CN205702277U

CN205702277U - 薄壁件渐进镦锻成形模具

Info

Publication number: CN205702277U
Application number: CN201620586217.XU
Authority: CN
Inventors: 庄新村; 朱圣法; 赵震
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2026-06-16

Abstract

一种金属材料塑性成形技术领域的薄壁件渐进镦锻成形模具，包括：冲头、芯棒、反顶支撑件和凹模，其中：凹模设有上下两个连通的圆柱形空腔，反顶支撑件设置在下圆柱形空腔内且两者间隙配合，芯棒设置在上圆柱形空腔内且两者之间设有冲头，冲头与芯棒、凹模之间均为间隙配合；芯棒与反顶支撑件上下对应设置；所述的下圆柱形空腔的内径小于冲头的外径、大于芯棒外径；所述的芯棒、反顶支撑件、冲头和凹模构成封闭型腔。本实用新型通过渐进镦锻，减小了单次镦锻的坯件高度，能够有效防止板料屈曲现象的发生。

Description

薄壁件渐进镦锻成形模具

技术领域

本实用新型涉及的是一种金属材料塑性成形领域的技术，具体是一种薄壁件渐进镦锻成形模具。

背景技术

随着汽车轻量化要求的不断提高，汽车零部件的功能不断集成，如图1所示的薄壁齿形件及壁厚不同的复杂盘类件，其结构形状复杂度不断提高，应用也愈加广泛，因此，提高该类零件的加工精度和生产效率具有重要意义。薄壁齿形件一般具有筒形件的基体，在周向具有均布或局部的功能齿形，齿形的大小相对于零件的整体尺寸小得多，若采用整体镦锻，容易产生折叠等缺陷，且成形载荷较大；若采用机加工等方式，成形效率较低。

目前最常用的加工方法是旋压，通过旋压筒形件侧壁，从而将材料挤入凹模型腔。但采用旋压生产工艺，除了设备成本高，技术要求较高外，同时还会伴随齿顶不平、填充不满、表面压痕等缺陷。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中工艺复杂，涉及模芯种类较多等缺陷，提出了一种薄壁件渐进镦锻成形模具，通过渐进镦锻，减小了单次镦锻的坯件高度，能够有效防止板料屈曲现象的发生。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，

本实用新型包括：冲头、芯棒、反顶支撑件和凹模，其中：凹模设有上下两个连通的圆柱形空腔，反顶支撑件设置在下圆柱形空腔内且两者间隙配合，芯棒设置在上圆柱形空腔内且两者之间设有冲头，冲头与芯棒、凹模之间均为间隙配合，芯棒与反顶支撑件上下对应设置；

所述的下圆柱形空腔的内径小于冲头的外径、大于芯棒的外径；

所述的芯棒、反顶支撑件、冲头和凹模构成封闭型腔。

所述的冲头周向均布有齿牙，所述的上圆柱形空腔对应设有齿槽，齿牙与齿槽间隙配合。

所述的冲头和凹模分别设有各自独立的下行控制液压设备，冲头和凹模在单次镦锻下行停止时，封闭型腔高度减小、体积保持不变。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型中采用了冲头和凹模两个主动元件，通过对下行速度的调节以及下行位置的控制，将整体镦锻分解为小区域镦锻的渐进累积，在此过程中无需更换冲头和凹模，减小了单次镦锻的坯件高度，能够防止镦锻过程发生屈曲、填充不满等缺陷，实现无缺陷镦锻。

附图说明

图1为典型壁厚差零件及薄壁齿形件示意图；

图2为本实用新型中装置结构示意图；

图中：(a)为主视图，(b)为俯视图；

图3为本实用新型中凹模结构示意图；

图中：(a)为俯视图，(b)为剖面图；

图4为本实用新型中环齿冲头结构示意图；

图中：(a)为俯视图，(b)为剖面图；

图5为本实用新型中成形方法流程图；

图中：(a)为初始状态图，(b)为成形状态图，(c)为终止状态图；

图6为薄壁外齿件某一齿牙镦锻前后的变化图；

图中：(a)和(c)为镦锻前的结构图，(b)和(d)为镦锻后的结构图；

图7为薄壁外齿件成形效果对比图；

图中：(a)为坯料示意图，(b)一步镦锻成形效果图，(c)渐进镦锻成形效果图

图中：环齿冲头1、芯棒2、坯件3、反顶支撑件4、凹模5、封闭型腔31、环齿空腔51、圆柱形空腔52。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型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，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图2和图3所示，本实施例涉及一种薄壁外齿件渐进镦锻成形模具，包括：环齿冲头1、芯棒2、反顶支撑件4和凹模5，其中：凹模5的上部设有环齿空腔51，下部设有圆柱形空腔52，环齿空腔51与圆柱形空腔52连通，反顶支撑件4设置在圆柱形空腔52内且两者间隙配合，芯棒2设置在环齿空腔51内且两者之间设有环齿冲头1，环齿冲头1与芯棒2、凹模5之间均为间隙配合，芯棒2与反顶支撑件4上下对应设置；

