專利名稱：徑向分辦組合熱成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱成形模具。特別適用于異形零件的熱擠壓成形加工。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是徑向分辦組合熱成形模具包括分辦組合凹模內(nèi)的成形腔，與該成形腔連通且可與凸?；顒?dòng)配合的孔，凸模壓板與模柄下端固定連接并固定凸模上端，取模器裝在分辦組合凹模的上端，模柄、凸模、分辦組合凹模的中心線依次在同一直線上，分辦組合凹模由柱體和與該柱體連為一體且有錐度的臺(tái)形體組成，其柱體位于模外套外，其有錐度的臺(tái)形體的外側(cè)面與模外套內(nèi)的錐形孔的錐度相同且相互配合，在分辦組合凹模成形腔的最后成形處有余料孔，在分辦組合凹模下端面相對(duì)的模外套內(nèi)有通孔與模外套內(nèi)的錐形孔相通，模外套的外錐形面與模座內(nèi)的錐形孔過盈配合。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果采用熱擠壓成形技術(shù)，利用熱擠壓成形力小，材料容易充滿異形形腔的特點(diǎn)。利用分辦組合凹模外錐形面與模外套內(nèi)的錐形面實(shí)現(xiàn)凹模的自然定位，在成形過程中，凸模的壓力使凹模外錐形面與模外套的內(nèi)錐面相互作用，完全將凹模徑向封死并實(shí)現(xiàn)成形。產(chǎn)品加工后，分辦組成凹模能方便地從模外套中取出，使被加工產(chǎn)品順利地從凹模中脫模。解決了成形過程中的自然定位、封模及被加工產(chǎn)品的脫模問題。它可取代傳統(tǒng)的模鍛加工，拓寬了熱擠壓的加工范圍，提高了被加工產(chǎn)品的成形程度，大大地改善被加工產(chǎn)品工藝水平。解決了采用冷擠壓加工困難的問題。與模鍛加工相比，加工工序少，被加工產(chǎn)品的飛邊小，顯著地提高了毛坯的精化程度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，從而降低了生產(chǎn)成本，適用于大批量生產(chǎn)。模具結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、可靠、適用性強(qiáng)、成形性好、可一次成形，加工方便，它可大大地節(jié)約模具材料、縮短模具加工時(shí)間。
圖45是按一般方法加工的凸模圖；圖46是凸模再用線切割加工應(yīng)力槽及應(yīng)力孔圖；圖47是凸模以定位銷為基準(zhǔn)，加工出成形(頂端面)形狀圖；圖48是凸模經(jīng)使用后的復(fù)修圖；圖49是圖50中的O-O剖視圖；圖50是模座及模外套冷壓合裝配前的俯視圖；圖51是圖53的P-P剖視圖； 圖52是修復(fù)夾具右視圖；圖53是修復(fù)夾具的俯視圖； 圖54是磨夾具的左視圖；圖55是磨夾具的剖視圖； 圖56是圖57中粘結(jié)夾具的Q-Q剖視圖；圖57是圖56中粘結(jié)夾具的R-R剖視圖。
圖45～圖48是凸模成形端面的加工流程圖。
在

圖15、圖16、圖19、圖20、圖22、圖24中1-模座，2-模外套，3-分辦組合凹模，4-凸模，5-模柄，6-凸模壓板，7-螺釘，8-螺釘，9-壓簧，10-應(yīng)力圈確定被加工產(chǎn)品加熱溫度，當(dāng)被加工產(chǎn)品的變形率、長徑比及變形復(fù)雜系數(shù)等越高，所需的加熱溫度越高。對(duì)黑色金屬而言，其加熱溫度控制在740C°～1200C°。在能滿足成形的條件下，加熱溫度越低越好。
