CN201366480Y - 一种半闭式预成形锻压模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半闭式预成形锻压模具，沿所述的型腔(3)之外的周边、在上模(1)与下模(2)的结合面上，设阻力台(4)。采用上述技术方案，增加了成形能力，达到充满型腔的目的，有利于复杂锻件；提高锻件的精度；节约了原材料；提高模具寿命；克服了传统闭式预成形的变形功大、对模具强度要求高、下料精度(重量)要求严格缺点，采用半闭式的预成形工艺，多余金属可以跃过阻力台，流向仓部。

Description

一种半闭式预成形锻压模具

技术领域

本实用新型属于金属材料热加工的技术领域，涉及金属材料的塑性成形加工技术，更具体地说，本实用新型涉及一种半闭式预成形锻压模具。

背景技术

目前，随着汽车工业的飞速发展，与之配套的汽车零部件锻压行业也在相应快速增长。由于CAD/CAM/CAE技术的推广和应用，使锻件形状开始趋于复杂化，精度也越来越高。但是由于近年来钢材价格的不断飙升，企业的制造成本越来越高，因此，如何有效地提高产品的材料利用率是降低成本的关键，而材料利用率的高低与锻压生产中的预成形的好坏密切相关。

在传统的开式模锻工艺中，特别是对于热模锻压力机，在预成形的过程中不可能有效地阻止多余金属向飞边仓部流动。为了控制金属流动，多采用阻力沟，如图1所示的结构形式；或采用阻力筋，如图2所示的结构形式。

这两种传统开式模锻的预成形模具的阻料结构，除阻力筋可以对微小的冲不满时可以起点作用外，另外一种阻力沟的作用是微乎其微的。这两种设计都不能有效提高材料利用率。

相对于开式预成形而言，闭式预成形一般是指在制坯、预锻工位上的预成形，全部或部分封闭模具型腔，强迫金属向模具深、长、窄部分流动，达到充满型腔的目的，强化了阻力作用。因此，闭式成形主要目的是控制金属向难于充满的部位流动，以达到合理分配金属的目的。对于热模锻压力机来说，采用挤压工艺较为困难。传统的闭式模锻工艺没有得到大范围的推广应用，主要因为以下几个方面的原因：

1、下料精度(重量)要求较高。金属过多会使变形功急剧增加，模具寿命下降；而如果下料小，则难以充满；

2、模具强度要求较高，导致模具的造价上升；

3、必须有顶料机构，且有高位延时，否则难以脱模。

综上所述的几个原因，传统的闭式模锻工艺虽然可以提高材料利用率，但始终没有大量应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种半闭式预成形锻压模具，其目的是结合开式模锻与闭式模锻的优点，既提高了金属填充能力，又能容纳多余金属、改善模具的受力状况。

本实用新型是利用了传统闭式模锻的挤压原理，继承了部分传统闭式模锻控制金属能力强的特点，又结合了开式模锻能容纳多余金属的优点，而摸索出的一种半闭式预成形工艺。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型所提供的这种半闭式预成形锻压模具，包括上模、下模及由所述的上模和下模构成的型腔，沿所述的型腔之外的周边、在所述的上模与下模的结合面上，设阻力台，所述的阻力台的结构为：在所述的锻压模具的铅垂剖面上，所述的上模和下模的结合面，从型腔向外，为一个向上的转折结构，使得上模形成向下的凸起，下模形成向上的凸起；所述的阻力台上的上模的凸起和下模的两个凸起的相对的两个侧面，形成拔模斜度；所述的阻力台上的上模的凸起和下模的凸起的相对的侧面之间，设有一个间隙。

为使本实用新型更加完善，还进一步提出了以下更为详尽和具体的技术方案，以获得最佳的实用效果，更好地实现发明目的，并提高本实用新型的新颖性和创造性：

所述的型腔为回转体零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为整体半闭式预成形结构，即所述的阻力台是沿着所述的型腔的整个沿口的外周设置。

