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CN116274818A - 一种模锻件局部成形模具及成形工艺 - Google Patents

一种模锻件局部成形模具及成形工艺 Download PDF

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CN116274818A CN202310240271.3A CN202310240271A CN116274818A CN 116274818 A CN116274818 A CN 116274818A CN 202310240271 A CN202310240271 A CN 202310240271A CN 116274818 A CN116274818 A CN 116274818A
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阮发林
朱林
杨艺林
张立虎
马国强
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Abstract

本发明公开了一种模锻件局部成形工艺，通过将锻件分成数个成形区依次成形，将加热后的坯料放置在安装好的锻造模具的中间区域先锻造成形，确保坯料局部成形效果稳定，模具回程更换并加装部分锻造模具组件后，重新对坯料进行二次锻造加工，使得坯料自中间向外侧逐步成形，直至整个锻件成形，确保锻件局部成形的稳定性，保证坯料能够在吨位较小的普通模锻设备上少量火次成形出充分变形、组织性能优良、批次稳定性好的大型模锻件，确保局部成形工艺实现简单，操作难度低，便于实现，对工作人员要求不高。

Description

一种模锻件局部成形模具及成形工艺
技术领域
本发明属于模锻工艺技术领域，具体涉及一种模锻件局部成形模具及成形工艺。
背景技术
在装备轻量化、大载重的背景下，很多关键部件被设计成一个整体的零件，导致此类零件尺寸平面越来越大、厚度尺寸越来越小同时结构越来越复杂。此类零件的工作环境恶劣、疲劳寿命指标高，要求零件的流线保持完整。该类零件的毛坯大都由强度高的材料采用模锻方法制造。
现有技术存在以下问题：
1、采用吨位足够大的模锻设备制造锻件时，设备投资大，锻件成本高；且模具在极大的压力下工作，导致其易发生磨损、塌模等缺陷，寿命低；
2、采用成形力50～80％的模锻设备制造锻件时，锻件随着火次的增多变形量越来越小且批次间不均匀，锻件批次质量一致性差、废品概率高；每火次成形最终阶段模具均在设备的极限压力下工作，模具寿命较低；
3、若采用专用的局部模锻成形设备进行锻件局部成形，专用的局部模锻成形设备技术尚不成熟、投资巨大、维护成本高，锻件成本极高；且生产工艺和模具复杂，对工艺设计人员要求高。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种模锻件局部成形模具，具有模锻件成形效果好、组织性能优良和生产成本低的特点。
本发明还提供了一种模锻件局部成形工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模锻件局部成形模具，包括下模套，所述下模套的内部对称设置有氮气弹簧，氮气弹簧的上端设置有下模芯，下模芯的上端设置有第一成形区上模，第一成形区上模的底端一侧设置有左镶块一，第一成形区上模的底端另一侧设置有右镶块一，第一成形区上模的一侧设置有左上模安装板，左上模安装板的底端设置有第二成形区左上模，第二成形区左上模和左上模安装板之间设置有左螺栓，左上模安装板的内部设置有左定位销，第一成形区上模的另一侧设置有右上模安装板，右上模安装板的底端设置有第二成形区右上模，第二成形区右上模和右上模安装板之间设置有右螺栓，右上模安装板的内部设置有右定位销。
在本发明中进一步的；所述第一成形区上模的底端一侧还可设置有左镶块二，第一成形区上模的底端另一侧可设置有右镶块二。
在本发明中进一步的；所述第二成形区左上模和左上模安装板之间可设置有左垫板，第二成形区右上模和右上模安装板之间可设置有右垫板。