確定成形次數(shù)，成形難度高或主要成形工序作為前工序，后序只能安排輔助的其它成形方式，多采用一次成形的方式。
確定被加工產(chǎn)品成形形狀、放坯余量及余料口位置。成形的形狀應(yīng)能滿足所有工藝條件及產(chǎn)品自身的要求。余料孔位置放在被加工產(chǎn)品的最后成形處，形狀順延，但余料的斷面積應(yīng)縮小1/3以上。
確定原材料規(guī)格及?？诔叽?。被加工產(chǎn)品的原材料規(guī)格一般為圓棒(絲)料，其長徑比在1～5之間，在能滿足產(chǎn)品成形相應(yīng)部位能被凹模形腔包容，以及凸模受力較好的前提下，盡可能大。凹模的?？跒閷?dǎo)向孔，也是被加工產(chǎn)品材料的進(jìn)料口，其值應(yīng)比材料直徑大0.40～1mm。
確定凹模的分辦位置及辦數(shù)。是根據(jù)被加工產(chǎn)品的特點(diǎn)及產(chǎn)品被加工后的脫模要求而定，分辦是為了解決被加工產(chǎn)品的脫模。分辦組合凹模由2-6個(gè)辦模組合而成。
二分辦模見圖15——倒擋撥叉成形模，它是根據(jù)被加工產(chǎn)品的特點(diǎn)——倒擋撥叉(見圖1)，其形狀從中線對(duì)稱，凹模每隔180°分辦，凹模被分成二辦模。
二分辦軸向壓應(yīng)力模見圖19——換擋撥叉成形模，它是根據(jù)被加工產(chǎn)品的特點(diǎn)——換擋撥叉(見圖7)，其形狀從中線對(duì)稱，凹模具采用二分辦且軸向施加壓應(yīng)力，以減小凹模的軸向應(yīng)力。
三分辦模見圖22——三叉軸成形模，它是根據(jù)被加工產(chǎn)品的特點(diǎn)——三叉軸(見圖9)，它有三個(gè)軸，凹模每隔120°分辦，凹模被分成三辦模。
四分辦模見圖24——萬向節(jié)成形模，它是根據(jù)被加工產(chǎn)品的特點(diǎn)——萬向節(jié)(見圖13)，它有四個(gè)對(duì)稱軸，凹模每隔90°分辦，凹模被分成四辦模。
確定凹模的成形形狀及尺寸。凹模經(jīng)組合后的內(nèi)形(成形形腔)形狀為被加工產(chǎn)品的形狀，其尺寸應(yīng)考慮熱膨脹量，其值為該材料被加熱到工藝設(shè)計(jì)溫度再減去模具的溫度之差時(shí)的膨脹量，模溫一般按250C°考慮。
確定組合凹模形腔其它尺寸，成形的形狀應(yīng)被組合凹模外形所包圍。分辦組合凹模內(nèi)的成形腔的最底壁距該凹模下端面的距離為5-30mm；分辦組合凹模外錐形面距成形形腔的最側(cè)壁為該處被加工產(chǎn)品的徑向尺寸的1.2～2倍；分辦組合凹模的上端面距成形形腔的距離，是當(dāng)被加工產(chǎn)品的材料放入組合凹模后(成形的初始位置)，應(yīng)能滿足凸模與凹模的?？凇尚蔚某跏紝?dǎo)向距離為凸模直徑的0.25-1。凸模與凹模?？趯?dǎo)向間隙0.02～0.08mm。
確定組合凹模的外形形狀及尺寸。分辦凹模經(jīng)組合后的外形為圓柱與圓臺(tái)體連為一體且同為一中心線。其圓臺(tái)體的側(cè)面雙邊錐度為24°～30°，并與模外套的內(nèi)錐面按H8/h7相配合。根據(jù)模具取出的不同要求，在外圓柱面(大端)端面沿周邊軸向或外圓徑向(接近大端)作M6～M10的螺孔，每一辦上至少作一個(gè)螺孔，以安裝取模器，該取模器為手柄螺釘。圓柱直徑為圓臺(tái)體的大端直徑，其高度為10-100mm，該高度應(yīng)能滿足被加工產(chǎn)品的封模要求(盡可能小)，但同時(shí)又能滿足組合凹模經(jīng)修復(fù)后，也能方便地從模外套中取出，圓臺(tái)體的小端直徑為20-150mm，其高度為50-500mm。
