CN115415745A - 含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺 - Google Patents

含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，包括以下步骤：S1、下料：通过锯床截取合适长度的棒料；S2、双端倒角：棒料的两端45°倒角；S3、中频加热；S4、除磷：利用高压水冲洗棒料；S5、预锻成型：基于多向锻造油压机，棒料容置于预锻模具的预锻下模中；S6、终锻成型：通过两个侧油缸轴向对向移动，终锻冲头闭塞对向挤压预锻件两端且伸入终锻型腔；S7、过程检验：在步骤S5、S6过程中，检验预锻件与终锻件的尺寸；S8、等温正火；S9、二次检验：检验终锻件的具体尺寸；S10、机加工。本发明基于多向锻造油压机，选用闭塞模锻成形工艺设计方案，实现棒料变形区域大长径比挤压锻造，且实现了单工步一次挤压深孔。

Description

含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺
技术领域
本发明涉及金属锻造技术领域，尤其涉及一种含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺。
背景技术
各种含盲孔、通孔的多台阶轴类工件在通过锻造成形时，一般采用原棒料镦粗成形、拔长后镦粗成形、缩径成形或正挤工艺成形，无论采用上述任何一种成形工艺，均不能实现在一次单工序变形中完成变形区域长径比大于2.8：1极限多台阶轴类实心锻件成形。尤其是含深孔的多台阶轴类锻件，生产工艺更是复杂，且工序长、效率低、制造总成本高，一直是该类锻件工艺瓶径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，基于多向锻造油压机，选用闭塞模锻成形工艺设计方案，实现棒料变形区域大长径比挤压锻造，且实现了单工步一次挤压深孔，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，包括以下步骤：
S1、下料：通过锯床截取合适长度的棒料，棒料长径比≥5：1；
S2、双端倒角：棒料的两端45°倒角，以去除下料时棒料两端产生的毛刺；
S3、中频加热：棒料在中频电炉中加热8～12s，加热温度为1120～1180℃；
S4、除磷：利用高压水冲洗棒料，去除棒料表面的氧化皮；
S5、预锻成型：基于多向锻造油压机，棒料容置于预锻模具的预锻下模中，主油缸滑块下行至使预锻模具的预锻上模与预锻下模闭合，形成径向两端开口的封闭的预锻型腔，再通过两个侧油缸轴向对向移动，预锻冲头闭塞对向挤压棒料两端且不伸入预锻型腔中，实现预锻成型，预锻件呈多级台阶状；
S6、终锻成型：基于多向锻造油压机，预锻件容置于终锻模具的终锻下模中，主油缸滑块下行至使终锻模具的终锻上模与终锻下模闭合，形成径向两端开口的终锻型腔，再通过两个侧油缸轴向对向移动，终锻冲头闭塞对向挤压预锻件两端且伸入终锻型腔，实现终锻成型，终锻件两端形成盲孔；
S7、过程检验：在步骤S5、S6过程中，检验预锻件与终锻件的尺寸，以便于及时调整；
S8、等温正火：终锻件在正火炉中加热至900～960℃，等温区温度为570～630℃，时间为3.5～4.5h；
S9、二次检验：检验终锻件的具体尺寸；
S10、机加工：切除终锻件上的余量后形成完整的成品件。
本发明的进一步改进方案是，所述步骤S5与S6中，侧缸工进速度设计50～150mm/s。
本发明的进一步改进方案是，所述步骤S6中，盲孔的孔深径比≤4:1。
本发明的进一步改进方案是，所述步骤S6中，终锻件的径向加工余量预留单边0.8～1mm，轴向加工余量预留1mm～1.5mm，孔内径单边加工余量预留1.5mm。
本发明的进一步改进方案是，所述步骤S6中，两个终锻冲头的相向端呈锥台状。
本发明的进一步改进方案是，所述步骤S10中，成品件中心处通孔的孔深径比≤7:1。
本发明的进一步改进方案是，所述预锻件与终锻件均为四级台阶轴。
本发明的进一步改进方案是，所述预锻件的第一轴肩外壁倾斜45°，第二轴肩外壁倾斜30°，第三轴肩的外壁倾斜65°。