所述的圆柱形空腔52的内径小于环齿冲头1的外径、大于芯棒2的外径；

所述的芯棒2、反顶支撑件4、环齿冲头1和凹模5构成封闭型腔31。

如图3和图4所示，所述的环齿冲头1周向均布有齿牙，所述的环齿空腔51对应设有齿槽，齿牙与齿槽间隙配合。

所述的环齿冲头1和凹模5分别设有各自独立的液压设备来实现下行速度与下行位置的控制；环齿冲头1和凹模5在单次镦锻下行停止时，封闭型腔31高度减小、体积保持不变。

所述的芯棒2用于定位和支撑，防止坯件3镦锻过程中，因为环齿冲头1和凹模5的下行出现失稳的情况。

所述的反顶支撑件4支撑坯件3，防止坯料外流。

如图5所示，本实施例涉及一种薄壁外齿件渐进镦锻的成形方法，首先根据需成形薄壁外齿件的尺寸拉深坯料得到坯件3，并将坯件3置于圆柱形空腔52中，坯件3开口方向朝着环齿空腔51；然后反顶支撑件4上推坯件3至坯件3顶部与环齿空腔51底部齐平；接着将芯棒2从环形空腔52顶部下压至坯件3底部，在芯棒2与环齿空腔51之间压入环齿冲头1至环齿空腔51底部，将坯件3固定于封闭型腔31内；最后保持芯棒2与反顶支撑件4之间的间距不变，控制环齿冲头1与凹模5以不同的速度下行对坯件3进行渐进镦锻，在坯件3底部与环齿空腔51底部齐平时，完成镦锻，得到薄壁外齿件。

所述封闭型腔31和坯件3在渐进镦锻中单次镦锻下行停止时两者体积相等。

如图6所示，所述的薄壁外齿件单个齿形横截面积为S₁、高度为I₁，单个齿形对应的坯件侧壁的横截面积为S₀、高度为I₀，I₀×S₀＝S₁×I₁。

所述的环齿冲头1的下行速度为v₀、下行位移量为I₀-I₁；凹模5的下行速度为v₁，下行位移量为I₀；二者均为匀速下行，且避免出现凹模5下行过快、环齿冲头1下行过慢，封闭型腔31的体积大于坯件3的体积，造成齿形填充不满、折叠等缺陷；或者凹模5下行过慢、环齿冲头1下行过快，坯件3的体积大于封闭型腔31的体积，造成载荷突然增大，损坏压力机或引起模具胀裂等问题。

如图7所示，对(a)中筒形件坯料进行侧壁镦锻，如采用传统方式，一步镦锻成形，则会出现(b)中的折叠、屈曲和齿高处填充不满等缺陷，如采用本实用新型所述的渐进镦锻成形，则可有效避免折叠、屈曲等缺陷，同时，齿形填充率得到很大提高。

本实用新型既适用于薄壁外齿件的镦锻成形，同时也适用于大型空腔壳体零件的侧壁增厚，根据零件外形选择具有相应结构的冲头与凹模即可。

Claims

1.一种薄壁件渐进镦锻成形模具，其特征在于，包括：冲头、芯棒、反顶支撑件和凹模，其中：凹模设有上下两个连通的圆柱形空腔，反顶支撑件设置在下圆柱形空腔内且两者间隙配合，芯棒设置在上圆柱形空腔内且两者之间设有冲头，冲头与芯棒、凹模之间均为间隙配合；芯棒与反顶支撑件上下对应设置，芯棒、反顶支撑件、冲头和凹模构成封闭型腔。

2.根据权利要求1所述的薄壁件渐进镦锻成形模具，其特征是，所述的下圆柱形空腔的内径小于冲头的外径、大于芯棒的外径。

3.根据权利要求1所述的薄壁件渐进镦锻成形模具，其特征是，所述的冲头和凹模分别设有各自独立的下行控制液压设备，冲头和凹模在单次镦锻下行停止时，封闭型腔高度减小、体积保持不变。

4.根据权利要求1所述的薄壁件渐进镦锻成形模具，其特征是，所述的冲头周向均布有齿牙，所述的上圆柱形空腔对应设有齿槽，齿牙与齿槽间隙配合。