在本发明中进一步的；所述第一成形区上模包括第一成形区上模本体、燕尾槽和上模型腔，其中，第一成形区上模本体的底端中间设置有上模型腔，第一成形区上模本体的底端两侧对称设置有燕尾槽。
在本发明中进一步的；所述左镶块一包括燕尾块、镶块本体、镶块工艺斜面和镶块型腔，其中，镶块本体的顶端设置有燕尾块，镶块本体的底端一侧设置有镶块工艺斜面，镶块本体的底端另一侧设置有镶块型腔，左镶块一的结构与右镶块一的结构相同。
在本发明中进一步的；所述初加工锻件包括胚料第二成形区、锻件第一成形区和锻件工艺斜面，其中，锻件第一成形区的两侧对称设置有胚料第二成形区，胚料第二成形区和锻件第一成形区之间设置有锻件工艺斜面。
在本发明中进一步的；所述左镶块二和右镶块二的底端全部设置为镶块型腔。
一种模锻件局部成形工艺，包括以下步骤：
①分别将左镶块一和右镶块一沿第一成形区上模内部的燕尾槽滑动安装，使得局部成形模具组装为第一状态，然后将局部成形模具预热至工艺所需温度，再将按工艺要求加热的锻件坯料出炉并包覆耐高温保温材料后放置在下模芯的上端；
②局部成形模具第一状态合模对锻件坯料进行挤压直至下模芯与下模套贴合，合模过程中，第一成形区上模、左镶块一和右镶块一紧贴在锻件坯料的中间部位使其局部成形为锻件第一成形区，同时由于第二成形区左上模和第二成形区右上模处于自由滑动状态，在接触锻件坯料时受阻力沿定位销向上移动，并与左上模安装板和右上模安装板的底端贴合，因此锻件坯料只在第一成形区发生形变，此时锻件坯料经过初加工后为初加工锻件；
③局部成形模具分模不再对初加工锻件进行加工，然后将左镶块一和右镶块一拆下并在对应位置分别安装左镶块二和右镶块二，同时将左垫板插入第二成形区左上模和左上模安装板之间并固定，将右垫板插入第二成形区右上模和右上模安装板之间并固定，此时模具组装为第二状态；
④局部成形模具第二状态合模对初加工锻件进行成形加工，第二成形区左上模和第二成形区右上模的底端抵接在胚料第二成形区的上端，当下模芯与下模套贴合时，锻件第一成形区与第一成形区上模的内部贴合不再发生形变，而胚料第二成形区则受压发生形变，同时锻件工艺斜面受到左镶块二和右镶块二挤压发生变形，在分模后即可得到成形锻件；
⑤当锻件所需成形区多于两个时，除最外侧成形区上模无镶块其他成形区上模均有两种镶块，一种带工艺斜面、一种不带，坯料成形出带第一成形区、第二成形区的锻件，且第二成形区与外侧坯料呈工艺斜面，然后重复步骤①～④直至成形出完整的锻件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过将锻件和模具分成数个成形区，将加热后的坯料放置在安装好的锻造模具中间区域先成形，模具回程后更换部分锻造模具组件后自中间向外侧逐步成形，直至整个锻件成形，能够在吨位较小的普通模锻设备上少量火次成形出充分变形、组织性能优良、批次稳定性好的大型模锻件，设备的使用成本低，工作效率高，同时模具使用寿命长，使用强度高，不易损坏。
附图说明
图1为本发明的局部成形模具第一状态示意图；
图2为本发明的局部成形模具第一状态合模示意图；
图3为本发明的初加工后锻件结构示意图；
图4为本发明的初加工后锻件结构俯视图；
图5为本发明的局部成形模具第二状态示意图；
图6为本发明的局部成形模具第二状态分模示意图；
图7为本发明的局部成形模具第二状态合模示意图；
图8为本发明的成形锻件结构示意图；
图9为本发明的第一成形区上模结构示意图；
图10为本发明的第一成形区上模结构仰视图；
图11为本发明的左镶块一结构示意图；
图12为本发明的左镶块一结构仰视图。
图中：1、第一成形区上模；110、第一成形区上模本体；120、燕尾槽；130、上模型腔；2、第二成形区左上模；3、第二成形区右上模；4、左上模安装板；5、右上模安装板；6、左螺栓；7、右螺栓；8、左定位销；9、右定位销；10、左镶块一；101、燕尾块；102、镶块本体；103、镶块工艺斜面；104、镶块型腔；11、右镶块一；12、左镶块二；13、右镶块二；14、下模套；15、下模芯；16、氮气弹簧；17、左垫板；18、右垫板；19、初加工锻件；191、胚料第二成形区；192、锻件第一成形区；193、锻件工艺斜面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-12，本