本发明的进一步改进方案是，所述终锻件的第一轴肩外壁倾斜45°，第二轴肩外壁倾斜30°，第三轴肩的外壁倾斜30°。
本发明的有益效果：
一、本发明的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，基于多向锻造油压机，选用闭塞模锻成形工艺设计方案，实现棒料变形区域大长径比挤压锻造，且实现了单工步一次挤压深孔。
二、本发明的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，单次轴向对向挤压变形区域棒料长径比可达5：1以上，基于变形区棒料大长径比设计，可实现多台阶轴类工件一次成形。
三、本发明的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，对于含深孔的多台阶轴类锻件只需增加一道工序，即可实现（孔深径比：含通孔≤7：1、盲孔≤4:1）的锻件的生产。
四、本发明的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，大大减省了多台阶轴类工件的生产工序、设备数量、人工、工装、等锻件生产必备资源，制造总成本大幅降低。
五、本发明的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，精车件成材率可达68%-70%，大幅提高材料利用率，锻件制造总成本大幅降低。
六、本发明的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，预留后工序机加工余量小，机加工工序的工、夹、刀具、设备的使用也会得到相应的减省，生产效率得到提升，成品工件的制造总成本也得到大幅的下降。
附图说明
图1为本发明实施例1中棒料的结构示意图。
图2为本发明实施例1中预锻件的结构示意图。
图3为本发明实施例1中终锻件的结构示意图。
图4为本发明实施例1中成品件的结构示意图。
图5为本发明实施例1中预锻模具的结构示意图。
图6为本发明实施例1中终锻模具的结构示意图。
图中：1-棒料、2-预锻模具、201-预锻上模、202-预锻下模、203-预锻型腔、204-预锻冲头、3-预锻件、301-第一轴肩、302-第二轴肩、303-第三轴肩、4-终锻模具、401-终锻上模、402-终锻下模、403-终锻型腔、404-终锻冲头、5-终锻件、6-成品件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1：如图1～6所示，一种含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，包括以下步骤：
S1、下料：通过锯床截取如图1所示长度的棒料1，棒料1长径比为6.3:1；
S2、双端倒角：棒料1的两端45°倒角，以去除下料时棒料1两端产生的毛刺；
S3、中频加热：棒料1在中频电炉中加热10s，加热温度为1150℃；
S4、除磷：利用高压水冲洗棒料1，去除棒料1表面的氧化皮；
S5、预锻成型：基于多向锻造油压机，棒料1容置于预锻模具2的预锻下模202中，主油缸滑块下行至使预锻模具2的预锻上模201与预锻下模202闭合，形成径向两端开口的封闭的预锻型腔203，再通过两个侧油缸轴向对向移动，预锻冲头204闭塞对向挤压棒料1两端且不伸入预锻型腔203中，实现预锻成型，预锻件3呈多级台阶状；
S6、终锻成型：基于多向锻造油压机，预锻件3容置于终锻模具4的终锻下模402中，主油缸滑块下行至使终锻模具4的终锻上模401与终锻下模402闭合，形成径向两端开口的终锻型腔403，再通过两个侧油缸轴向对向移动，终锻冲头404闭塞对向挤压预锻件3两端且伸入终锻型腔403，实现终锻成型，终锻件5两端形成盲孔；
S7、过程检验：在步骤S5、S6过程中，检验预锻件3与终锻件5的尺寸，尺寸如图2、图3所示，以便于及时调整；
S8、等温正火：终锻件5在正火炉中加热至930℃，等温区温度为600℃，时间为4h；
S9、二次检验：检验终锻件5的具体尺寸；
S10、机加工：切除终锻件5上的余量后形成完整的成品件6，成品件6尺寸如图4虚线范围所示。
其中，所述步骤S5与S6中，侧缸工进速度设计150mm/s。