確定凸模形狀及要求。凸模(頂端面)的成形形狀，應(yīng)能滿足被加工產(chǎn)品的形狀要求，必要時(shí)在凸模表面上開應(yīng)力槽及打應(yīng)力孔。
確定對(duì)分辦組合凹模軸向施加壓應(yīng)力要求。根據(jù)凹模形狀及受力的特點(diǎn)，可在分辦凹模上端面，軸向施加不同形式及大小的壓應(yīng)力。
確定模具的冷卻方式。對(duì)黑色金屬而言，當(dāng)被加工的產(chǎn)品重量大于100克、加熱溫度大于1000C°時(shí)，需要考慮模具的冷卻。凸模的冷卻一般都采取壓縮空氣冷卻。而凹模的冷卻可采用壓縮空氣或水兩種方式冷卻，在模座上的冷卻方式是，在模座與模外套的(過盈)配合錐面上，通氣或水冷卻，加工過程中，分辦凹模取出后直接放在鋼板上，同樣用壓縮空氣冷卻。
確定模具的安裝及結(jié)構(gòu)要求。模具不采用導(dǎo)柱導(dǎo)套的導(dǎo)向方式。它主要分為兩大部份一是凸模部份，凸模與模柄的定位采用鞍位定位，它是通過凸模壓板將其固定在模柄上，而模柄直接與壓力機(jī)相連接；二是凹模部份，凹模的外錐面與模外套的內(nèi)錐面定位(它由人工自由裝卸)。而模外套與模座是以(雙邊)2°～5°的錐度過盈裝配，大小頭方向都與凹模外形一致，其取值如下模外套大端外徑為模外套大端內(nèi)徑×1.5～1.8；模座小端外徑為模外套大端外徑×1.7～2；模外套與模座的(雙邊)過盈量＝模外套(大端)外徑×0.008～0.0095。
凹模部份的裝配過程是先將模外套冷壓合入模座；將分辦組合凹模放入模外套中；(壓力機(jī)調(diào)整好裝模高度，)將凹模(整體)部份放到安裝位置后，對(duì)凸模與凹模進(jìn)行合模，在壓力機(jī)下死點(diǎn)位置固定模座。
模外套為圓臺(tái)體，其下端內(nèi)與模外套內(nèi)圓臺(tái)形孔相通的孔為圓孔，該孔直徑為凹模的圓臺(tái)體的小端直徑。模外套的外側(cè)面與模座內(nèi)的圓臺(tái)形孔冷壓配合，模外套內(nèi)的圓臺(tái)形孔與分辦組合凹模的圓臺(tái)形體配合，模外套內(nèi)底部圓孔高度及倒角形狀是為了滿足其工作強(qiáng)度要求，其高度應(yīng)滿足凹模的配合并與模座一致。
模座由圓柱及與圓柱下端側(cè)面連為一體的圓環(huán)形凸緣組成。圓柱的上端面有沉孔，模座上端面有6個(gè)沉孔，沉孔應(yīng)滿足模座在壓力機(jī)上的安裝要求。凸緣上有連接圓通孔，模座的底部有螺紋盲孔，以安裝接料板。模座內(nèi)有上大下小的圓臺(tái)形通孔，該孔內(nèi)壁上有通冷卻介質(zhì)的槽，該槽可以是螺旋槽或環(huán)形槽，該槽與模座上的螺紋通孔連通。
凸模工作部位的長度應(yīng)能滿足成形及有一定的復(fù)修距離的前提下盡可能短，凸模大端的面積應(yīng)為工作端面積的2-5倍，其大端的直柱體高5-10mm，錐面雙邊的錐度為20°，錐面小端應(yīng)比凸模工作部位直徑大2.5-5mm，并用半徑R＝5-10mm的圓弧圓滑過度，在凸模工作直徑處吻接。
應(yīng)力圈作用在分辦組合凹模的柱體端面上，凸模與應(yīng)力圈內(nèi)的圓通孔活動(dòng)配合，在應(yīng)力圈與凸模壓板之間裝有彈簧，連接件穿過彈簧將模柄、凸模壓板和應(yīng)力圈固定連接。
