CN105195658A - 一种热镦模具及其上模 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热镦模具及其上模，热镦模具包括上模和下模，下模包括下模芯组件，上模包上模套，上模套中沿上下方向导向移动装配有上模芯组件，上模套中还设有顶针，上模套中设有向上模芯组件施加迫使其向下移动的作用力以使得上模芯组件在顶针冲压工件之前与下模芯组件对接以形成封闭的成型腔的弹簧，顶针与所述上模芯组件沿上下方向导向移动装配，弹簧的上端顶压在所述顶针上、下端顶压在所述上模芯组件上，顶针在弹簧的作用下顶压装配在所述上模座上固设有的模垫上。在脱模时，顶针跟随上模座向上移动，上模芯组件则在弹簧作用下向下移动，使得顶针可以快速的与冲压后的工件迅速分离，便于脱模。

Description

一种热镦模具及其上模

技术领域

本发明涉及一种热镦模具及其上模。

背景技术

随着国内航空，航天等领域的高速发展，科技水平的不断进步，需要上下模热镦成型的产品需求越来越多，传统加工方案在质量、成本、安全方面都有待提高，以达到资源的充分利用，质量的严谨，成本的节约。为充分体现模具价值，对模具的研发改制成为重中之重。

传统的热镦模具如图1所示，包括上模和下模，上模包括上模芯组件，上模芯组件包括固定装配在一起的上模芯103和上模芯套104，上模芯组件通过上模套105对应防脱的与上模座101固定装配在一起，上模芯103具有沿上下方向延伸的上中心孔，上中心孔为阶梯面朝上的阶梯孔，阶梯孔中对应固定填装有T型顶针102，T型顶针102具有被上模座101顶压定位装配在阶梯面上的头部和吻合插装在上中心孔的小径孔段中的顶杆部，上中心孔的小径孔段形成上模腔，下模包括下模芯组件，下模芯组件包括下模芯107和下模芯套108，下模芯107上设有与上模芯的上模腔对应的下模腔，下模腔的顶部设有成型型腔。使用时，将棒料106的头部加热后放入下模芯，上模下落，棒料106进入上模腔，棒料端面先和顶针接触（A处），上模下落，棒料受力导致金属流动，由于此时上模的上模芯和下模的下模芯未接触且有一定空间（B处），在B处棒料周向不收外力约束，上模下落过程中会有部分金属按B处方向流动，导致上模还未下落至与下模接触即被向横向流动的金属组织下落，这种情况会导致如图2所示的镦制成型产品的沉头D处的厚度超厚，且沉头外圆以产生飞边E，飞边E也会对上模芯的C处施加作用力导致上模芯的C处易产生掉块、泵快、炸裂等问题。并且，由于金属流动至十二角下端，沉头处变量大，十二角头顶位置处容易出现圆角F，不饱满，因此，在后续加工中，不但需要去除不饱满处，以满足有效扳拧长度，而且需要车削加工沉头端面处，以保证工艺要求沉头外圆厚度，前者会造成材料浪费，增加加工成本，后者因车削产品的头杆结合处，导致头杆结合处金属流线被切断，影响产品的疲劳性能。并且，还容易出现头部和杆部同轴对中性较差的问题。

在授权公告号为CN203853498U的中国实用新型专利中公开了一种上模成型的热镦模具及上模，该热镦模具包括上模和下模，下模包括下模芯，上模包括从内向外依次套装的上模芯、上模芯套和上模套，上模芯中国装配有顶针，上模套固定装配在上模座上，上模芯套沿上下方向导向装配在上模套中，在上模芯套和上模座之间装配有向下顶推上模芯套的弹性件，上模芯在弹性件的作用下在顶针冲压毛坯之前与下模芯对接而形成封闭的成型腔。使用时，由于在弹性件的作用下使得上下模芯在顶针冲压毛坯之前对接而形成封闭的成型腔，顶针在冲压毛坯时，毛坯可在封闭的成型腔中产生金属流动而被镦粗变形，不会出现影响上下模芯相应端面结合的变形，避免法兰沉头厚度超厚，避免飞边。但这种热镦模具中，顶针可导向移动的装配的填装在上模芯的中心孔中，在镦制完成后而进行脱模时，上模向上移动而与下模脱离，此时，顶针容易与工件连在一起，在弹性件的作用下跟随上模芯组件一同向下移动，进而会影响正常脱模。