所述的型腔为叉形零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台是沿着所述的型腔除叉形两侧以外的沿口的外周设置。

所述的型腔为十字轴零件的形状，其中三个轴头较细，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台是沿着所述的型腔除三个较细的轴头以外的沿口的外周设置。

所述的型腔为长轴类零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台是沿着所述的型腔除细长轴两个端头以外的沿口的外周设置。

所述的型腔为中间有局部突起的轴类零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台是沿着所述的型腔中间有局部凸起部位的沿口的外周设置。

本实用新型采用上述技术方案，较开式预成形增加了成形能力，强迫金属向模具深、长、窄部分流动，达到充满型腔的目的，有利于复杂锻件，特别是高筋类、尖细类、凸台类、长枝叉类及部分长轴类锻件的成形；提高锻件的精度，因为半封闭的阻力台，起到了导向的作用，预成形毛坯精度提高，减小了由于预成形件的错差给终锻造成的影响；节约了原材料，半闭式预成形工艺，可以有效地限制金属向飞边仓部流动，减小飞边宽度、厚度，从而达到节约材料的目的；提高模具寿命，对于难于成形的复杂锻件，用开式预成形，一般材料利用率都偏低，这类锻件的模具失效主要原因是由于材料过多造成模具磨损严重而失效，合理设计半闭式预成形的挤压形式，减少预成形中的原材料，可以不同程度地提高终锻模具或预锻模的使用寿命；克服了传统闭式预成形的变形功大、对模具强度要求高、下料精度(重量)要求严格缺点，采用半闭式的预成形工艺，多余金属可以跃过阻力台，流向仓部。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本说明书背景技术涉及的开式模锻中的阻力沟结构示意图；

图2为本说明书背景技术涉及的开式模锻中的阻力筋结构示意图；

图3为本实用新型中的阻力台结构示意图；

图4为本实用新型中的整体半闭式预成形锻压模具结构示意图；

图5为本实用新型中的整体半闭式预成形锻压模具另一种结构示意图；

图6为本实用新型中所述三轴形零件所采用的局部半闭式预成形锻压模具的结构示意图；

图7为图6所示结构的俯视图；

图8为图6所示结构的左视图；

图9为本实用新型中适用局部半闭式预成形锻压模具的叉形零件示意图；

图10为用于图6所示模具的三轴形零件结构示意图；

图11为本实用新型中用于十字轴的局部半闭式预成形锻压模具的结构示意图；

图12为图11所示结构的A向示意图。

图中标记为：

1、上模，2、下模，3、型腔，4、阻力台，5、上模阻力台，6、下模阻力台。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图3至图11所表达的本实用新型的结构，是一种半闭式预成形锻压模具，所述的锻压模具包括上模1、下模2及由所述的上模1和下模2构成的型腔3，安装所述的半闭式预成形锻压模具的热模锻压力机床的规格型号为T，所述的T以压力单位标定，按规定标称压力为MN，即兆牛顿，即过去所标称的“百吨”。

为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现结合开式模锻与闭式模锻的优点，既提高了金属填充能力，又能容纳多余金属、改善模具的受力状况的发明目的，本实用新型采取的技术方案为：

如图3所示，本实用新型所提供的这种半闭式预成形锻压模具，沿所述的型腔3之外的周边、在所述的上模1与下模2的结合面上，设阻力台4，所述的阻力台4的结构为：在所述的锻压模具的铅垂剖面上，所述的上模1和下模2的结合面，从型腔3向外，为一个向上的转折结构，使得上模1形成向下的凸起，下模2形成向上的凸起；所述的阻力台4上的上模1的凸起和下模2的两个凸起的相对的两个侧面，形成拔模斜度；所述的阻力台4上的上模1的凸起和下模2的凸起的相对的侧面之间，设有一个间隙。

