CN103028689B - 一种提高多向模锻模具寿命的模具及其模锻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高多向模锻模具寿命的模具及其模锻方法，所述模具包括上模、下模和侧向凸模，其特征在于，所述侧向凸模包括位于前端的小凸模和位于后端的模座基体，所述小凸模前端用于与零件接触并挤压成型出零件局部形状，所述模座基体后端用于固定在模座或动力设备上，所述小凸模后端与模座基体前端接触处为平面对接或采用可防止转动的凹凸耦合对接。所述模锻方法采用上述模具，并在模锻时对小凸模进行更换以确保其温度低于200℃。本发明可以提高多向模锻凸模的寿命和减少模具的磨损，并且装夹方便、零件质量得到明显提高，生产成本极大降低，生产效率大大提高，实现了零件多向模锻工艺的大批量生产。

Description

一种提高多向模锻模具寿命的模具及其模锻方法

技术领域

本发明涉及金属塑性成型中的多向模锻模具领域，尤其是涉及一种提高多向模锻模具寿命的模具及其模锻方法。

背景技术

多向模锻是一种利用可分模具在压力机一次行程的作用下锻出形状复杂、无毛边、无模锻斜度或小模锻斜度锻件的挤、锻相结合的综合工艺。普通多向模锻模具，其结构一般包括上模，下模和侧向凸模，三者合模后形成零件型腔。

由于多向模锻零件成形是在具有多个分模面的封闭型腔内进行的，因此多向模锻的是一种产品精度高，材料利用率高和生产效率高的模锻新工艺，近年来，越来越成为研究的热点。例如冀东生等分别对节套体多向模锻工艺进行了模拟分析及实验研究（华中科技大学学报（自然科技版），2009，37（6））。周波等对节套体的多向模锻挤压成型进行了工艺研究（硕士论文，中北大学2008年）。薛克敏等对接套体多向模锻挤压成形的工艺进行了数值模拟研究（兵器材料科学与工程，2009,32（3））。周志明等对40Cr钢机体座类零件的多向模锻工艺及模具进行了研究（专利号ZL201010566154.9）。

尽管以上多向模锻的研究和工艺取得了不少的成绩，然而由于多向模锻挤压成型时间长，零件加热温度高，经常可以达到1100°C左右，零件与凸模接触时间长，一般可达20S左右，而且承受压力大，凸模在工作几十次以后温度迅速升高到600—800°C，凸模的强度和硬度等力学性能急剧下降。由于侧向凸模一般用于成型出零件的局部形状，故侧向凸模一般均为较为细长的结构形状。这样，在挤压力的作用下，很容易磨损或变形，形成大的圆角和褶皱，零件飞边过大，形成褶皱，质量差；侧向凸模寿命极低（一般几十件），生产成本高，效率低，不能形成批量生产能力。因此设计一种可以使侧向凸模散热良好、耐磨损、更换维修方便的模具及生产操作方法，以降低侧向凸模温度、减少变形、提高模具的使用寿命，以降低生产成本、达到批量生产能力，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种提高多向模锻模具寿命的模具及模锻方法，以提高多向模锻精密热挤压模具的寿命，降低生产成本、提高生产效率，实现精密热挤压工艺的批量应用。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种提高多向模锻模具寿命的模具，包括上模、下模和侧向凸模，其特征在于，所述侧向凸模包括位于前端的小凸模和位于后端的模座基体，所述小凸模前端用于与零件接触并挤压成型出零件局部形状，所述模座基体后端用于固定在模座或动力设备上，所述小凸模后端与模座基体前端接触处为平面对接或采用可防止转动的凹凸耦合对接。

本方案中，当小凸模后端与模座基体前端接触处为平面对接的结构时，可以使其制造非常方便。当两者采用凹凸耦合对接的结构形式时，可以防止小凸模在使用过程中转动，确保其模锻精度更高。本方案结构简单，实施方便，单独设置的小凸模为侧向凸模中最容易损坏的部位，故损坏后可以单独更换或维修，降低成本，也可以在工作时对小凸模单独降温，延长寿命。

作为优化，所述小凸模长度为20-50cm，该尺寸可以确保小凸模自身工作时具备足够的强度、硬度和承热能力。

本发明还公开了一种提高多向模锻模具寿命的模锻方法，其特点在于，采用了上述的模具进行模锻，模锻时一次模锻工作循环后取出小凸模，将小凸模冷却或更换为预先制备好备用的其他相同形状小凸模后，再安装好进行下次模锻工作循环，确保模锻使用的小凸模温度低于200℃。其中，一次模锻工作循环是指加工得到一个零件的工作过程。

本方法中，一个工作循环后小凸模可以方便地取出和安装，取出后可进行快速冷却或更换，重新安装后温度降低，小凸模温度低于200℃，自身不会因高温而磨损，同时也起到隔离工件和凸模基座之间的热传递和作用，可有效减少凸模的磨损。其中，制造多个小凸模循环使用，更是可以保证整个工艺的流畅性和快捷性。小凸模隔离了工件和整体凸模间的热传递，整体凸模能保持常温，工作中不会磨损和变形。

