CN108543823A - 一种长尺寸轴筒双向挤压成形方法及成形模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属精密锻造技术领域，特别涉及一种长尺寸轴筒双向挤压成形方法及成形模具。本发明的成型模具，成型模具包含底板，约束系统护圈、凹模、顶出系统、限速装置。限速装置和顶出系统对棒料的运行速度进行合理的控制，可有效的减少成形过程中的裂纹、夹层、折叠等失效，及有效的顶出装置提高产品质量和成品率，提高生产率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属精密锻造技术领域，特别涉及一种长尺寸轴筒双向挤压成形方法及成形模具。
背景技术
随着科学技术与工业生产的迅猛发展，以汽车工业为代表的机械工业在国内外的市场竞争日趋激烈。如何有效的提高零部件精度与性能、实现设计过程的高效率、低成本与生产工艺的环保低能耗已成为制造业提高市场竞争力的重要途径。随着市场需求的改变，传统切削工艺以及铸造工艺已难以满足现代生产需要。锻造技术是利用锻造压力机对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，通过锻造可以消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化组织结构；同时由于保存了金属流线的完整性，因此锻件的机械性能和使用寿命一般优于同材料的铸件。而在钢的再结晶温度以下且高于常温进行的温锻工艺对于提高锻件的精度和质量更加有效，不会像冷锻工艺需要很大的成形力，一般适用于对质量和精度要求较高部件的锻造成型。但是，即使是采用这样的工艺，对于某些零件的精密锻造加工仍会出现问题，如对于一种长尺寸的轴筒，其总长一般在270mm以上，轴筒壁厚一般在12mm左右，对于这种长尺寸轴筒类的锻造加工，采用目前的温锻工艺进行锻造时，由于凸模下行的行程长且下压的速度不易控制，极易造成工件产生裂纹、夹层、折叠等缺陷，既降低生产效率又增加生产成本。
因此，为了提高此类锻件的质量，需要对现有的生产设备及工艺进行改善，设计一种锻件质量更高、生产效率更高的锻造加工工艺及设备。
发明内容
针对现有锻造加工工艺中出现的问题，本发明的目的是提供一种长尺寸轴筒类零件双向挤压成形方法及成形模具，可以大幅提高尺寸较长壁厚较薄的轴筒类零件的产品质量，提高生产效率，降低生产成本。
为达到本发明的目的，本发明的一种长尺寸轴筒双向挤压成形模具，成型模具包含底板，约束系统护圈、凹模、顶出系统、限速装置；所述凹模由模套、上部凹模模芯、下部凹模模芯组成；顶出系统由顶出系统顶板、顶出系统底板、顶出系统顶杆组成，限速装置由导向柱、限速弹簧组成；底板上设有约束系统护圈，约束系统护圈上设有模套，模套内设有上部凹模模芯，约束系统护圈内设有下部凹模模芯和顶出系统，下部凹模模芯位于顶出系统上方，顶出系统安装在底板上，凹模的上部凹模模芯、下部凹模模芯设有顶出系统的导向槽，导向柱伸入导向槽内，导向柱下端穿过顶出系统顶板伸入顶出系统内固定在顶出系统底板，顶出系统内的导向柱部分安装有限速弹簧，凹模的凹模模芯中间开有型腔，顶出系统顶杆位于顶出系统顶板上，穿过下部凹模模芯伸入型腔内；顶出系统顶板下方设有顶杆。
进一步地，下部凹模模芯通过台阶安装在约束系统护圈内；上部凹模模芯通过台阶安装在模套内；上部凹模模芯与下部凹模模芯通过导向柱连接。
根据本发明的另一个目的，本发明一种长尺寸轴筒双向挤压成形方法，通过以下步骤实现：第一步，下料，将棒材原料锯成待加工坯料、抛丸及进行表面处理；第二步，镦粗，将处理完成的坯料加热至预定温度后镦粗；第三步，挤压成形，将镦粗后的材料放入成型模具中进行第一次反挤，随后对另一端进行第二次反挤成形；第四步，去搭，将经过两次反挤成形的轴筒中间剩余材料去除；第五步，精整，对去搭后的轴筒进行精整，保证零件的精度及表面质量。
所述第一步中，表面处理是使用直径在0.5-1.8mm的铸丸对原材料表面进行抛丸处理8-12min。
所述第二步中，加热至预定温度是指：采用频率500Hz-20kHz中频感应加热将棒料加热至650-800℃。
所述第三步中，反挤压的长度范围是130-170mm。
所述第三步中，成形模具设有配套的限速装置和顶出系统的行程范围为30-100mm。
本发明的一种长尺寸轴筒双向挤压成形方法及成形模具，对长尺寸轴筒进行双向挤压成形，避免由于一次挤压行程过长导致的产品失效。传统的锻压模具及顶出装置，不适用于长轴锻件的生产，会出现大量的锻造缺陷及顶不出的情况。本发明的成型模具，限速装置和顶出系统对棒料的运行速度进行合理的控制，可有效的减少成形过程中的裂纹、夹层、折叠等失效，及有效的顶出装置提高产品质量和成品率，提高生产率，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的特征和优点，下面将结合实例和附图对本发明进行详细描述：
图1所示为待加工零件长尺寸轴筒的结构示意图。
图2所示为本发明的长尺寸轴筒双向挤压成形方法及成形模具的模具示意图。