发明内容

本发明提供一种热镦模具用上模，以解决现有技术中的热镦模具在脱模时顶针跟随上模芯组件一同向下移动而影响正常脱模的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述上模的热镦模具。

本发明所提供的热镦模具用上模的技术方案是：一种热镦模具用上模，包括上模座，上模座上固设有上模套，上模套中沿上下方向导向移动装配有具有上模腔的上模芯组件，上模套中还设有用于对上模腔中的工件进行冲压的顶针，上模套中设有向上模芯组件施加迫使其向下移动的作用力以使得上模芯组件在工件冲压工件之前与下模芯组件对接以形成封闭的成型腔的弹簧，所述的顶针与所述上模芯组件沿上下方向导向移动装配，弹簧的上端顶压在所述顶针上、下端顶压在所述上模芯组件上，顶针在所述弹簧的作用下顶压装配在所述上模座上固设有的模垫上。

所述的上模芯组件包括上模芯套和固设于上模芯套的内孔下部的上模芯，上模芯的下端面与上模芯套的下端面平齐，上模芯具有沿径向突出于上模芯套的内孔壁布置的上端面，所述顶针与上模芯套的内孔导向移动装配，所述弹簧位于上模芯套的内孔中且下端顶压在所述上模芯的上端面上。

所述的模垫上对应设有与所述顶针的顶端对应定位插配的定位槽。

所述的上模套的下端固设有上模盖，上模盖具有用于与上模芯组件挡止限位配合以防止上模芯组件在弹簧作用下向下脱出上模套的上挡止结构，上模盖上设有与所述上模芯组件同轴布置的用于与热镦模具的下模上的下模芯组件吻合导向插配的以引导热镦模具的上模和下模导向配合的导向孔。

本发明所提供的使用上述上模的热镦模具的技术方案是：一种热镦模具，包括用于上下对接的上模和下模，下模包括下模芯组件，上模包括上模座，上模座上固设有上模套，上模套中沿上下方向导向移动装配有具有上模腔的上模芯组件，上模套中还设有用于对上模腔中的工件进行冲压的顶针，上模套中设有向上模芯组件施加迫使其向下移动的作用力以使得上模芯组件在顶针冲压工件之前与下模芯组件对接以形成封闭的成型腔的弹簧，所述的顶针与所述上模芯组件沿上下方向导向移动装配，弹簧的上端顶压在所述顶针上、下端顶压在所述上模芯组件上，顶针在所述弹簧的作用下顶压装配在所述上模座上固设有的模垫上。

所述的上模芯组件包括上模芯套和固设于上模芯套的内孔下部的上模芯，上模芯的下端面与上模芯套的下端面平齐，上模芯具有沿径向突出于上模芯套的内孔壁布置的上端面，所述顶针与上模芯套的内孔导向移动装配，所述弹簧位于上模芯套的内孔中且下端顶压在所述上模芯的上端面上。

所述的模垫上对应设有与所述顶针的顶端对应定位插配的定位槽。

所述的上模芯组件包括上模芯套和固设在上模芯套的内孔中的下模芯，上模芯的下端面与上模芯套的下端面平齐，所述上模芯组件的上模腔设置在所述上模芯上，上模腔中具有上成型结构，所述下模芯组件包括下模芯和下模芯套，下模芯的上端面上设有下成型槽，下成型槽在上模座带着上模芯组件向下移动时在顶杆冲压工件之前与所述上模芯的下端面对接形成所述的封闭的成型腔。

