CN101633030B - 基于扩大塑性变形区锻造分模 - Google Patents

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Abstract

一种金属模锻技术领域的基于扩大塑性变形区锻造分模，包括：上模部分、下模部分、导柱和定位套筒，其中：两个定位套筒固定设置于上模部分，两个导柱固定设置于下模部分上对应定位套筒的位置。本发明以扩大塑性变形区原理为基础，合理地改变分模面位置，能够保证在减小变形力的条件下金属充满模膛，通过运用锻件阶梯式表面扩大塑性变形区并迫使金属充满模膛，提高金属利用率、降低次品率并减小金属在模膛中的变形力从而提高模具寿命。

Description

基于扩大塑性变形区锻造分模
技术领域
本发明涉及的是一种金属模锻技术领域的装置及其方法，具体是一种基于扩大塑性变形区锻造分模。
背景技术
现有技术的开式模锻工艺中，锻模模膛周边都设有飞边槽，它能够容纳多余金属，同时对上下模打靠时起到缓冲作用，另外飞边槽还能够阻止金属外流，迫使金属充满模膛。锻造模具的设计，在保证锻件所需的形状及尺寸的同时，还要满足零件在使用过程中提出的性能要求。金属在锻造时的体积变形过程剧烈化和高强度模锻材料的使用导致模锻力大大增加。由此，降低了模具寿命，给自动化生产线带来困难，同时也需要大功率锻压设备。因此，在体积模锻中，减少作用在模具上的力从而提高模具寿命，成为迫在眉睫的任务。
塑性变形力的规范按照最小阻力定律确定。这就导致了几种结果，对于自由变形，最短的垂线，最小的周长，等阻力线。为了使金属充满最难变形部分模膛，从最小阻力定律得出塑性变形区域扩大原理，能够使用如下形式变形：减小了变形力，确保模膛完全充满，必须采取在终锻时扩大塑性变形区的模具结构改进措施。换言之，如果能够使用几个结构方案的模具，为了减小变形力，应该选择使变形区最大限度接近模具难充满位置。显而易见，模具结构形状的变化引起毛坯应力状态的改变，从而，充满模膛所必须的力也发生了变化。在终锻模膛中塑性变形的重要特点——它的不均匀性和局部性。与之相关联的，在模锻时，金属自由流动有几个阶段：金属充满型腔和挤入飞边槽。金属向哪个方向流动取决于最小阻力定律。金属流向如果从最小阻力方向改变到其它任何方向，则在这个方向上停止充满模膛并形成刚性区。
经过对现有技术的检索发现，专利申请号200820060326.3，授权公告号CN201217050Y，记载了“一种模锻工艺技术领域的模锻用飞边槽结构”，包括：飞边槽内圈、飞边槽外圈和飞边槽顶面，其中飞边槽内圈和飞边槽外圈为具有倾角的斜面，飞边槽顶面上设有若干螺纹孔。但是该技术通过改变飞边槽的结构来改善金属对模膛的充填，但由于模锻过程中的变形力无法降低，使得模具的使用寿命缩短，同时半闭式模锻中所产生的锻件纵向毛刺将对模锻后的锻件质量产生巨大影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于扩大塑性变形区锻造分模，降低了金属锻造次品率，有效减少了毛坯的直径，提高了模具寿命、节约了金属并极大地增加了生产率。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：上模部分、下模部分、导柱和定位套筒，其中：两个定位套筒固定设置于上模部分，两个导柱固定设置于下模部分上对应定位套筒的位置。
所述的上模部分包括：上套圈、上镦粗台、上模、上主板和上垫板，其中：上镦粗台固定设置于上套圈内侧，上套圈通过上垫板固定于上主板内，定位套筒固定设置于上镦粗台的外沿，上模嵌套于上套圈的中央。
所述的下模部分包括：下套圈、下镦粗台、下模、下主板和下垫板，其中：下镦粗台固定设置于下套圈内侧，下套圈通过下垫板固定于下主板内，两个导柱固定设置于下镦粗台的外沿并与定位套筒的位置相对应，下模嵌套于下套圈的中央。
所述的上套圈和上垫板之间以及下套圈和下垫板之间设有键块。
所述的上套圈的中部设有截面为帽形的上模型槽，对应下套圈的中部设有截面为杯形的下模型槽。
所述的上模上设有截面为帽形的环状结构的飞边槽，该飞边槽的桥部高度h1为1.25h0≥h1≥h0，其中h0为3～4mm。
本发明以扩大塑性变形区原理为基础，合理地改变分模面位置，能够保证在减小变形力的条件下金属充满模膛，通过运用锻件阶梯式表面扩大塑性变形区并迫使金属充满模膛，提高金属利用率并降低次品率。
附图说明
图1为本发明模具结构示意图。
图2为飞边槽位置示意图；
其中：a为实施例示意图；b为常规对比例示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：上模部分1、下模部分2、导柱3和定位套筒4，其中：两个定位套筒4固定设置于上模部分1，两个导柱3固定设置于下模部分2上对应定位套筒4的位置。
所述的上模部分1包括：上套圈5、上镦粗台6、上模7、上主板8和上垫板9，其中：上镦粗台6固定设置于上套圈5内侧，上套圈5通过上垫板9固定于上主板8内，定位套筒4固定设置于上镦粗台6的外沿，上模7嵌套于上套圈5的中央。
所述的下模部分2包括：下套圈10、下镦粗台11、下模12、下主板13和下垫板14，其中：下镦粗台11固定设置于下套圈10内侧，下套圈10通过下垫板14固定于下主板13内，两个导柱3固定设置于下镦粗台11的外沿并与定位套筒4的位置相对应，下模12嵌于下套圈10的中央。
所述的上模7和下模12由键15紧固于上套圈5和下套圈10之间，上套圈5和下套圈10又由键块16将其分别紧固于上垫板9和下垫板14上。
所述的上套圈5和上垫板9之间以及下套圈10和下垫板14之间均设有楔铁17固紧。
如图2a所示，所述的上套圈5的中部设有截面为帽形的上模型槽18，对应下套圈10的中部设有截面为杯形的下模型槽19。
本实施例在25MN热模锻压力机上模锻，如图2a所示，本实施例所述的上模7上设有截面为帽形的环状结构的飞边槽20，为现有技术的锻造模具示意图。
本实施例中的飞边槽20的桥部高度h1＝1.1h0，其中h0为3.5mm；
现有技术中金属填充高度HB为＝16mm，金属填充深度HH＝13mm；经改进后本实施例在模锻过程中金属未充填高度H1≤1/3HB，金属未填充深度H2≤1/3HH。本实施例经过上述改进减少了多余金属流出模膛的阻力，也就降低了模锻力。
经过实际工作测定，其效果可达到降低模锻力30％以上，锻件的废品率减少50％，模具寿命提高60～80％。

