專利名稱：一種小直徑深孔鍛件的擠孔模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于金屬材料的熱加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及金屬材料的塑性成形加工技
術(shù)，更具體地說，本實用新型涉及一種小直徑深孔鍛件的擠孔模具。
背景技術(shù)：
由于CAD/CAM/CAE技術(shù)的推廣和應用，鍛造行業(yè)的技術(shù)水平也在迅速提高，鍛件 形狀開始趨于復雜化，精度也越來越高。但是由于近年來鋼材價格的不斷飆升，企業(yè)的制造 成本越來越高，所面臨的壓力也越來越大，因此提高產(chǎn)品的材料利用率，壓縮制造成本是企 業(yè)之間競爭之所在。 目前，對于像法蘭、輪轂等類型帶小徑深孔的模鍛件，由于此類鍛件孔徑都不大， 一般孔徑為15 40mm，而通孔卻很深， 一般深度在40 100mm，在這種情況下，要想在鍛造 成型中使用沖孔是很難實現(xiàn)的。只有在產(chǎn)品機械加工時經(jīng)過鉆孔加工來完成，如本說明書 附圖中的圖2之a(chǎn)所示，其常規(guī)工藝是采用墩粗_預鍛_終鍛_切邊_鉆孔(鉆削)來完 成。這樣不但材料浪費(一般材料利用率為85%左右)，而且增加了機械加工的成本。由 于此類鍛件形狀不算復雜，采用帶飛邊鍛造成型很容易做出合格產(chǎn)品，因此提高材料利用 率才是降低其成本的主要途徑。 近幾年由于閉式鍛造的興起，該工藝屬于一種少無切削的凈形鍛造，在很多形狀 比較簡單的零件采用該工藝后，可以使其材料利用率大為提高(可以達到90%以上)，但 是，對于小直徑的深孔類鍛件，在鍛造工藝上一直都未能突破。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的問題是提供一種小直徑深孔鍛件的擠孔模具，其目的是在 鍛造時實現(xiàn)鍛件上小孔徑的深孔的擠孔加工。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為所提供的這種小直徑深孔鍛
件的擠孔模具，用于終鍛前為實心、終鍛后形成小直徑深孔的鍛件的擠孔加工，所述的鍛件
包括沿鍛件軸向分布的輪盤部分和輪轂部分，所述的擠孔模具包括上模座、下模座、導柱和
導套，所述的小直徑深孔鍛件的擠孔模具設(shè)沖頭、擠孔凹模，所述的沖頭由沖頭固定板固定 在上模座上，所述的擠孔凹模固定在下模座上。 為使本實用新型更加完善，還進一步提出了以下更為詳盡和具體的技術(shù)方案，以
獲得最佳的實用效果，更好地實現(xiàn)發(fā)明目的，并提高本實用新型的新穎性和創(chuàng)造性 本實用新型所述的鍛件輪轂部分的外圓置于所述的擠孔凹模的孔內(nèi)，在終鍛加工
之前，所述的鍛件的輪轂部分的軸向長度，小于所述的擠孔凹模型腔的深度，所述的鍛件的
輪轂部分的軸向長度。 本實用新型所述的擠孔凹模的型腔，設(shè)有凹模芯，所述凹模芯的下端面與所述的 下模座接觸。 本實用新型所述的鍛件在終鍛時，設(shè)有擠孔引導孔，所述的擠孔引導孔為沉孔。[0011] 本實用新型所述的擠孔引導孔的孔口，設(shè)有一圈凸起。 本實用新型所述的鍛件在所述的終鍛下模底平面，設(shè)有尾端沉孔。 在所述的擠孔凹模內(nèi)，設(shè)有頂桿。 所述的頂桿為成型頂桿，即其端面與鍛件的端面形狀相對應。 本實用新型采用上述技術(shù)方案，其擠孔工藝的主要優(yōu)勢在于提高材料利用率，更有利于預、終鍛件的充滿；提高模具使用壽命，因為這類鍛件在擠孔過程中鍛件本體的高度會增加，采用擠孔工藝，可以減小模鍛型腔深度，使預、終成形的難度降低，提高效率，降低零件制造成本。

下面對本說明書各幅附圖所表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為常規(guī)工藝與采用擠孔工藝鍛件對照示意圖； 圖3為鍛件尾端結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖4為終鍛下模的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實用新型的一個具體鍛件的實例示意圖。[0022] 圖中標記為 1、上模座，2、導套，3、導柱，4、沖頭固定板，5、沖頭，6、退料扳，7、擠孔凹模，8、凹模芯，9、下模座，10、螺釘，11、螺母，12、退料板導拄，13、退料板彈簧，14、鍛件，15、擠孔引導孔，16、尾端沉孔，17、頂桿。
