CN102814441B - 一种冷锻方法及冷挤模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷锻方法，其包括冷挤工序和成形工序，所述冷挤为通过冷挤模具对坯料进行挤压形成锻坯，所述锻坯包括具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体；所述成形工序为去除锻坯中的多余材料以得到具有内孔的零件。与现有技术相比，本发明的冷锻方法在冷挤工序中，使放于冷挤模具入料腔中的坯料的位于零件内孔的材料通过分流腔进行分流，从而形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯；然后将锻坯中的多余材料去除，从而得到具有内孔的产品零件。由于采用分流腔进行分流，使得不适合采用冷锻反挤的零件也可以采用本发明中的方法进行加工，这样，不仅可以提高生产效率，而且可以保证产品精度。

Description

一种冷锻方法及冷挤模具

【技术领域】

本发明涉及金属精密锻造领域，特别涉及一种冷锻方法及冷挤模具。

【背景技术】

在现有技术中，经常采用冷锻反挤压工艺锻造具有内孔的零件，该工艺具有加工效率高，材料损耗低等优点。请参考图1所示，其为采用现有冷锻反挤压工艺得到的零件剖面图。该零件为具有内孔的筒形圆柱体。其外圆直径为D，内孔直径为d，桶底厚度为b，侧壁厚度为t，口部缺陷为c。由于原材料的性能（比如屈服点强度，抗拉强度，伸长率等）以及反挤压模具强度的限制，因此，对适用反挤压工艺锻造该类零件的尺寸也有相应的要求。具体的，合理的尺寸要求是底厚b≥0.8t，变形量ε=d²/D²的要求范围是15%～80%，同时口部缺陷c≈0.3t。对于不符合此要求的具有内孔的零件一般采用其他效率偏低的切削加工类方法制得。但是，采用切削加工类方法制造具有内孔的零件使得材料消耗多、加工效率低，从而增加了产品成本。

因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的之一在于提供一种冷锻方法，其可以锻造多种尺寸的具有内孔的零件，并且可以提高生产效率、保证产品精度。

本发明的目的之二在于提供一种冷挤模具，其可以锻造多种尺寸的具有内孔的零件，并且可以提高生产效率、保证产品精度。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种冷锻方法，其包括冷挤和成形，所述冷挤为通过冷挤模具对坯料进行挤压形成锻坯，所述锻坯包括具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体；所述成形为去除锻坯中的多余材料以得到具有内孔的零件。

进一步的，在所述成形工序中采用切削方式切除掉所述锻坯的分流体以得到具有盲孔的柱体零件。

进一步的，在所述成形工序中采用冲裁方式将所述锻坯中的筒形柱体的内孔对应的部分去除以得到具有通孔的柱体零件。

进一步的，所述冷挤模具包括上冲头，形成有入料腔和分流腔的下模，所述上冲头的外部形状与零件的内孔相一致；所述入料腔用于容纳坯料，其形状与坯料的外形一致；所述分流腔设置于所述入料腔的底部，并通过分流腔上的分流口与入料腔的底部相通，所述分流腔与所述入料腔为同轴空腔。

进一步的，所述分流腔为圆柱体，其分流腔直径小于零件的内孔直径。

更进一步的，所述零件的内孔直径为1.05倍的分流腔直径。再进一步的，所述冷挤工序包括：将所述坯料放入下模中的入料腔内；上冲头向下运动；当上冲头完全贴合坯料时，坯料受力增加，坯料中位于内孔的材料通过入料腔底部的分流腔进行分流；当上冲头下行至最低位时，所述冷挤工序完成，形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯。

根据本发明的另一方面，本发明提出一种冷挤模具，其包括上冲头，形成有入料腔和分流腔的下模，所述上冲头的外部形状与零件的内孔相一致；所述入料腔用于容纳坯料，其形状与坯料的外形一致；所述分流腔设置于所述入料腔的底部，并通过分流腔上的分流口与入料腔的底部相通，所述分流腔与所述入料腔为同轴空腔。

进一步的，所述分流腔为圆柱体，所述零件的内孔直径为1.05倍的分流腔直径。

更进一步的，所述冷挤成形内腔工序包括：将所述圆坯料放入下模中的入料腔内；上冲头向下运动；当上冲头完全贴合坯料时，坯料受力增加，坯料中位于内孔的材料通过入料腔底部的分流腔进行分流；当上冲头下行至最低位时，所述冷挤工序完成，形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯。