综上所述，采用本发明的提高多向模锻模具寿命的模具，可以降低凸模工作中的温度、保证凸模硬度、减少凸模的磨损、提高凸模的寿命、降低凸模的制作成本，提高产品合格率、提高生产效率、降低生产成本。经过实际生产运用，小凸模温度可稳定在200°C左右，硬度不降低，原来凸模寿命为150—200件，现在小凸模就可达到1000件，零件飞边由20mm左右降低为5mm，圆角由R5将为R2，彻底消除了零件端面折叠，大大降低了生产成本，实现了特殊钢零件的多向模锻精密热挤压批量生产。

附图说明

图1为本发明的模具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时，参见图1，一种提高多向模锻模具寿命的模具，包括上模1、下模2和侧向凸模，其中，所述侧向凸模包括位于前端的小凸模3和位于后端的模座基体4，所述小凸模3前端用于与零件5接触并挤压成型出零件局部形状，所述模座基体4后端用于固定在模座或动力设备6上，所述小凸模3后端与模座基体4前端接触处为平面对接或采用可防止转动的凹凸耦合对接。所述小凸模3长度为20-50cm。

本模具具体实施时，小凸模采用H13为原材料，热处理硬度45—50HRC，与零件接触一端小凸模尺寸按零件要求制造，与模座基体接触一端为平面或防止小凸模转动制作成防转台阶，并保证能承受零件成型所需的挤压力。小凸模各断面尺寸一致，方便采用线切割或者棒材直接加工，并可在凹模中顺利前后移动和取出。模座基体4采用5CrMnMo为原料，热处理硬度45—50HRC，与小凸模连接端采用平面连接或耦合连接，并方便小凸模取出及受力均匀，另一端采取台阶与模座或动力设备连接。即侧向凸模制作为两段，小凸模保证零件形状并能顺利取出，模座基体保证传递挤压力。

本发明的模锻方法在使用时，即采用上述结构的模具进行模锻，模锻时一次模锻工作循环后取出小凸模，将小凸模冷却或更换为预先制备好备用的其他相同形状小凸模后，再安装好进行下次模锻工作循环，确保模锻使用的小凸模温度低于200℃。

在模锻时，工件在热的状态下（950-1180°C）很容易将热量传递给小凸模，小凸模温度升高，但在取出零件时将小凸模一并取出，对小凸模进行浸水冷却后再次使用，保证小凸模温度在200°C及以下。当然可以制作多个小凸模循环使用。这样，小凸模隔离了工件和整体凸模间的热传递，凸模体能保持常温，工作中不会磨损和变形。

具体的说，本发明有以下优点：1）小凸模隔离了零件和模座基体的热传递，模座基体温度较低，达不到退火温度，能很好的保证硬度，承受挤压力；2）小凸模能在挤压完后顺利取出，及时进行降温，保证小凸模温度低于退火温度，保证小凸模的硬度不降低，提高小凸模的耐磨性，提高凸模寿命并保证零件质量稳定。3）小凸模参与零件成型，可以使用较好原材料，但尺寸小，采取线切割和普通机加制作；凸模体只参与传力，使用一般材料。这样凸模材料消耗少，制作成本低。

使用本发明的一种提高多向模锻模具寿命的模具及方法，在生产中小凸模能始终保持200°C左右的温度，硬度不下降，磨损量减少，寿命能达到1000件以上，凸模体基本不变形寿命显著增加，零件无褶皱、飞边很薄且高度只有3mm，模具的消耗量大幅度降低，班产量达到600件，实现了钢制零件的多向模锻精密热挤压批量生产。

Claims (2)

1.一种提高多向模锻模具寿命的模锻方法，其特征在于，采用了一种模具进行模锻，所述模具包括上模、下模和侧向凸模，所述侧向凸模包括位于前端的小凸模和位于后端的模座基体，所述小凸模前端用于与零件接触并挤压成型出零件局部形状，所述模座基体后端用于固定在模座或动力设备上，所述小凸模后端与模座基体前端接触处为平面对接或采用可防止转动的凹凸耦合对接；小凸模采用H13为原材料，热处理硬度45—50HRC，与零件接触一端小凸模尺寸按零件要求制造，小凸模各断面尺寸一致，采用线切割加工，并能够在凹模中顺利前后移动和取出，模座基体采用5CrMnMo为原料，热处理硬度45—50HRC；

模锻时一次模锻工作循环后取出小凸模，将小凸模冷却或更换为预先制备好备用的其他相同形状小凸模后，再安装好进行下次模锻工作循环，确保模锻使用的小凸模温度低于200℃。

2.如权利要求1所述的提高多向模锻模具寿命的模锻方法，其特征在于，所述小凸模长度为20-50cm。