專利名稱：外帶子午線型零件的冷鍛模具及其鍛造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種冷鍛工藝技術領域的模具，具體是一種外帶子午線型零件的 冷鍛模具及其鍛造方法。
背景技術：
現今，對外帶子午線形復雜精密零件的制造還缺乏行之有效的模具結構和工藝措 施，而是采用多工步成形，然后機械加工達到零件的尺寸要求。這往往成為制約該類零件大 批量、低成本、高效生產的瓶頸。經過對現有技術的檢索發(fā)現，中國專利申請?zhí)?00610038277. 9，記載了一種“徑向 與反向復合擠壓的精密鍛造工藝”，該技術在750 800°C復合溫擠壓，從該技術文件中無 法確定徑向有任何變形，且該技術在模具徑向“凹槽尺寸比最終成品大15 25%”，顯然零 件擠出后還要做大量的機械加工；

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術存在的上述不足，提供一種外帶子午線型零件的冷鍛模具及 其鍛造方法，實現630MPa的背壓的同時模具結構簡單，便于實現。本發(fā)明是通過以下技術方案實現的本發(fā)明涉及一種外帶子午線型零件的冷鍛模具，包括頂桿、柱塞、凹模型腔、預應 力圈、芯棒、凸模和工藝凸臺，其中頂桿豎直地活動設置于柱塞中部，柱塞正對凹模型腔的 下方，芯棒、凹模型腔和預應力圈由內而外依次套接且芯棒與頂桿同軸相對，工藝凸臺位于 芯棒的頂端，凸模活動設置于凹模型腔的上方且正對工藝凸臺。所述的柱塞、凹模型腔和芯棒構成的空腔內設有緩沖液體，該緩沖液體的壓強為 630MPa ；所述的柱塞與凹模型腔相接觸的位置設有彈性緩沖件；所述的凹模型腔為環(huán)狀結構，該凹模型腔的內徑大于等于待擠壓毛坯的外徑；本發(fā)明涉及上述外帶子午線型零件的冷鍛方法，包括以下步驟本發(fā)明涉及一種上述模具的冷鍛方法，包括以下步驟第一步、將預制好的毛坯置于凹模型腔中；所述的凹模型腔通過壓力壓入預應力圈中，其過盈量為7%0。第二步、壓力機滑塊下行對凸模施加軸向壓力，預制坯產生變形，預制坯在充滿凹 模型腔的同時也形成鍛件的肋，當金屬流到芯棒和凹模型腔之間的縫隙時形成鍛件的襯套 部分；第三步、封閉在凹模型腔中的液體形成凹模型腔的內表面和柱塞的上表面，組成 材料的流動背壓；第四步、泄壓后頂出鍛件。本發(fā)明制備得到的鍛件與現有技術相比具有的優(yōu)勢為本模具中背壓的作用將提高塑性變形區(qū)域的靜水壓，可起到預防材料開裂的效果。對抑制脆性材料擠壓時的裂紋和 內部V字形裂紋的產生有明顯效果。同時，通過附加背壓，可望修正擠壓加工初期產生的因 不穩(wěn)定的材料流動引起的端面形狀的不整齊，高度不一致，材料未充滿等現象。背壓附加鍛造被用于散熱片和渦輪盤的擠壓加工，取得了讓擠壓長度一致的效 果。在渦輪盤鍛造時如果沒有背壓，那么被擠壓出的渦卷壁的高度有20mm以上的偏差，如 果附加40-50kN的背壓，那么高度的差在0. 5mm以內。渦盤的渦卷壁的截面積約為2200mm2， 背壓是20MPa，可以說小的壓力就有很好的效果。


圖1為本發(fā)明模具結構示意圖。圖2為實施例鍛造件示意圖；其中圖2a為模具俯視圖，圖2b為鍛件立體示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1所示，本實施例包括彈性元件1、頂桿2、下面柱塞3、液體4、芯棒5、凹模 型腔6、預應力圈7、預制坯8、凸模9、凹模型腔端部10、工藝凸臺11和鍛件12，其中頂桿 2豎直地活動設置于柱塞3中部，柱塞3正對凹模型腔6的下方，芯棒5、凹模型腔6過盈壓 入預應力圈7中，由內而外依次套接且芯棒5與頂桿2同軸相對，工藝凸臺11位于芯棒5 的頂端，凸模9活動設置于凹模型腔6的上方且正對工藝凸臺11。所述的緩沖液體4位于柱塞3、凹模型腔6和芯棒5構成的空腔內，其壓強為 630MPa ；所述的彈性緩沖件1位于柱塞3與凹模型腔6相接觸的位置；所述的凹模型腔6為環(huán)狀結構，該凹模型腔6的內徑大于等于待擠壓的預制坯8 的外徑；本實施例的具體工作過程如下將毛坯8置于凹模型腔6中，凹模型腔過盈(過盈量為7%0 )壓入預應力圈7中。 毛坯的最大直徑<凹模型腔最大直徑，襯套部分外徑<凹模型腔孔徑，而內徑>芯棒5外徑。由于凸模9的軸向壓力作用，毛坯產生塑性變形，因此，毛坯的材料在充滿凹模型 腔6凹槽的同時也形成零件的肋，當金屬流動到芯棒5和凹模型腔6之間縫隙時成形了襯 套部分。封閉在凹模型腔中的液體4形成凹模型腔6型腔的內表面和下面柱塞3的上表 面，組成材料流動的背壓。這就保證了毛坯8變形的有利條件，由于系統(tǒng)不均勻全方位壓 縮，防止材料連續(xù)性破壞，減少了材料與凹模型腔壁6之間摩擦力。此外，由于液體4背壓對預制坯第一階段變形的作用，產生了充滿芯棒5與凸模9 端部毗連的上端的鐓粗，相應地減少了與工藝凸臺11形成的芯棒直徑。