本实用新型是利用了传统闭式模锻的挤压原理，继承了部分传统闭式模锻控制金属能力强的特点，又结合了开式模锻能容纳多余金属的优点，而摸索出的一种半闭式预成形工艺。

上模1形成向下的凸起，构成上模阻力台5；下模2形成向上的凸起，构成下模阻力台6。上模阻力台5和下模阻力台6结合在一起构成阻力台4的总体结构。

半闭式预成形工艺及模具设计要求：在设计半闭式模锻工艺时，首先要确定半闭式预成形是放在预锻模上还是设计在制坯模上。一般情况下，对于有长轴的锻件，半闭式预成形可以放在预锻工步上，对于复杂的支叉类，最好放在制坯工步上。

然后再根据锻件的不同形状，来确定用局部半闭式预成形还是用整体的半闭式模锻。对于回转体及长宽比不大的复杂类锻件，一般要用整体半闭式预成形，而对于长轴类，或支叉类的锻件可以采用局部半闭式工艺。

采用上述技术方案，具有以下优点：

1、较开式预成形增加了成形能力，强迫金属向模具深、长、窄部分流动，达到充满型腔的目的，有利于复杂锻件，特别是高筋类、尖细类、凸台类、长枝叉类及部分长轴类锻件的成形；

2、提高锻件的精度，因为半封闭的阻力台，起到了导向的作用，预成形毛坯精度提高，减小了由于预成形件的错差给终锻造成的影响；

3、节约了原材料，半闭式预成形工艺，可以有效地限制金属向飞边仓部流动，减小飞边宽度、厚度，从而达到节约材料的目的；

4、提高模具寿命，对于难于成形的复杂锻件，用开式预成形，一般材料利用率都偏低，这类锻件的模具失效主要原因是由于材料过多造成模具磨损严重而失效，合理设计半闭式预成形的挤压形式，减少预成形中的原材料，可以不同程度地提高终锻模具或预锻模的使用寿命；

5、克服了传统闭式预成形的变形功大、对模具强度要求高、下料精度(重量)要求严格缺点，采用半闭式的预成形工艺，多余金属可以跃过阻力台，流向仓部。

下面是本实用新型的具体实施示例，供本领域的技术人员在实施本实用新型时参考和选用：

实施例一：

如图3所示：

所述的阻力台拔模斜度为α；

所述的间隙为δ；

在所述的锻压模具的铅垂剖面上，所述的上模1和下模2的两个凸起在水平方向上的总宽度为所述的阻力台4的桥部宽度，所述的桥部宽度为B；

所述的下模2向上的凸起的高度，为下模阻力台高度，所述的下模阻力台高度为H¹；

本实用新型所述的上模1上凸台的底端面到下模2上凸台的顶端面在铅垂方向上的距离为桥部厚度，所述的桥部厚度为h；

本实用新型所述的下模2上凸台的顶部与上模1之间在铅垂方向，形成仓部深度，所述的仓部深度为H²；

R¹为型腔在分型面处的过渡圆角；

R²、R³为阻力台处的过渡圆角。

阻力台的具体设计可以参照表1。

表1：阻力台设计参考尺寸

实施例二：

根据闭式预成形的模具结构不同，半闭式预成形的主要有两种形式：整体半闭式预成形、局部半闭式预成形。

对于整体半闭式预成形，主要适用于回转体类锻件，及类回转体类，如轮毂、齿轮、长宽比不大的转向节(立锻)等等；

本实用新型所述的型腔3为回转体零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为整体半闭式预成形结构，即所述的阻力台4是沿着所述的型腔3的整个沿口的外周设置。

对于整体半闭式预成形，主要适用于回转体类锻件，及类回转体类，如轮毂、齿轮、长宽比不大的转向节(立锻)等等。

本实施示例参见图4和图5。

实施例三：

对于长轴类、十字轴类，以及部分曲轴类锻件，可以采用局部半闭式预成形工艺。

本实用新型所述的型腔3为叉形零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台4是沿着所述的型腔3除叉形两侧以外的沿口的外周设置。

