛件。圖6為採用本實用新型模具模鍛得到的某型號機匣體鍛件成品三維示意圖，圖中 鍛件大頭端22，小頭端23。實施例1 某型號機匣體鍛件的多項模鍛過程為將加熱至1100°C的40Cr圓鋼毛坯，放入下 半凹模18的模膛20內，毛坯靠模膛內對應於熱鍛件大頭一端22位置放置，上模座5及上 半凹模4隨壓力機主滑塊下行到將毛坯壓扁並與下半凹模18合攏為止，接著左、右側凸模 7和19隨側凸模滑塊8向中心移動伸入模膛內使毛坯在閉式狀態鐓擠成形至側凸模臺肩 與上、下半凹模左、右側接觸為止，上、下半凹模的溫度為200°C，模鍛成形力11000KN，模鍛結束後，左、右側凸模隨左、由側凸模滑塊向兩邊移動從模膛20中退出至原始位置，上半凹 模4隨主滑塊回程，由2、14、15、16、17組成的頂出機構從下半凹模模膛20中將鍛件頂出， 所得鍛件如圖6所示。整個多項模鍛過程均為自動操作過程。導正銷1和導正孔21用於 上、下半凹模安裝合模定位。實施例2 將加熱至1080°C的40Cr鋼圓毛坯放入到230°C的模具內鍛造成形。其餘細節與 實施例1相同。
權利要求1.一種40Cr鋼機匣體類零件多項模鍛模具，其特徵在於包括上半凹模(4)、下半凹模 (18)、左側凸模(7)、右側凸模(19)、支撐模架以及在脫模時將鍛件頂出的頂出機構，水平 對稱的上半凹模(4)與下半凹模(18)具有凸形截面，為水平對稱分模結構；左側凸模(7)與 右側凸模(19)具有凸形截面，為垂直對稱；上半凹模(4)、下半凹模(18)與左側凸模(7)和 右側凸模(19)對應部位設置有型槽，該型槽用於成形鍛件兩側凸臺；上半凹模(4)、下半凹 模(18)、左側凸模(7)和右側凸模(19)之間構成模膛(20)，模膛(20)與預先設計好的機匣 體熱鍛件形狀和尺寸相同；上半凹模(4)與支撐模架的上模座(5)連接，上模座(5)帶動上半凹模(4)上下移動； 下半凹模(18)設置在支撐模架的下模座(12)上；左側凸模(7)連接在左側凸模滑塊(8)上，右側凸模(19)連接在右側凸模滑塊(25)上； 左側凸模滑塊(8)、右側凸模滑塊(25)分別帶動左側凸模(7)、右側凸模(19)橫向移動。
2.根據權利要求1所述的多項模鍛模具，其特徵在於所述上半凹模(4)對應於左側凸 模(7)、右側凸模(19)的前後兩端均設有3° 5°的拔模斜面(24)，下半凹模(18)對應於 左側凸模(7)、右側凸模(19)的前後兩端均設有Γ 3°的拔模斜面。
3.根據權利要求1或2所述的多項模鍛模具，其特徵在於所述的的頂出機構，由直 接與鍛件接觸的上頂杆(2)、頂出器墊板(14)、下頂出器墊板(15)、下頂杆(16)及下頂出器 (17)構成，上頂杆(2)是若干根，上頂杆(2)的下端設置在頂出器墊板(14)上，頂出器墊板 (14)內設置下頂出器(17)，頂出器(17)的下端與下頂杆(16)的上端接觸；下半凹模(18) 和下模座(12 )內都設置有頂出孔，方便上頂杆(2 )或下頂杆(16 )穿過。
4.根據權利要求2或3所述的多項模鍛模具，其特徵在於所述上半凹模(4)和下半凹 模(18)均對應設置有導正銷(1)和導正孔(21)。
專利摘要本實用新型公開了40Cr鋼機匣體類零件的多項模鍛模具，包括左、右側凸模、上、下半凹模、左右側凸模、以及由上、下模座組成的模架、以及在脫模時將鍛件頂出的頂出機構，水平對稱的上半凹模與下半凹模具有凸形截面，為水平對稱分模結構；左側凸模與右側凸模具有凸形截面，為垂直對稱；上半凹模、下半凹模與左側凸模和右側凸模對應部位設置有型槽，該型槽用於成形鍛件兩側凸臺；上半凹模、下半凹模、左側凸模和右側凸模構成模膛，所述模膛與預先設計好的機匣體熱鍛件形狀和尺寸相同。本實用新型模具結構簡單，製造、安裝和使用方便，工作可靠；可大大減少鍛件同模膛的摩擦阻力，顯著提高模具壽命，提高鍛件表面質量，材料利用率大，能一次成形、無需預鍛。
文檔編號B21K1/26GK201862725SQ20102063381
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者周志明, 唐麗文, 羅榮, 胡俊德, 胡 治, 胡洋, 範青松, 雷彬彬 申請人:重慶理工大學