图3所示为本发明的长尺寸轴筒双向挤压成形方法及成形模具的成形方法工序示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明的具体实施方式做详细的说明，但本发明不应仅限于此实例。
本实例加工的是如图1所示，材料为45号钢长度为295mm的、壁厚为11mm的长轴筒。
本实例如图2所示，是一种长尺寸轴筒双向挤压成形模具的结构示意图，包括底板1、约束系统护圈2、下部凹模模芯3、顶出系统顶杆4、上部凹模模芯5、模套6、导向柱7和9、8型腔、顶出系统顶板10、限速弹簧11、顶出系统底板12、顶杆13。底板1上方设有约束系统护圈2，约束系统护圈2内设有通过台阶安装在约束系统护圈2内的下部凹模模芯3、顶出系统顶板10、顶出系统底板12；顶出系统顶板10上设有顶出系统顶杆4，顶出系统顶板10下方设有顶杆13，在顶出系统顶板10与顶出系统底板12之间设有限速弹簧11通过导向柱7和9连接。约束系统护圈2上方设有模套6，模套6内设有通过台阶安装在模套6内的上部凹模模芯5。上部凹模模芯5与下部凹模模芯3通过导向柱7和9连接。
结合图3所示的本发明的长尺寸轴筒内双向挤压成形方法工序示意图及上述的成形模具的结构介绍，本发明的一种长尺寸轴筒双向挤压成形工艺步骤如下：
(1)下料，将棒材原料锯成待加工胚料、使用直径在0.5-1.8mm的铸丸对原材料表面进行抛丸处理8-12min。
(2)镦粗，对步骤(1)中的经表面处理的棒料，用频率500Hz-20kHz的中频感应加热将棒料加热至650-800℃，并进行镦粗。
(3)第一次挤压成形，将步骤(2)镦粗后的棒料放入成形模具型腔中进行第一次反挤成形挤压行程140mm；使用顶出系统顶出棒料，顶杆行程50mm。
(4)第二次挤压成形，将步骤(3)棒料翻转冲压方向放入成形模具型腔中进行第二次挤压成形，行程140mm，并由顶出系统顶出，顶杆行程70mm。
(5)去搭，将步骤(4)经过两次反挤成形的轴筒，使用冲头冲压去除中间剩余材料。
(6)精整，对去搭后的轴筒进行精整，保证零件的性能及表面质量。至此本方法的工艺步骤全部完成，如图3所示。
本发明所述的成形工艺，在挤压成形前，通过限速弹簧来限制棒料下压的速度，在锻压过程中凹模型腔内的胚料进行反挤压成形时，限速装置的顶出系统顶杆与棒料的底部接触，通过安装在导向柱上的限速弹簧的弹力对棒料的下行走、速度进行控制，避免由于运行速度过快导致反挤过程中出现裂纹、夹层、折叠等缺陷。
Claims (7)
1.一种长尺寸轴筒双向挤压成形模具，其特征在于：所述成形模具包含底板，约束系统护圈、凹模、顶出系统、限速装置；所述凹模由模套、上部凹模模芯、下部凹模模芯组成；顶出系统由顶出系统顶板、顶出系统底板、顶出系统顶杆组成，限速装置由导向柱、限速弹簧组成；底板上设有约束系统护圈，约束系统护圈上设有模套，模套内设有上部凹模模芯，约束系统护圈内设有下部凹模模芯和顶出系统，下部凹模模芯位于顶出系统上方，顶出系统安装在底板上，凹模的上部凹模模芯、下部凹模模芯设有顶出系统的导向槽，导向柱伸入导向槽内，导向柱下端穿过顶出系统顶板伸入顶出系统内固定在顶出系统底板，顶出系统内的导向柱部分安装有限速弹簧，凹模的凹模模芯中间开有型腔，顶出系统顶杆位于顶出系统顶板上，穿过下部凹模模芯伸入型腔内；顶出系统顶板下方设有顶杆；限速装置和顶出系统对棒料的运行速度进行合理的控制，能够减少成形过程中的裂纹、夹层、折叠，有效的顶出装置以提高产品质量和成品率，提高生产率，降低生产成本。
2.如权利要求1所述的一种长尺寸轴筒双向挤压成形模具，其特征在于：下部凹模模芯通过台阶安装在约束系统护圈内；上部凹模模芯通过台阶安装在模套内；上部凹模模芯与下部凹模模芯通过导向柱连接。
3.使用如权利要求1所述成形模具进行成形的方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步，下料，将棒材原料锯成待加工坯料、抛丸及进行表面处理；第二步，镦粗，将处理完成的坯料加热至预定温度后镦粗；第三步，挤压成形，将镦粗后的材料放入成型模具中进行第一次反挤，随后对另一端进行第二次反挤成形；第四步，去搭，将经过两次反挤成形的轴筒中间剩余材料去除；第五步，精整，对去搭后的轴筒进行精整，保证零件的精度及表面质量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一步中，表面处理是使用直径在0.5-1.8mm的铸丸对原材料表面进行抛丸处理8-12min。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二步中，加热至预定温度是指：采用频率500Hz-20kHz中频感应加热将棒料加热至650-800℃。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第三步中，反挤压的长度范围是130-170mm。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第三步中，成形模具设有配套的限速装置和顶出系统的行程范围为30-100mm。
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