具體實施方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本實用新型的具體實施方式
如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本實用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準確和深入的理解。 如圖1所表達的本實用新型的結(jié)構(gòu)，是一種小直徑深孔鍛件的擠孔模具，用于終鍛前為實心、經(jīng)過擠孔后形成小直徑深孔的鍛件14的擠孔加工，所述的鍛件14包括沿鍛件14軸向分布的輪盤部分和輪轂部分，所述的擠孔模具包括上模座1、下模座9、導柱3和導套2。 通過對輪轂、法蘭類零件的分析，其一般都是尾端直徑小；內(nèi)孔孔徑偏小，深度偏深，且尾端長度偏長；所以，采用傳統(tǒng)的沖孔方式來實現(xiàn)孔的生產(chǎn)比較困難；如果在終鍛形成盲孔、然后采用沖孔的方式生產(chǎn)，工藝上難度均很大。而采用擠孔的方式來進行工藝設(shè)計， 一是在用料上更加節(jié)約，二是可以進一步延長終鍛模的壽命。 為了解決在本說明書背景技術(shù)部分所述的目前公知技術(shù)存在的問題并克服其缺陷，實現(xiàn)在鍛造時進行鍛件上小孔徑的深孔的擠孔加工的發(fā)明目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為 如圖1所示，所提供的這種小直徑深孔鍛件的擠孔模具，所述的小直徑深孔鍛件的擠孔模具設(shè)沖頭5、擠孔凹模7，所述的沖頭5由沖頭固定板4固定在上模座1上，所述的
4擠孔凹模7固定在下模座9上。 擠孔的工作原理是利用沖頭5將終鍛的鍛件14的芯部容納的金屬擠入鍛件14本 體，同時，鍛件14本身的高度也隨著金屬的流入而不斷的增高。從理論上來說，鍛件14芯 部多余金屬是完全能夠擠入鍛件14本體，但是為了保證鍛件14擠孔后能夠完全充滿擠孔 凹模7，使高度尺寸符合圖紙要求，通常的做法是保留15 30mm厚的連皮在擠孔后被切除 掉。這樣就能很好的滿足尺寸和工藝要求。預、終鍛件的設(shè)計是利用擠孔過程鍛件14尾部 的伸長來減小預、終鍛鍛件尾部的長度。如圖2中的b、c所示。 擠孔工藝的主要優(yōu)勢在于提高材料利用率，更有利于預、終鍛件的充滿，提高模具
使用壽命。因為這類鍛件在擠孔過程中，鍛件14本體的高度會增加，采用擠孔工藝，可以減
小模鍛型腔深度，使預、終成形的難度降低，提高效率，降低零件制造成本。 常規(guī)工藝與采用本實用新型擠孔工藝及模具的對照圖，參見圖2。 下面是本實用新型的具體實施示例，供本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實施本實用新型時參
考和選用 實施例一 本實用新型所述的鍛件14輪轂部分的外圓置于所述的擠孔凹模7的孔內(nèi)，在終鍛 加工之前，所述的鍛件14的輪轂部分的軸向長度，小于所述的擠孔凹模7的孔的深度，所述 的鍛件14的輪轂部分的軸向長度。 本實用新型的重點在于終鍛模尾端設(shè)計。 擠孔后鍛件14的尾端的長度都具有相當高的精度，內(nèi)孔與外圓的同軸度的精度 也很高，因此要實現(xiàn)毛坯尾端長度及毛坯重量的有效控制，一是要控制生產(chǎn)時的溫度，溫度 的高低對鍛件的尺寸精度的影響很大；其次要對生產(chǎn)的節(jié)拍進行控制；第三是從擠孔模的 結(jié)構(gòu)設(shè)計上以定位方式實現(xiàn)孔的尾端的長度定位。 可以采用DEFORM模擬的方法進行分析，在擠孔時只有部分金屬參與了擠孔成型， 因此在新品開發(fā)時可以通過DEFORM模擬來確定擠孔過程中尾部的伸長量， 實施例二 本實用新型所述的擠孔凹模7的孔內(nèi)的下部，設(shè)有凹模芯8，所述凹模芯8的下端 面與所述的下模座9接觸。 