所述的下模包括固定装配在一起的下模座和下模盖，所述下模芯组件由下模盖压装固定在所述下模座上。

所述的上模套的下端固设有上模盖，上模盖具有用于与上模芯组件挡止限位配合以防止上模芯组件在弹簧作用下向下脱出上模套的上挡止结构，上模盖上设有与所述上模芯组件同轴布置的用于与热镦模具的下模上的下模芯组件吻合导向插配的以引导热镦模具的上模和下模导向配合的导向孔。

本发明的有益效果是：在本发明所提供的热镦模具用上模中，在上模套中设有向上模芯组件施加迫使其向下移动的作用力的弹簧，在弹性作用力及重力作用下使得上模芯组件在顶针冲压工件之前与下模芯组件对接以形成封闭的成型腔，在顶针与工件冲压时，工件在封闭的空间内流动。同时，弹簧的上端顶压在顶针上，下端顶压在上模芯组件上，并使得顶针顶压装配在所述上模座上固设有的模垫上，在脱模时，顶针跟随上模座向上移动，而上模芯组件则在弹簧作用下向下移动，使得顶针可以快速的与冲压后的工件迅速分离，便于脱模。并且，由于顶针一直受到弹簧的反向作用力，顶针被弹簧顶压装配在上模座上，避免顶针在冲压工件过程中出现晃动或错位，提高冲压精度。

进一步地，利用上模芯套的内孔与顶针导向装配且静弹簧布置在上模芯套的内孔中，装配较为简便，充分利用上模芯套的内孔，并且，弹簧尺寸相对较小，也可以有效降低弹簧成本。

进一步地，在模垫上设置定位槽以便于对顶针的顶端进行插接定位，便于进一步确定顶针的装配稳定性。

进一步地，在上模芯的上模腔中设置上成型结构，在下模芯的上端面上设置上成型槽，这样，在上下模组件对接后由顶针冲压工件时，可利用上下模同时成型来提高成型效果，降低不合格率。

进一步地，上模盖上设置与与所述上模芯组件同轴布置的导向孔，该导向孔用于与热镦模具的下模上的下模芯组件吻合导向插配的以引导热镦模具的上模和下模导向配合，这样可以保证成型时工件各部件的同轴度。

附图说明

图1是现有的热镦模具的结构示意图；

图2是采用图1所示热镦模具镦制成型的产品的结构示意图；

图3是本发明所提供的上下模同时成型的热镦模具的结构示意图；

图4是图3所示热镦模具镦制产品成型的工作示意图；

图5是使用图3所示热镦模具镦制成型的产品的结构示意图。

具体实施方式

如图3、图4所示，一种上下模同时成型的热镦模具的实施例，该实施例中的热镦模具包括用于上下对接的上模100和下模200。

下模200包括下模座11、下模芯组件及下模盖10，下模芯组件通过下模盖10固定装配在下模座11上，此处的下模芯组件包括下模芯9和下模芯套8，在下模盖10上对应设有供下模芯组件的上端向上穿出的穿孔，下模芯9的上端面和下模芯套8的上端面平齐，下模芯9的上端面上设有下成型槽81，下成型槽81对应布置在下模芯9的下中心孔的上端孔口位置处。

上模100包括上模座1、模垫12、顶针2、上模芯组件、弹簧3、上模套4及上模盖7，具体来讲，上模套4固设在上模座1上，具有上模腔的上模芯组件沿上下方向导向移动装配在上模套4中，上模套4中还设有用于对上模腔中的工件进行冲压的顶针2，顶针2与上模芯组件沿上下方向导向移动装配，上模套4中设有向上模芯组件施加迫使其向下移动的作用力以使得上模芯组件在工件冲压工件之前与下模芯组件对接以形成封闭的成型腔的弹簧3，弹簧3的上端顶压在顶针2上、下端顶压在上模芯组件上，顶针2在弹簧3的作用下顶压装配在上模座1上固设有的模垫12上，相应的，在模垫12上对应设有与顶针2的顶端对应定位插配的定位槽。