模柄與壓力機(jī)裝配，其長度與大小應(yīng)滿足安裝條件要求，凸模的大端與模柄下端端面上的鞍位孔配合，鞍位孔與模柄中心線上的通孔相通，凸模與模柄用鞍位孔定位。鞍位孔的深度為3-8mm，模柄的大端高度應(yīng)滿足強(qiáng)度及應(yīng)力圈活動(dòng)距離要求。模柄大端上分布有螺孔和沉孔，其上的螺孔用于凸模壓板固定凸模，其上的沉孔用于安裝應(yīng)力圈。不需要軸向壓力時(shí)可不設(shè)沉孔。螺孔及沉孔的中心位置及模柄大端外徑應(yīng)滿足強(qiáng)度要求，中孔的兩端倒60°角，便于加工。
凸模壓板上的沉孔及過孔位置應(yīng)與模柄大端對(duì)應(yīng)，凸模壓板內(nèi)孔的大小錐度、高度應(yīng)與凸模上端一致。
分辦模的加工及質(zhì)量保證分辦模的加工，大多數(shù)與開合模、熱擠壓模或鍛模的常規(guī)加工方法相同，以下只將略有不同之處簡述如下。
模座(見圖26，)及模柄(見圖35，)的加工與一般的加工方法基本相同，不同的是對(duì)其精加工是在熱處理后(精磨)完成的。模座的內(nèi)錐面對(duì)底端面，模柄的下(鞍位孔作用)端面對(duì)模柄部(外圓)的垂直度，應(yīng)小于0.03mm。模柄的鞍位孔與凸模大端外圓按H7/h6配合。模座及模柄的材料為45號(hào)鋼，硬度為40～45HRC。
模外套(見圖28，)的加工，與冷擠壓中的三層凹模中的中環(huán)加工方法類似，內(nèi)外錐面同軸度應(yīng)小于0.05mm。模外套的材料為Cr12Mo，硬度為57～61HRC。
模座與模外套的裝配(見圖49，)用過盈冷壓合，是以模外套外錐面與模座內(nèi)錐面配磨。壓合前應(yīng)合紅粉檢查，其錐面接觸面應(yīng)大于70％，控制(通過其過盈量及錐角折算)過盈高度，其過盈高度公差應(yīng)是在模外套外徑公差的0.03mm以內(nèi)。
凸模(見圖33，)端面的加工(見圖39～圖42工藝流程圖)，對(duì)凸模成形端有形狀要求的凸模加工，徑向分辦模(見圖15)中的凸模加工，先按一般凸模加工的辦法加工，見圖39。再采取線切割開口及開應(yīng)力孔，其切縫越窄越好；應(yīng)力孔位置在分辦凹模(安裝位置)的上端面，其值不超過其直徑；應(yīng)力孔應(yīng)小于直徑的1/5，見圖46。利用開口線作為定位線再磨端面的內(nèi)弧。磨弧形見圖47，上沖的軸向定位是靠圖47中的定位銷，徑向定位是以上沖線切割線與修磨輔具上上沖安裝位置的中心線來定位，先磨一方，旋轉(zhuǎn)180度后再磨另一方。經(jīng)使用后的修復(fù)是在上沖的工作端先磨出一個(gè)0.1mm左右的小平面，見圖48，再進(jìn)行磨弧形加工，見圖47。經(jīng)修復(fù)后的上沖進(jìn)行回火處理(280C°，保溫1小時(shí))。根據(jù)條件及產(chǎn)品的不同要求，可以不開口及應(yīng)力孔。對(duì)于需要在凸模成形端上作標(biāo)記的凸模加工，可按凸模的一般加工方法完成后，再在凸模的頂端面直接電火花成形標(biāo)記(按一般模鍛件上，標(biāo)記為凸出的加工方法)。
徑向分辦模的組合凹模的加工為了便于說明，只對(duì)二辦模的加工進(jìn)行分析，其它分辦模的不同分辦形式可參照?qǐng)?zhí)行。