与现有技术相比，本发明的冷锻方法包括冷挤工序和成形工序，其中，在冷挤工序中，使放于冷挤模具入料腔中的坯料的位于零件内孔的材料通过分流腔进行分流，从而形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯；然后将锻坯中的多余材料去除，从而得到具有内孔的产品零件。由于采用分流腔进行分流，使得不适合采用冷锻反挤的零件也可以采用本发明中的方法进行加工，这样，不仅可以提高生产效率，而且可以保证产品精度。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为采用现有冷锻反挤压工艺得到的零件剖面图；

图2为本发明锻造具有内孔的锻件的冷锻方法在一个实施例中的工艺流程图；

图3（a）为冷挤工序得到的产品形状；

图3（b）为采用切削方式切除掉图3（a）中所述锻坯的分流体以得到具有盲孔的柱体零件；

图3（c）为采用冲裁方式将图3（a）中所述锻坯中的筒形柱体的内孔对应的部分去除以得到具有通孔的柱体零件；和

图4为本发明在一个实施例中的产品形状变化过程图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明的冷锻方法包括冷挤工序和成形工序，其中，在冷挤工序中，将放于冷挤模具入料腔中的坯料的位于零件内孔的材料通过分流腔进行分流，从而形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯；然后将锻坯中的多余材料去除，从而得到具有内孔的零件。这样，不仅可以提高生产效率，而且可以保证产品精度。

请参考图2所示，其为本发明锻造具有内孔的锻件的冷锻方法在一个实施例中的工艺流程图。请参考图3所示，其为本发明在一个实施例中的产品形状变化过程图。以下结合图3具体介绍图2所示工艺流程。

所述工艺流程包括如下步骤。

步骤210、冷挤。

所述冷挤为通过冷挤模具对坯料进行挤压形成锻坯，所述锻坯包括具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体；

请参考图4所示，其为利用本发明中的冷挤模具进行冷挤工序的产品成形过程图。

图中的冷挤模具包括上冲头410，形成有入料腔422和分流腔424的下模420。

所述上冲头410的外部形状与零件（或者称为锻件）的内孔相一致。在本实施例中，上冲头410为圆柱体，其外圆直径为d1（即零件的内孔为圆柱体，内孔直径为d1）。

所述入料腔422用于容纳坯料430，其形状与坯料430的外形一致。在本实施例中，所述入料腔422的形状为圆柱体，其腔内直径为D（即坯料的形状为圆柱体，其外圆直径为D），并且D＞d1。

所述分流腔424设置于所述入料腔422的底部，并通过分流腔424上的分流口与入料腔的底部相通，所述分流腔与所述入料腔为同轴空腔。在本实施例中，所述分流腔424为圆柱体，其分流腔的腔内直径为d2，且分流腔的腔内直径d2小于零件的内孔直径d1。优选的，d1≈1.05d2。

接下来详细介绍利用冷挤模具进行冷挤的过程。

将所述坯料430放入下模中的入料腔422内；上冲头410向下运动；当上冲头410完全贴合坯料430时，坯料受力增加，由于上冲头410尺寸小于所述坯料430的外圆尺寸，在所述坯料430受力增大的情况下，所述上冲头410挤压坯料中位于零件内孔的材料，坯料中位于内孔的材料通过入料腔底部的分流腔进行分流；当上冲头410下行至最低位时，所述冷挤工序完成，形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯。

图3（a）为冷挤工序得到的产品形状，其包括具有内孔的筒形圆柱体和与筒形圆柱体底部相连的柱状分流体的锻坯。其中，锻坯中具有内孔的筒形圆柱体部分的外圆直径为D，内孔直径为d1，桶底厚度为b1，侧壁厚度为t1，口部缺陷为c1；锻坯中的柱状分流体的外圆直径为d2,并且d2略小于d1,d1≈1.05d2。

由于冷挤模具分流腔的内腔直径d2略小于零件的内孔直径d1。优选的，d1≈1.05d2。，因此，在冷挤压过程中，可以使放于入料腔522中的坯料的位于零件内孔的材料整体平移至分流腔430内，由于分流腔的内腔直径d2比零件的内孔直径d1小，使产品材料向分流腔430挤压时产生压应力，使锻坯的内孔成形时无材料撕裂缺陷。另外由于坯料中位于零件内孔的材料是平移至分流腔，可以使锻坯不会产生口部c1的塌角缺陷。

步骤220、成形。

去除锻坯中的多余材料，从而得到具有内孔的零件。

3（b）为在所述成形工序中采用切削方式切除掉图3（a）中所述锻坯的分流体以得到具有盲孔的柱体零件。该零件的外圆直径为D，内孔直径为d1，桶底厚度为b1，侧壁厚度为t1，口部缺陷为c1。