其中，所述步骤S6中，盲孔的孔深径比≤4:1。
其中，所述步骤S6中，终锻件5的径向加工余量预留单边0.8～1mm，轴向加工余量预留1mm～1.5mm，孔内径单边加工余量预留1.5mm。
其中，所述步骤S6中，两个终锻冲头404的相向端呈锥台状。
其中，所述步骤S10中，成品件6中心处通孔的孔深径比≤7:1。
其中，所述预锻件3与终锻件5均为四级台阶轴。
其中，所述预锻件3的第一轴肩301外壁倾斜45°，第二轴肩302外壁倾斜30°，第三轴肩303的外壁倾斜65°。
其中，所述终锻件5的第一轴肩301外壁倾斜45°，第二轴肩302外壁倾斜30°，第三轴肩303的外壁倾斜30°。
实施例2：一种含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，包括以下步骤：
S1、下料：通过锯床截取合适长度的棒料1，棒料1长径比为5：1；
S2、双端倒角：棒料1的两端45°倒角，以去除下料时棒料1两端产生的毛刺；
S3、中频加热：棒料1在中频电炉中加热8s，加热温度为1120℃；
S4、除磷：利用高压水冲洗棒料1，去除棒料1表面的氧化皮；
S5、预锻成型：基于多向锻造油压机，棒料1容置于预锻模具2的预锻下模202中，主油缸滑块下行至使预锻模具2的预锻上模201与预锻下模202闭合，形成径向两端开口的封闭的预锻型腔203，再通过两个侧油缸轴向对向移动，预锻冲头204闭塞对向挤压棒料1两端且不伸入预锻型腔203中，实现预锻成型，预锻件3呈多级台阶状；
S6、终锻成型：基于多向锻造油压机，预锻件3容置于终锻模具4的终锻下模402中，主油缸滑块下行至使终锻模具4的终锻上模401与终锻下模402闭合，形成径向两端开口的终锻型腔403，再通过两个侧油缸轴向对向移动，终锻冲头404闭塞对向挤压预锻件3两端且伸入终锻型腔403，实现终锻成型，终锻件5两端形成盲孔；
S7、过程检验：在步骤S5、S6过程中，检验预锻件3与终锻件5的尺寸，以便于及时调整；
S8、等温正火：终锻件5在正火炉中加热至900℃，等温区温度为570℃，时间为3.5h；
S9、二次检验：检验终锻件5的具体尺寸；
S10、机加工：切除终锻件5上的余量后形成完整的成品件6。
其中，所述步骤S5与S6中，侧缸工进速度设计150mm/s。
其中，所述步骤S6中，盲孔的孔深径比≤4:1。
其中，所述步骤S6中，终锻件5的径向加工余量预留单边0.8～1mm，轴向加工余量预留1mm～1.5mm，孔内径单边加工余量预留1.5mm。
其中，所述步骤S6中，两个终锻冲头404的相向端呈锥台状。
其中，所述步骤S10中，成品件6中心处通孔的孔深径比≤7:1。
实施例3：一种含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，包括以下步骤：
S1、下料：通过锯床截取合适长度的棒料1，棒料1长径比5.5：1；
S2、双端倒角：棒料1的两端45°倒角，以去除下料时棒料1两端产生的毛刺；
S3、中频加热：棒料1在中频电炉中加热12s，加热温度为1180℃；
S4、除磷：利用高压水冲洗棒料1，去除棒料1表面的氧化皮；
S5、预锻成型：基于多向锻造油压机，棒料1容置于预锻模具2的预锻下模202中，主油缸滑块下行至使预锻模具2的预锻上模201与预锻下模202闭合，形成径向两端开口的封闭的预锻型腔203，再通过两个侧油缸轴向对向移动，预锻冲头204闭塞对向挤压棒料1两端且不伸入预锻型腔203中，实现预锻成型，预锻件3呈多级台阶状；
S6、终锻成型：基于多向锻造油压机，预锻件3容置于终锻模具4的终锻下模402中，主油缸滑块下行至使终锻模具4的终锻上模401与终锻下模402闭合，形成径向两端开口的终锻型腔403，再通过两个侧油缸轴向对向移动，终锻冲头404闭塞对向挤压预锻件3两端且伸入终锻型腔403，实现终锻成型，终锻件5两端形成盲孔；
S7、过程检验：在步骤S5、S6过程中，检验预锻件3与终锻件5的尺寸，以便于及时调整；
S8、等温正火：终锻件5在正火炉中加热至960℃，等温区温度为630℃，时间为4.5h；
S9、二次检验：检验终锻件5的具体尺寸；
S10、机加工：切除终锻件5上的余量后形成完整的成品件6。