在凸模9作軸向運動時，通過毛坯8的變形和芯棒5對液體4的作用，減少了凹模 型腔閉合的體積。為了體積補償，引起芯棒5和預制坯8從凸模運動反向移向凹模型腔。在塑性變形末了為了從凹模型腔中取出鍛件12，凸模9從凹模型腔中退出，壓力 油回流到油缸，此時，由于工藝凸臺11，芯棒5仍留在鍛件中。由于對凹模型腔6端部10的強力作用，凹模型腔向下移動，鍛件12從凹模型腔6 中被打出，例如，壓力機滑塊借助于墊環(huán)同時作了第二次行程。所述凹模型腔移動減小了由 于從凹模型腔6中頂出鍛件12所需的凹模型腔內封閉液體體積，在該體積下通過壓縮減震 元件1使凹模型腔6向下移動到其原始位置。由于凹模型腔6子午線溝槽的不均勻充填，在鍛件12子午面肋與模壁6之間可能 形成縫隙，通過該縫隙與液體4緊貼，以保證鍛件從凹模型腔6中取出。在此情況下，借助 芯棒5向上的軸向運動及頂桿2的向上運動取出鍛件，由于彈性元件1回復，因此，凹模型 腔6回復到其原始位置。如圖2a和圖2b所示出用該模具擠壓鍛件的實例，第一個鍛件中沒有取出芯棒5。
權利要求
一種外帶子午線型零件的冷鍛模具，包括頂桿、柱塞、凹模型腔、預應力圈、芯棒、凸模和工藝凸臺，其特征在于頂桿豎直地活動設置于柱塞中部，柱塞正對凹模型腔的下方，芯棒、凹模型腔和預應力圈由內而外依次套接且芯棒與頂桿同軸相對，工藝凸臺位于芯棒的頂端，凸?；顒釉O置于凹模型腔的上方且正對工藝凸臺。
2.根據權利要求1所述的外帶子午線型零件的冷鍛模具，其特征是，所述的柱塞、凹模 型腔和芯棒構成的空腔內設有緩沖液體，該緩沖液體的壓強為630MPa。
3.根據權利要求1所述的外帶子午線型零件的冷鍛模具，其特征是，所述的柱塞與凹 模型腔相接觸的位置設有彈性緩沖件。
4.根據權利要求1所述的外帶子午線型零件的冷鍛模具，其特征是，所述的凹模型腔 為環(huán)狀結構，該凹模型腔的內徑大于等于待擠壓毛坯的外徑。
5.一種根據權利要求1所述冷鍛模具的冷鍛方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、將預制好的毛坯置于凹模型腔中；第二步、壓力機滑塊下行對凸模施加軸向壓力，預制坯產生變形，預制坯在充滿凹模 型腔的同時也形成鍛件的肋，當金屬流到芯棒和凹模型腔之間的縫隙時形成鍛件的襯套部 分；第三步、封閉在凹模型腔中的液體形成凹模型腔的內表面和柱塞的上表面，組成材料 的流動背壓；第四步、泄壓后頂出鍛件。
6.根據權利要求5所述的冷鍛方法，其特征是，所述的凹模型腔通過壓力壓入預應力 圈中，其過盈量為7%0。
7.根據權利要求5所述的冷鍛方法，其特征是，所述的毛坯的最大直徑小于所述凹模 型腔的最大直徑。
8.根據權利要求5所述的冷鍛方法，其特征是，所述的襯套部分的外徑小于凹模型腔 孔徑且大于芯棒的外徑。
全文摘要
一種冷鍛工藝技術領域的外帶子午線型零件的冷鍛模具及其冷鍛方法，包括頂桿、柱塞、凹模型腔、預應力圈、芯棒、凸模和工藝凸臺，頂桿豎直地活動設置于柱塞中部，柱塞正對凹模型腔的下方，芯棒、凹模型腔和預應力圈由內而外依次套接且芯棒與頂桿同軸相對，工藝凸臺位于芯棒的頂端，凸模活動設置于凹模型腔的上方且正對工藝凸臺。本發(fā)明實現630MPa背壓以預防材料開裂。對抑制脆性材料擠壓時的裂紋和內部V字形裂紋的產生有明顯效果，可修正擠壓加工初期產生的因不穩(wěn)定的材料流動引起的端面形狀的不整齊，高度不一致，材料未充滿等現象。
文檔編號B21J13/02GK101966552SQ201010501570
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權日2010年10月11日
發(fā)明者張海英, 朱海根, 王以華, 陳波 申請人:上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司;上海秀陽材料檢測技術有限公司