本实施例中，上模芯组件包括上模芯套5和固设于上模芯套5的内孔下部的上模芯6，上模芯6的下端面与上模芯套5的下端面平齐，上模芯6具有沿径向突出于上模芯套5的内孔壁布置的上端面，顶针2与上模芯套5的内孔导向移动装配以实现其与上模芯组件的导向装配。上述的弹簧3位于上模芯套5的内孔中且下端顶压在上模芯6的上端面上。

上模芯组件的上模腔设置在上模芯6上，上模腔中具有上成型结构，下模芯9上的下成型槽81在上模座带着上模芯组件向下移动时在顶杆冲压工件之前与上模芯的下端面对接形成所述的封闭的成型腔。具体工作时，由上成型结构和下成型腔同时对工件进行冲压挤压成型。

本实施例中，为防止上模芯组件在弹簧的作用下脱出上模套4，在上模套4的下端面上通过螺栓紧固装配有上模盖7，上模盖7上设有与上模芯组件的上模芯套5的下端面挡止限位配合的上挡止结构，该上挡止结构具体为内翻沿。另外，在上模盖7上设有与所述上模芯组件同轴布置的用于与热镦模具的下模上的下模芯组件吻合导向插配的以引导热镦模具的上模和下模导向配合的导向孔71。

本实施例中，在上模座上对应设有相应的排气孔13，以消除气体对上模芯组件向上移动的影响。

使用时，将上模100的上模盖7与下模200的下模芯套8进行对准，保证加工出来的产品的头部与杆部可以获得较高的同轴度。

由于本实施例所提供的热镦模具用于加工如图5所示的十二角沉头螺栓，该十二角沉头螺栓包括同轴布置的头部和杆部301，头部包括沉头部303和扳拧角部302，其中，在选用如图3和图4所示的热镦模具加工十二角沉头螺栓时，扳拧角部302在上模芯组件中的上成型结构中成型，而沉头部303则在由上模芯的下端面和下模芯上的下成型槽所形成的下成型腔中成型。

具体冲压时，将棒料头部加热后放入下模腔中，上模100下落，棒料进入上模腔中，由于弹簧及重力作用，使得上模芯组件在顶针2冲压工件之前与下模芯组件对接以形成封闭的成型腔，在顶针2与工件冲压时，工件在封闭的空间内流动，由上成型结构和成型腔对工件进行成型加工，使得由上成型结构加工出来的扳拧角尺寸和由下成型腔加工出来的沉头均满足设计要求。然后，上模向上移动，此时，在弹簧的作用下，过盈装配在一起的上模芯及上模芯套向下移动，而顶针则跟随上模套向上移动，便于实现顶针与工件的脱模。

由于上下模组件在顶针冲压工件之前形成封闭型腔，这样，在顶针冲压工件时，仅模腔内部承受张力，有效避免模芯出现掉块、崩块、炸裂等现象，调整上下模芯的厚度可有效延长模具寿命，提高安全性。

由于下模芯组件通过上模盖7上的导向孔与上模芯组件对接，可有效保证上下模组件的同轴度，进而保证十二角沉头螺栓的头部和杆部的同轴度。

上述实施例中，弹簧顶压在顶针和上模芯之间，在其他实施例中，弹簧也可以顶压装配在顶针和上模芯套之间，具体可在上模芯套的内孔中另外设置用于与弹簧顶压配合的环形凸缘，环形凸缘所形成的内孔可以满足顶针下部的冲压端穿过。

上述实施例中，在模垫上设置定位槽以与顶针的顶端对应定位插配，在其他实施例中，也可以省去定位槽。

本发明还提供一种热镦模具用上模的实施例，该实施例中的上模与上述热镦模具的实施例中的上模的结构相同，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种热镦模具用上模，包括上模座，上模座上固设有上模套，上模套中沿上下方向导向移动装配有具有上模腔的上模芯组件，上模套中还设有用于对上模腔中的工件进行冲压的顶针，上模套中设有向上模芯组件施加迫使其向下移动的作用力以使得上模芯组件在工件冲压工件之前与下模芯组件对接以形成封闭的成型腔的弹簧，其特征在于：所述的顶针与所述上模芯组件沿上下方向导向移动装配，弹簧的上端顶压在所述顶针上、下端顶压在所述上模芯组件上，顶针在所述弹簧的作用下顶压装配在所述上模座上固设有的模垫上。