凹模芯8主要是有效的防止擠孔毛剌，同時還可以在鍛件14上形成所要求的倒 角，如圖3所示的倒角的角度為a。 實施例三 如圖2中的b所示，本實用新型所述的鍛件14在所述的沖頭5終鍛開始接觸部位， 設(shè)有擠孔引導孔15，所述的擠孔引導孔15為沉孔。 在擠孔的過程中，一個重要的問題就是擠孔拉蹋和內(nèi)孔與外圓的同軸度。若直接 擠孔，同軸度無法保證，并會在擠孔將開始進入的地方拉塌，即金屬隨著擠孔的沖頭5施力 的方向急劇流動，使沖頭15周圍產(chǎn)生沖塌現(xiàn)象，難以保證鍛件的尺寸精度，因而如何有效 地阻止擠孔周圍金屬的大量流動，是必須要解決的問題；但從另一方面來說，如果能有效的 補充這一部分流失的金屬，將能改善鍛件14的尺寸的精度。 本實用新型是在終鍛增加4 6mm深的導向，即擠孔引導孔15，來保證同軸度的要 求。[0045] 實施例四 本實用新型所述的擠孔引導孔15的孔口，設(shè)有一圈凸起。 本實用新型采用的方法是這二種改進方式的混合方式。通過終鍛鍛件圖的更改來 達到目的，增加15°的補償量來避免擠孔拉塌現(xiàn)象。
實施例五 如圖2、圖3和圖5所示，本實用新型所述的鍛件14在所述的沖頭5終鍛開始接觸 表面相反的端面，設(shè)有尾端沉孔16。 設(shè)置尾端沉孔16的目的是與實施例二相同的，即可以在鍛件14上形成所要求的 倒角，如圖3所示的倒角的角度為a 。 參見下面的實施示例六，所述的尾端沉孔16的形狀與頂桿17端部形狀相匹配。 實施例六 在本實用新型所述的終鍛下內(nèi)，設(shè)有頂桿。 所述的頂桿為成型頂桿，即其端面與鍛件14的端面形狀相對應。 如圖4所示，把預、終鍛的下模做成成型頂桿的形式，這樣不但更方便鍛件14的
脫模，還可以使鍛件14尾部的長度依據(jù)頂桿17的長度的更改做適當調(diào)整，這樣就能夠?qū)?br> DEFORM模擬結(jié)果產(chǎn)生的誤差進行適當調(diào)整，起到雙保險的作用。 下面以一個輪轂形的鍛件為例，來具體闡述擠孔模具設(shè)計實施過程。 如圖5所示 由鍛件圖(如圖5所示)中可以看出鍛件內(nèi)孔為。20X54. 5，以常規(guī)的做法，采 用沖孔是難以實現(xiàn)的，只有采用在鍛造后鉆孔加工的方法。其工藝路線為下料_加熱_墩 粗_預鍛_終鍛_切邊_鉆孔，其材料利用率為83. 5% ，而本實用新型采用的工藝路線為 下料_加熱_墩粗_預鍛_終鍛_擠孔，本例為閉式鍛加擠孔的方法，其材料利用率為97% (其中擠孔工藝節(jié)約材料4%)。 下面針對擠孔工藝進行分析 首先，對照鍛件圖，發(fā)現(xiàn)帶深孔的部分主要是在鍛件14的尾部，而擠孔變形區(qū)也 主要是在孔周圍，即鍛件14的尾部，所以在設(shè)計擠孔模具的時侯，主要是看鍛件14在擠孔 時的伸長量來確定終鍛鍛件圖的設(shè)計，以使鍛件14在擠孔伸長后鍛件14尾部長度剛好在 鍛件14尺寸要求的范圍內(nèi)。而擠孔凹模7的型腔部分則和熱鍛件圖尺寸相一致。 通過DEFORM模擬結(jié)果分析，確定本例的擠孔伸長量取5. 4mm比較合適，同時為了 在擠孔過程中鍛件14容易放入擠孔凹模7，將終鍛鍛件14尾部徑向縮小0. 3 0. 5mm ;同 時，終鍛尾部做成1°拔模(最終鍛件尾部無拔模斜度)，這樣鍛件14既能很好的放入擠孔 凹模7的型腔，又能起到很好的定位作用，同時預、終鍛下模都設(shè)計為成型頂桿17的形式， 便于模具的更改。 針對在擠孔過程中容易產(chǎn)生同軸度超差和鍛件14在擠孔進人處的拉塌問題，本 實用新型采取的措施是通過在終鍛鍛件圖上將擠孔進入位置做出深5mm的帶錐度的導向 面(即采用擠孔引導孔15，如實施例三所述及圖2中的b所示)，同時在易拉塌的平面處做 15°斜度的小凸起(如實施四所述的、在擠孔引導孔15的孔口，設(shè)有一圈凸起)，來補償在 擠孔過程中的拉塌。 以上對擠孔成型原理作了介紹，對終鍛模的設(shè)計也做了特別的說明，下面就對擠