发明提供以下技术方案：一种模锻件局部成形模具，包括下模套14，下模套14的内部对称设置有氮气弹簧16，氮气弹簧16的上端设置有下模芯15，下模芯15的上端设置有第一成形区上模1，第一成形区上模1的底端一侧设置有左镶块一10，第一成形区上模1的底端另一侧设置有右镶块一11，第一成形区上模1的一侧设置有左上模安装板4，左上模安装板4的底端设置有第二成形区左上模2，第二成形区左上模2和左上模安装板4之间设置有左螺栓6，左上模安装板4的内部设置有左定位销8，第一成形区上模1的另一侧设置有右上模安装板5，右上模安装板5的底端设置有第二成形区右上模3，第二成形区右上模3和右上模安装板5之间设置有右螺栓7，右上模安装板5的内部设置有右定位销9。
具体的，第一成形区上模1的底端一侧还可设置有左镶块二12，第一成形区上模1的底端另一侧可设置有右镶块二13。
通过采用上述技术方案，提高锻件二次成形的质量，保证加工效果，提高产品合格率。
具体的，第二成形区左上模2和左上模安装板4之间可设置有左垫板17，第二成形区右上模3和右上模安装板5之间可设置有右垫板18。
通过采用上述技术方案，确保第二成形区左上模2和第二成形区右上模3安装稳定牢固，提高锻件成形的稳定性。
具体的，第一成形区上模1包括第一成形区上模本体110、燕尾槽120和上模型腔130，其中，第一成形区上模本体110的底端中间设置有上模型腔130，第一成形区上模本体110的底端两侧对称设置有燕尾槽120。
通过采用上述技术方案，保证左镶块一10、右镶块一11、左镶块二12和右镶块二13安装办结，确保锻件初加工的成形效果。
具体的，左镶块一10包括燕尾块101、镶块本体102、镶块工艺斜面103和镶块型腔104，其中，镶块本体102的顶端设置有燕尾块101，镶块本体102的底端一侧设置有镶块工艺斜面103，镶块本体102的底端另一侧设置有镶块型腔104，左镶块一10的结构与右镶块一11的结构相同。
通过采用上述技术方案，保证初加工锻件19过度平滑，提高二次加工的质量。
具体的，初加工锻件19包括胚料第二成形区191、锻件第一成形区192和锻件工艺斜面193，其中，锻件第一成形区192的两侧对称设置有胚料第二成形区191，胚料第二成形区191和锻件第一成形区192之间设置有锻件工艺斜面193。
通过采用上述技术方案，可便捷的对锻件胚料进行分区加工，提高局部成形质量。
具体的，左镶块二12和右镶块二13的底端全部设置为镶块型腔104。
通过采用上述技术方案，提高初加工锻件19二次加工的成形效果。
本发明的工作原理及使用流程：本发明对锻件局部成形时，先分别将左镶块一10和右镶块一11沿第一成形区上模1内部的燕尾槽120滑动安装，使得局部成形模具组装为第一状态，然后将局部成形模具预热至工艺所需温度，再将按工艺要求加热的锻件坯料出炉并包覆耐高温保温材料后放置在下模芯15的上端；
局部成形模具第一状态合模对锻件坯料进行挤压直至下模芯15与下模套14贴合，合模过程中，第一成形区上模1、左镶块一10和右镶块一11紧贴在锻件坯料的中间部位使其局部成形为锻件第一成形区192，同时由于第二成形区左上模2和第二成形区右上模3处于自由滑动状态，在接触锻件坯料时受阻力沿定位销向上移动，并与左上模安装板4和右上模安装板5的底端贴合，因此锻件坯料只在第一成形区发生形变，此时锻件坯料经过初加工后为初加工锻件19；
局部成形模具分模不再对初加工锻件19进行加工，然后将左镶块一10和右镶块一11拆下并在对应位置分别安装左镶块二12和右镶块二13，同时将左垫板17插入第二成形区左上模2和左上模安装板4之间并固定，将右垫板18插入第二成形区右上模3和右上模安装板5之间并固定，此时模具组装为第二状态；
局部成形模具第二状态合模对初加工锻件19进行成形加工，第二成形区左上模2和第二成形区右上模3的底端抵接在胚料第二成形区191的上端，当下模芯15与下模套14贴合时，锻件第一成形区192与第一成形区上模1的内部贴合不再发生形变，而胚料第二成形区191则受压发生形变，同时锻件工艺斜面193受到左镶块二12和右镶块二13挤压发生变形，在分模后即可得到成形锻件；