其主要目的是减小金属流动阻力，降低变形功和锻造力，容纳多余金属，同时也防止了端头折纹的产生。

在二轴突缘的设计中，关键在于如何向两侧分料，且不使金属横向流动，造成过多浪费。此锻件的叉口内部结构较为复杂，有深而窄的筋，如果直接在预锻当中采用半闭式成形，极易产生金属回流造成折叠。所以在工艺设计中，采用了在制坯工步使用半闭式预成形的工艺方案，预先将金属分配到纵向方向，实践证明这种工艺方法是有效的。

参见图6至图10。

实施例四：

如图11和图12所示，本实用新型所述的型腔3为十字轴零件的形状，其中三个轴头较细，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台4是沿着所述的型腔3除三个较细的轴头以外的沿口的外周设置。

其目的与实施例三相同。

三销轴是属于十字轴类零件，在以前的工艺中，因在三个细轴处折纹的折纹造成报废的比例约为5％左右，材料利用率也只有70％左右。通过采用半闭式预锻工艺(，不但解决了折纹问题，而且有效地提高了材料利用率。

实施例五：

本实用新型所述的型腔3为长轴类零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台4是沿着所述的型腔3除细长轴两个端头以外的沿口的外周设置。

一般两端的半闭式设计，对拔长作用明显，聚料作用稍小一些。所以对于轴类锻件的端头部分的设计，最好是全部打开，以使金属达到自由流动状态。轴类锻件两端采用半闭式预成形可以减小原材料的长度。

实施例六：

如图5所示，本实用新型所述的型腔3为中间有局部突起的轴类零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台4是沿着所述的型腔3中间有局部凸起部位的沿口的外周设置。

对于中间有局部突起的轴类锻件，中间半闭式预成形设计，可以产生明显的聚料作用，所以可以减小原材料的截面规格。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种半闭式预成形锻压模具，包括上模(1)、下模(2)及由所述的上模(1)和下模(2)构成的型腔(3)，其特征在于：沿所述的型腔(3)之外的周边、在所述的上模(1)与下模(2)的结合面上，设阻力台(4)，所述的阻力台(4)的结构为：在所述的锻压模具的铅垂剖面上，所述的上模(1)和下模(2)的结合面，从型腔(3)向外，为一个向上的转折结构，使得上模(1)形成向下的凸起，下模(2)形成向上的凸起；所述的阻力台(4)上的上模(1)的凸起和下模(2)的两个凸起的相对的两个侧面，形成拔模斜度；所述的阻力台(4)上的上模(1)的凸起和下模(2)的凸起的相对的侧面之间，设有一个间隙。

2、按照权利要求1所述的半闭式预成形锻压模具，其特征在于：所述的型腔(3)为回转体零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为整体半闭式预成形结构，即所述的阻力台(4)是沿着所述的型腔(3)的整个沿口的外周设置。

3、按照权利要求1所述的半闭式预成形锻压模具，其特征在于：所述的型腔(3)为叉形零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台(4)是沿着所述的型腔(3)除叉形两侧以外的沿口的外周设置。

4、按照权利要求1所述的半闭式预成形锻压模具，其特征在于：所述的型腔(3)为十字轴零件的形状，其中三个轴头较细，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台(4)是沿着所述的型腔(3)除三个较细的轴头以外的沿口的外周设置。

5、按照权利要求1所述的半闭式预成形锻压模具，其特征在于：所述的型腔(3)为长轴类零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台(4)是沿着所述的型腔(3)除细长轴两个端头以外的沿口的外周设置。

6、按照权利要求1所述的半闭式预成形锻压模具，其特征在于：所述的型腔(3)为中间有局部突起的轴类零件的形状，所述的半闭式预成形锻压模具为局部半闭式预成形结构，即所述的阻力台(4)是沿着所述的型腔(3)中间有局部凸起部位的沿口的外周设置。

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