二辦徑向分辦模的凹模的加工，見圖31，完全可以按一般開合模的加工方法進(jìn)行。組合凹模的第一次加工，先按一般整體模加工。分辦組合凹模的大端、導(dǎo)向孔、外圓及外錐面應(yīng)一次裝夾完成。兩端應(yīng)有定位錐面(基準(zhǔn))，且與導(dǎo)向孔、外錐及外圓滿同軸。用線切割剖開(非成形部的棱邊應(yīng)倒角或倒圓)，再加工形腔的內(nèi)形，按常規(guī)的加工方法，以去除多余的余量，并打上標(biāo)記，配對(duì)使用，見圖39。凹模經(jīng)熱處理后，再用電火花成形，人工研磨線切割的剖切面，(一般的毛坯成形加工)其兩辦的對(duì)稱度控制在0.1mm以內(nèi)，打磨成形形腔后用金屬粘結(jié)劑粘結(jié)分辦凹模為一體后再加工。自由研磨兩端的定位(錐面)基準(zhǔn)，以兩端基準(zhǔn)定位，磨組合凹模的外圓及外錐面，以外圓錐面為基準(zhǔn)，再磨導(dǎo)向孔及兩端的定位(錐面)基準(zhǔn)及導(dǎo)向孔。用420C°，保溫30分鐘后的熱處理方式回火，將組合模具(中的粘接劑燒壞)打開，并對(duì)線切割的剖切面進(jìn)行去除粘接劑(研磨)處理。
模具的復(fù)修及質(zhì)量保證，其加工多采用人工研磨及電火花成形的方法。應(yīng)當(dāng)注意的是分辦組合凹模它的分形面與大端面的垂直度及兩辦的對(duì)稱度。若出入太大，可借助輔助工具——修復(fù)夾具修正，見圖51。以模外錐面及大端面定位，采取不同的夾持方式，對(duì)分形面進(jìn)行平面磨、人工研磨。保持剖切面與大端面的垂直，解決凹模兩辦的對(duì)稱問題。
分辦組合凹模的加工質(zhì)量，還應(yīng)注意它的同軸度要求。對(duì)外錐面經(jīng)過磨削處理后，對(duì)還保持兩辦粘接狀態(tài)的組合凹模，導(dǎo)向孔及兩端的定位(錐面)基準(zhǔn)再加工，可借助磨夾具，見圖54。
凹模的(粘結(jié))組合質(zhì)量保證，粘結(jié)時(shí)應(yīng)以凹模的大端為基準(zhǔn)，將它們放在平板上進(jìn)行，粘結(jié)時(shí)的質(zhì)量通過粘結(jié)夾具，見圖55。粘結(jié)申應(yīng)保證(粘結(jié)夾具的螺栓頂部)各作用點(diǎn)在同一錐面上(可通過車、磨修正)，對(duì)每一辦(模)的作用點(diǎn)為兩個(gè)，其距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)。
以上所述的常規(guī)加工方法，只是為了便于說明。能采用現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)，在數(shù)控車、數(shù)控磨或組合等機(jī)床上加工，模具的質(zhì)量會(huì)更好。
權(quán)利要求
1.一種徑向分辦組合熱成形模具，包括分辦組合凹模內(nèi)的成形腔，與該成形腔連通且可與凸模活動(dòng)配合的孔，凸模壓板與模柄下端固定連接并固定凸模上端，取模器裝在分辦組合凹模的上端，模柄、凸模、分辦組合凹模的中心線依次在同一直線上；其特征在于分辦組合凹模由柱體和與該柱體連為一體且有錐度的臺(tái)形體組成，其柱體位于模外套外，其有錐度的臺(tái)形體的外側(cè)面與模外套內(nèi)的錐形孔的錐度相同且相互配合，在分辦組合凹模成形腔的最后成形處有余料孔，在分辦組合凹模下端面相對(duì)的模外套內(nèi)有通孔與模外套內(nèi)的錐形孔相通，模外套的外錐形面與模座內(nèi)的錐形孔過盈配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向分辦組合熱成形模具，其特征在于分辦組合凹模由2-6辦模組合而成，組合后，其柱體為圓柱體，其有錐度的臺(tái)形體為圓臺(tái)體，圓柱的直徑為圓臺(tái)體大端直徑，圓柱的高度為10-100mm，圓臺(tái)體的小端直徑為20-150mm，圓臺(tái)體的高度為50-500mm，其雙邊錐度為24°-30°，分辦組合凹模內(nèi)的成形腔的最底壁到該凹模下端端面的距離為5-30mm，該成形腔的最側(cè)壁到凹模外錐形面距離為該處被加工產(chǎn)品的徑向尺寸的1.2-2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向分辦組合熱成形模具，其特征在于被加工產(chǎn)品成形的初始導(dǎo)向距離為凸模直徑的0.25-1，凸模與凹模?？