当锻件所需成形区多于两个时，除最外侧成形区上模无镶块其他成形区上模均有两种镶块，一种带工艺斜面、一种不带，坯料成形出带第一成形区、第二成形区的锻件，且第二成形区与外侧坯料呈工艺斜面，然后重复步骤②～④直至成形出完整的锻件。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种模锻件局部成形模具，包括下模套，其特征在于：所述下模套的内部对称设置有氮气弹簧，氮气弹簧的上端设置有下模芯，下模芯的上端设置有第一成形区上模，第一成形区上模的底端一侧设置有左镶块一，第一成形区上模的底端另一侧设置有右镶块一，第一成形区上模的一侧设置有左上模安装板，左上模安装板的底端设置有第二成形区左上模，第二成形区左上模和左上模安装板之间设置有左螺栓，左上模安装板的内部设置有左定位销，第一成形区上模的另一侧设置有右上模安装板，右上模安装板的底端设置有第二成形区右上模，第二成形区右上模和右上模安装板之间设置有右螺栓，右上模安装板的内部设置有右定位销。
2.根据权利要求1所述的一种模锻件局部成形模具，其特征在于：所述第一成形区上模的底端一侧还可设置有左镶块二，第一成形区上模的底端另一侧可设置有右镶块二。
3.根据权利要求1所述的一种模锻件局部成形模具，其特征在于：所述第二成形区左上模和左上模安装板之间可设置有左垫板，第二成形区右上模和右上模安装板之间可设置有右垫板。
4.根据权利要求1所述的一种模锻件局部成形模具，其特征在于：所述第一成形区上模包括第一成形区上模本体、燕尾槽和上模型腔，其中，第一成形区上模本体的底端中间设置有上模型腔，第一成形区上模本体的底端两侧对称设置有燕尾槽。
5.根据权利要求1所述的一种模锻件局部成形模具，其特征在于：所述左镶块一包括燕尾块、镶块本体、镶块工艺斜面和镶块型腔，其中，镶块本体的顶端设置有燕尾块，镶块本体的底端一侧设置有镶块工艺斜面，镶块本体的底端另一侧设置有镶块型腔，左镶块一的结构与右镶块一的结构相同。
6.根据权利要求1所述的一种模锻件局部成形模具，其特征在于：所述初加工锻件包括胚料第二成形区、锻件第一成形区和锻件工艺斜面，其中，锻件第一成形区的两侧对称设置有胚料第二成形区，胚料第二成形区和锻件第一成形区之间设置有锻件工艺斜面。
7.根据权利要求1所述的一种模锻件局部成形模具，其特征在于：所述左镶块二和右镶块二的底端全部设置为镶块型腔。
8.基于权利要求1-7任意所述的一种模锻件局部成形模具的成形工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①分别将左镶块一和右镶块一沿第一成形区上模内部的燕尾槽滑动安装，使得局部成形模具组装为第一状态，然后将局部成形模具预热至工艺所需温度，再将按工艺要求加热的锻件坯料出炉并包覆耐高温保温材料后放置在下模芯的上端；
②局部成形模具第一状态合模对锻件坯料进行挤压直至下模芯与下模套贴合，合模过程中，第一成形区上模、左镶块一和右镶块一紧贴在锻件坯料的中间部位使其局部成形为锻件第一成形区，同时由于第二成形区左上模和第二成形区右上模处于自由滑动状态，在接触锻件坯料时受阻力沿定位销向上移动，并与左上模安装板和右上模安装板的底端贴合，因此锻件坯料只在第一成形区发生形变，此时锻件坯料经过初加工后为初加工锻件；
③局部成形模具分模不再对初加工锻件进行加工，然后将左镶块一和右镶块一拆下并在对应位置分别安装左镶块二和右镶块二，同时将左垫板插入第二成形区左上模和左上模安装板之间并固定，将右垫板插入第二成形区右上模和右上模安装板之间并固定，此时模具组装为第二状态；
④局部成形模具第二状态合模对初加工锻件进行成形加工，第二成形区左上模和第二成形区右上模的底端抵接在胚料第二成形区的上端，当下模芯与下模套贴合时，锻件第一成形区与第一成形区上模的内部贴合不再发生形变，而胚料第二成形区则受压发生形变，同时锻件工艺斜面受到左镶块二和右镶块二挤压发生变形，在分模后即可得到成形锻件；
⑤当锻件所需成形区多于两个时，除最外侧成形区上模无镶块其他成形区上模均有两种镶块，一种带工艺斜面、一种不带，坯料成形出带第一成形区、第二成形区的锻件，且第二成形区与外侧坯料呈工艺斜面，然后重复步骤②～④直至成形出完整的锻件。
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