其中，所述步骤S5与S6中，侧缸工进速度设计150mm/s。
其中，所述步骤S6中，盲孔的孔深径比≤4:1。
其中，所述步骤S6中，终锻件5的径向加工余量预留单边0.8～1mm，轴向加工余量预留1mm～1.5mm，孔内径单边加工余量预留1.5mm。
其中，所述步骤S6中，两个终锻冲头404的相向端呈锥台状。
其中，所述步骤S10中，成品件6中心处通孔的孔深径比≤7:1。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1、下料：通过锯床截取合适长度的棒料（1），棒料（1）长径比≥5：1；
S2、双端倒角：棒料（1）的两端45°倒角，以去除下料时棒料（1）两端产生的毛刺；
S3、中频加热：棒料（1）在中频电炉中加热8～12s，加热温度为1120～1180℃；
S4、除磷：利用高压水冲洗棒料（1），去除棒料（1）表面的氧化皮；
S5、预锻成型：基于多向锻造油压机，棒料（1）容置于预锻模具（2）的预锻下模（202）中，主油缸滑块下行至使预锻模具（2）的预锻上模（201）与预锻下模（202）闭合，形成径向两端开口的封闭的预锻型腔（203），再通过两个侧油缸轴向对向移动，预锻冲头（204）闭塞对向挤压棒料（1）两端且不伸入预锻型腔（203）中，实现预锻成型，预锻件（3）呈多级台阶状；
S6、终锻成型：基于多向锻造油压机，预锻件（3）容置于终锻模具（4）的终锻下模（402）中，主油缸滑块下行至使终锻模具（4）的终锻上模（401）与终锻下模（402）闭合，形成径向两端开口的终锻型腔（403），再通过两个侧油缸轴向对向移动，终锻冲头（404）闭塞对向挤压预锻件（3）两端且伸入终锻型腔（403），实现终锻成型，终锻件（5）两端形成盲孔；
S7、过程检验：在步骤S5、S6过程中，检验预锻件（3）与终锻件（5）的尺寸，以便于及时调整；
S8、等温正火：终锻件（5）在正火炉中加热至900～960℃，等温区温度为570～630℃，时间为3.5～4.5h；
S9、二次检验：检验终锻件（5）的具体尺寸；
S10、机加工：切除终锻件（5）上的余量后形成完整的成品件（6）。
2.如权利要求1所述的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于：所述步骤S5与S6中，侧缸工进速度设计50～150mm/s。
3.如权利要求1所述的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于：所述步骤S6中，盲孔的孔深径比≤4:1。
4.如权利要求1所述的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于：所述步骤S6中，终锻件（5）的径向加工余量预留单边0.8～1mm，轴向加工余量预留1mm～1.5mm，孔内径单边加工余量预留1.5mm。
5.如权利要求1所述的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于：所述步骤S6中，两个终锻冲头（404）的相向端呈锥台状。
6.如权利要求1所述的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于：所述步骤S10中，成品件（6）中心处通孔的孔深径比≤7:1。
7.如权利要求1-6中任一项所述的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于：所述预锻件（3）与终锻件（5）均为四级台阶轴。
8.如权利要求7所述的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于：所述预锻件（3）的第一轴肩（301）外壁倾斜45°，第二轴肩（302）外壁倾斜30°，第三轴肩（303）的外壁倾斜65°。
9.如权利要求7所述的含孔轴系多台阶类精密模锻件的生产工艺，其特征在于：所述终锻件（5）的第一轴肩（301）外壁倾斜45°，第二轴肩（302）外壁倾斜30°，第三轴肩（303）的外壁倾斜30°。
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