3（c）为在所述成形工序中采用冲裁方式将图3（a）中所述锻坯中筒形柱体的内孔对应的部分去除以得到具有通孔的柱体零件。

本发明的冷锻方法包括冷挤工序和成形工序，其中所述冷挤工序为通过冷挤模具对坯料进行挤压，由于冷挤模具包括入料腔422和设置于入料腔底部的分流腔，且分流腔的内腔直径d2小于零件的内孔直径d1。优选的，d1≈1.05d2。此尺寸要求是为了在冷挤压过程中，使放于入料腔422中的坯料的位于零件内孔的材料整体平移至分流腔430内，由于分流腔的内腔直径d2比零件的内孔直径d1小，使产品材料向分流腔430挤压时产生压应力，使锻坯的内孔成形时无材料撕裂缺陷。另外由于坯料中位于零件内孔的材料是平移至分流腔，可以使零件不会产生口部c的塌角缺陷。从而使本发明的冷锻方法不仅适用于锻造底厚远远小于壁厚的具有内孔的零件，而且也可以适用于变形量不在合理范围内的具有内孔的零件。

通过本发明的冷锻方法制得的具有内孔的零件（如图3（b）和图3（c）所示的零件）其口部缺陷c1≤0.05t，底厚b1可降低至2mm。变形量ε=d²/D²的要求范围是15%～80%，从而使通常采用切削加工类方法制造具有内孔的零件可以通过本发明的冷锻方法制得，这样，不仅可以提高生产效率，而且可以保证产品精度。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (6)

1.一种冷锻方法，其特征在于，其包括冷挤和成形，

所述冷挤为通过冷挤模具对坯料进行挤压形成锻坯，所述锻坯包括具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体；

所述成形为去除锻坯中的多余材料以得到具有内孔的零件，

所述冷挤模具包括上冲头，形成有入料腔和分流腔的下模，所述上冲头的外部形状与零件的内孔相一致；所述入料腔用于容纳坯料，其形状与坯料的外形一致；所述分流腔设置于所述入料腔的底部，并通过分流腔上的分流口与入料腔的底部相通，所述分流腔与所述入料腔为同轴空腔，在冷挤工序中，放于冷挤模具入料腔中的坯料的位于零件内孔的材料通过分流腔进行分流，以形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯，

在所述成形工序中采用切削方式切除掉所述锻坯的分流体以得到具有盲孔的柱体零件，或者在所述成形工序中采用冲裁方式将所述锻坯中筒形柱体的内孔对应的部分去除以得到具有通孔的柱体零件，

所述分流腔为圆柱体，其分流腔直径小于零件的内孔直径。

2.根据权利要求1所述的冷锻方法，其特征在于，所述零件的内孔直径为1.05倍的分流腔直径。

3.根据权利要求1所述的冷锻方法，其特征在于，所述冷挤工序包括：

将所述坯料放入下模中的入料腔内；

上冲头向下运动；

当上冲头完全贴合坯料时，坯料受力增加，坯料中位于内孔的材料通过入料腔底部的分流腔进行分流；

当上冲头下行至最低位时，所述冷挤工序完成，形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯。

4.一种用于权利要求1中的冷锻方法中的冷挤模具，其特征在于，其包括上冲头，形成有入料腔和分流腔的下模，

所述上冲头的外部形状与零件的内孔相一致；

所述入料腔用于容纳坯料，其形状与坯料的外形一致；

所述分流腔设置于所述入料腔的底部，并通过分流腔上的分流口与入料腔的底部相通，所述分流腔与所述入料腔为同轴空腔，

放于冷挤模具入料腔中的坯料的位于零件内孔的材料通过分流腔进行分流，以形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯，所述分流腔为圆柱体，其分流腔直径小于零件的内孔直径。

5.根据权利要求4所述的冷挤模具，其特征在于，所述分流腔为圆柱体，所述零件的内孔直径为1.05倍的分流腔直径。

6.根据权利要求4或者5所述的冷挤模具，其特征在于，所述冷挤成形内腔工序包括：

将所述坯料放入下模中的入料腔内；

上冲头向下运动；

当上冲头完全贴合坯料时，坯料受力增加，坯料中位于内孔的材料通过入料腔底部的分流腔进行分流；

当上冲头下行至最低位时，所述冷挤工序完成，形成具有内孔的筒形柱体和与筒形柱体底部相连的分流体的锻坯。