6孔模具本身做一個較詳細的介紹。 首先從結(jié)構(gòu)上看(參見圖1)，該終鍛模主要有以下三個部分做功的擠孔凹模7、 沖頭5、凹模芯8 ;導向的導柱3、導套2 ;退料的退料板6、退料板彈簧13、退料板導柱12。 其中，做功部分是最主要結(jié)構(gòu)，從圖1中可以看出，沖頭5是細長的桿件，需要很好 的剛性和耐磨性，通常的做法是采用3Cr2W8V材料淬火到HRC48 52，同時在沖頭5前端 易磨損處燒焊模具鋼或銅焊上硬質(zhì)合金，如5Cr4W5Mo2V、3Cr3Mo3W2V ;而擠孔凹模7和凹模 芯8采用3Cr2W8V、 W9Cr4V2、 W18Cr4V即能滿足要求。沖頭5的長度主要取決于鍛件14本 身和設(shè)備封閉高度，要使其在設(shè)備到上死點處能夠輕松的取出鍛件14，運動到下死點處，沖 頭5剛好進入凹模芯8之內(nèi)3 8mm。而本例所設(shè)計的沖孔模具封閉高度為400mm，在200T 的沖床上就能滿足要求。其中，凹模芯8主要是有效的防止擠孔毛剌，同時還可以在鍛件14 上形成所要求的倒角。由于其易損壞，所以不和擠孔凹模7做成一體，以便更換。而沖頭5 和凹模芯8之間的間隙以單邊0. 1 0. 2mm為佳，本例為0. 15mm，這樣既方便裝模，又不會 碰傷。在生產(chǎn)過程中適時的進行冷卻，這樣效果會更好。 其次，退料部分主要使鍛件14在設(shè)備上行程過程中，在退料板6的抵擋下，鍛件14 容易脫離沖頭5，便于取出，同時又不會壓傷鍛件14。其導向部分和其它模架的原理和作用 相同。 最后，模具的制造精度也是很重要的，其不但影響其裝配，還對模具使用壽命，產(chǎn) 品的質(zhì)量起關(guān)鍵性的作用。 上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受 上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改 進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種小直徑深孔鍛件的擠孔模具，用于終鍛前為實心、終鍛后形成小直徑深孔的鍛件(14)的擠孔加工，所述的鍛件(14)包括沿鍛件(14)軸向分布的輪盤部分和輪轂部分，所述的擠孔模具包括上模座(1)、下模座(9)、導柱(3)和導套(2)，其特征在于所述的小直徑深孔鍛件的擠孔模具設(shè)沖頭(5)、擠孔凹模(7)，所述的沖頭(5)由沖頭固定板(4)固定在上模座(1)上，所述的擠孔凹模(7)固定在下模座(9)上。
2. 按照權(quán)利要求1所述的小直徑深孔鍛件的擠孔模具，其特征在于所述的鍛件(14) 輪轂部分的外圓置于所述的擠孔凹模(7)的孔內(nèi)，在終鍛加工之前，所述的鍛件(14)的輪 轂部分的軸向長度，小于所述的擠孔凹模(7)的孔的深度，所述的鍛件(14)的輪轂部分的 軸向長度。
3. 按照權(quán)利要求2所述的小直徑深孔鍛件的擠孔模具，其特征在于所述的擠孔凹模 (7)的孔內(nèi)的下部，設(shè)有凹模芯(8)，所述凹模芯(8)的下端面與所述的下模座(9)接觸。
4. 按照權(quán)利要求3所述的小直徑深孔鍛件的擠孔模具，其特征在于所述的鍛件(14) 在所述的沖頭(5)終鍛開始接觸部位，設(shè)有擠孔引導孔(15)，所述的擠孔引導孔(15)為沉 孔。
5. 按照權(quán)利要求4所述的小直徑深孔鍛件的擠孔模具，其特征在于所述的擠孔引導 孔(15)的孔口，設(shè)有一圈凸起。
6. 按照權(quán)利要求3所述的小直徑深孔鍛件的擠孔模具，其特征在于所述的鍛件(14) 在所述的沖頭(5)終鍛開始接觸表面相反的端面，設(shè)有尾端沉孔(16)。
專利摘要本實用新型公開了一種小直徑深孔鍛件的擠孔模具，設(shè)沖頭(5)、擠孔凹模(7)，所述的沖頭(5)由沖頭固定板(4)固定在上模座(1)上，所述的擠孔凹模(7)固定在下模座(9)上。采用上述技術(shù)方案，其擠孔工藝的主要優(yōu)勢在于提高材料利用率，更有利于預、終鍛件的充滿；提高模具使用壽命，因為這類鍛件在擠孔過程中鍛件本體的高度會增加，采用擠孔工藝，可以減小模鍛型腔深度，使預、終成形的難度降低，提高效率，降低零件制造成本。
文檔編號B21C26/00GK201511052SQ200920143238
公開日2010年6月23日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者孟江峰 申請人:蕪湖三聯(lián)鍛造有限公司