2.根据权利要求1所述的热镦模具用上模，其特征在于：所述的上模芯组件包括上模芯套和固设于上模芯套的内孔下部的上模芯，上模芯的下端面与上模芯套的下端面平齐，上模芯具有沿径向突出于上模芯套的内孔壁布置的上端面，所述顶针与上模芯套的内孔导向移动装配，所述弹簧位于上模芯套的内孔中且下端顶压在所述上模芯的上端面上。

3.根据权利要求2所述的热镦模具用上模，其特征在于：所述的模垫上对应设有与所述顶针的顶端对应定位插配的定位槽。

4.根据权利要求1或2或3所述的热镦模具用上模，其特征在于：所述的上模套的下端固设有上模盖，上模盖具有用于与上模芯组件挡止限位配合以防止上模芯组件在弹簧作用下向下脱出上模套的上挡止结构，上模盖上设有与所述上模芯组件同轴布置的用于与热镦模具的下模上的下模芯组件吻合导向插配的以引导热镦模具的上模和下模导向配合的导向孔。

5.一种热镦模具，包括用于上下对接的上模和下模，下模包括下模芯组件，上模包括上模座，上模座上固设有上模套，上模套中沿上下方向导向移动装配有具有上模腔的上模芯组件，上模套中还设有用于对上模腔中的工件进行冲压的顶针，上模套中设有向上模芯组件施加迫使其向下移动的作用力以使得上模芯组件在顶针冲压工件之前与下模芯组件对接以形成封闭的成型腔的弹簧，其特征在于：所述的顶针与所述上模芯组件沿上下方向导向移动装配，弹簧的上端顶压在所述顶针上、下端顶压在所述上模芯组件上，顶针在所述弹簧的作用下顶压装配在所述上模座上固设有的模垫上。

6.根据权利要求5所述的热镦模具，其特征在于：所述的上模芯组件包括上模芯套和固设于上模芯套的内孔下部的上模芯，上模芯的下端面与上模芯套的下端面平齐，上模芯具有沿径向突出于上模芯套的内孔壁布置的上端面，所述顶针与上模芯套的内孔导向移动装配，所述弹簧位于上模芯套的内孔中且下端顶压在所述上模芯的上端面上。

7.根据权利要求6所述的热镦模具，其特征在于：所述的模垫上对应设有与所述顶针的顶端对应定位插配的定位槽。

8.根据权利要求6所述的热镦模具，其特征在于：所述的上模芯组件包括上模芯套和固设在上模芯套的内孔中的下模芯，上模芯的下端面与上模芯套的下端面平齐，所述上模芯组件的上模腔设置在所述上模芯上，上模腔中具有上成型结构，所述下模芯组件包括下模芯和下模芯套，下模芯的上端面上设有下成型槽，下成型槽在上模座带着上模芯组件向下移动时在顶杆冲压工件之前与所述上模芯的下端面对接形成所述的封闭的成型腔。

9.根据权利要求6所述的热镦模具，其特征在于：所述的下模包括固定装配在一起的下模座和下模盖，所述下模芯组件由下模盖压装固定在所述下模座上。

10.根据权利要求5至8中任意一项所述的热镦模具，其特征在于：所述的上模套的下端固设有上模盖，上模盖具有用于与上模芯组件挡止限位配合以防止上模芯组件在弹簧作用下向下脱出上模套的上挡止结构，上模盖上设有与所述上模芯组件同轴布置的用于与热镦模具的下模上的下模芯组件吻合导向插配的以引导热镦模具的上模和下模导向配合的导向孔。