Claims (1)

1.一种基于扩大塑性变形区锻造分模，包括：上模部分、下模部分、导柱和定位套筒，其中：两个定位套筒固定设置于上模部分，两个导柱固定设置于下模部分上对应定位套筒的位置，其特征在于：所述的上模部分包括：上套圈、上镦粗台、上模、上主板和上垫板，其中：上镦粗台固定设置于上套圈内侧，上套圈通过上垫板固定于上主板内，定位套筒固定设置于上镦粗台的外沿，上模嵌于上套圈的中央；所述的下模部分包括：下套圈、下镦粗台、下模、下主板和下垫板，其中：下镦粗台固定设置于下套圈内侧，下套圈通过下垫板固定于下主板内，两个导柱固定设置于下镦粗台的外沿并与定位套筒的位置相对应，下模嵌于下套圈的中央，所述的上模上设有截面为帽形的环状结构的飞边槽；
所述的飞边槽的桥部高度h1为1.25h0≥h1≥h0，其中h0取值范围3～4mm；
所述的上套圈和上垫板之间以及下套圈和下垫板之间设有键块；
所述的上模的中部设有截面为帽形的上模型槽，对应下模的中部设有截面为杯形的下模型槽；
所述的上模和下模由键紧固于上套圈和下套圈之间，上套圈和下套圈则由键块将其分别紧固于上垫板和下垫板上；
所述的上主板和上垫板之间以及下主板和下垫板之间均设有楔铁。
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