诘膶?dǎo)向間隙為0.02-0.08mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向分辦組合熱成形模具，其特征在于模外套為圓臺(tái)體，其雙邊錐度為2°-5°，模外套的大端外徑為模外套大端內(nèi)徑的1.5-1.8倍，模外套下端內(nèi)與模外套內(nèi)的圓臺(tái)形孔相通的孔為圓孔，該孔直徑為凹模的圓臺(tái)體的小端直徑；模座由圓柱及與該圓柱下端側(cè)面連為一體的圓環(huán)形凸緣組成，該圓柱外徑為模外套大端外徑的1.7-2倍，該圓柱的上端面上有沉孔，凸緣上有連接圓通孔，模座的底部有螺紋盲孔，模座內(nèi)有上大下小的圓臺(tái)形通孔，該孔內(nèi)壁上有通冷卻介質(zhì)的槽，該槽與模座上的螺紋通孔連通。模座與模外套過盈配合量為模外套大端外徑的0.008-0.0095倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向分辦組合熱成形模具，其特征在于凸模的表面上有應(yīng)力槽和應(yīng)力孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向分辦組合熱成形模具，其特征在于應(yīng)力圈作用在分辦組合凹模的柱體端面上，凸模與應(yīng)力圈內(nèi)的圓通孔活動(dòng)配合，在應(yīng)力圈與凸模壓板之間裝有彈簧，連接件穿過彈簧將模柄、凸模壓板和應(yīng)力圈固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向分辦組合熱成形模具，其特征在于在模柄的中心線上有通孔，該孔與模柄下端面上的鞍位孔相通，凸模與模柄用鞍位孔定位，模柄的大端上分布有螺孔和沉孔。
全文摘要
一種徑向分辦組合熱成形模具，涉及熱成形模具，適用于汽車、摩托車等實(shí)心結(jié)構(gòu)零件的批量加工。本發(fā)明包括分辦組合凹模、凸模、凸模壓板、取模器、模外套、模座和模柄。分辦組合凹模由柱體和與柱體連為一體的且有錐度的臺(tái)形體組成，其臺(tái)形體的外側(cè)面與模外套內(nèi)的錐形孔的錐度相同且相互配合，模外套的下端內(nèi)有通孔與模外套內(nèi)的錐形孔連通；模外套的外錐形面與模座內(nèi)的錐形孔過盈配合。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了凹模的自然定位、封模及被加工產(chǎn)品的脫模。模具簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、適用性強(qiáng)、成形性好、可一次成形、加工方便，顯著地提高了被加工產(chǎn)品的材料利用率、精化程度及內(nèi)在質(zhì)量。
文檔編號(hào)B21J5/02GK1398689SQ0213367
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者秦明全 申請(qǐng)人:秦明全