專利名稱：鍛造高精度曲軸的模具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種制造機械部件的模具，尤其涉及一種能夠滿足高精度要求的 微車曲軸的鍛造模具。
背景技術：
曲軸是發(fā)動機傳遞動力的重要零件，工作中承受沖擊載荷和循環(huán)扭矩，服役狀態(tài) 惡劣，整體機械性能要求較高。近幾年，微車曲軸產(chǎn)品的配套廠家越來越傾向于少機械加 工、甚至不機械加工的方式獲得鍛鋼曲軸毛坯，這就要求鍛造曲軸毛坯的輕量化和高精度。 現(xiàn)有技術中，由于通用鍛造設備導向精度較差，并且常規(guī)微車曲軸模具本身的上下模之間 缺乏導向機構，因此在鍛造過程中容易產(chǎn)生錯?，F(xiàn)象，進而影響產(chǎn)品的精度，例如尺寸、形 狀精度、產(chǎn)品一致性等均不能滿足高精度要求，同時也大大縮短了模具的使用壽命。另外， 隨著高精度曲軸的輕量化要求，下料的規(guī)格較小，輔料較少，容易引起填充不足的問題，進 而導致產(chǎn)品不合格、材料的利用率低的現(xiàn)象；這直接導致生產(chǎn)成本提高，產(chǎn)品利潤低下，不 利于相關鍛造企業(yè)的生存和發(fā)展。針對上述不足，需要提供一種新的曲軸模具，避免在鍛造過程中因發(fā)生錯模而導 致尺寸和形狀精度不夠、成品一致性差、產(chǎn)品填充不完全、廢品率高、浪費材料等現(xiàn)象，同時 也延長模具的使用壽命，從而節(jié)約成本，提高利潤率。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種能夠在鍛造過程中對上下模進行準確導 向，避免發(fā)生錯?，F(xiàn)象的鍛造高精度曲軸的模具，所述模具保證了產(chǎn)品的尺寸和形狀精度 較高、成品一致性高、填充完全、廢品率低，同時也延長模具的使用壽命，節(jié)約成本，提高利 潤率。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種鍛造高精度曲軸的模具，包 括共同圍成模腔的上模和下模，所述下模上位于模腔兩側(cè)沿豎直方向分別設置導向槽I， 上模上位于模腔兩側(cè)分別設置與導向槽I對應的導向凸塊I。進一步，所述導向凸塊I與導向槽I的結(jié)合面斜度a為1°彡a彡3° ；導向凸塊 I與導向槽I的結(jié)合面之間的工作間隙η為0. 5 mm彡η彡0. 8 mm ；導向凸塊I和導向槽 I豎直方向之間的工作間隙Ii1為5mm彡Ii1彡10 mm ；進一步，所述上模的兩對角處沿豎直方向分別設置有導向槽II，下模的兩對角處 分別設置與導向槽II對應的導向凸塊II ；進一步，所述導向凸塊II與導向槽II的結(jié)合面斜度 為1°彡 彡3° ；導向凸 塊II與導向槽II的結(jié)合面之間的工作間隙Ii1為0. 3 mm ^ H1 ^ 0. 5 mm;導向凸塊II和導 向槽II豎直方向之間的工作間隙Ii3為5mm彡Il3彡10 mm ；進一步，所述下模上位于曲軸模腔軸向兩側(cè)平衡板對應區(qū)域設置有向上凸出的阻 力墻；[0010]進一步，阻力墻橋部寬度Id2為10 mm ^ b2 ^ 20 mm ；阻力墻的內(nèi)側(cè)面斜度ει2為 V ^ B2^ 10° ；阻力墻內(nèi)側(cè)面的最小工作間隙η2為0. 5 mm彡η2彡5 mm ；阻力墻高度h4 為15 mm彡h4彡30 mm ；阻力墻頂部工作間隙h5彡倉部深度；阻力墻側(cè)向工作間隙n3大于 阻力墻內(nèi)側(cè)面的最小工作間隙112 ；進一步，所述下?？拷Ｇ灰粋?cè)的橋部上設置有凸起的阻力筋，上模靠近模腔一 側(cè)的橋部上對應設置與阻力筋相對應的凹槽；阻力筋分別與其同側(cè)的阻力墻連為一體，或 呈局部分段式設置；進一步，所述阻力筋筋體圓角半徑R為5 mm^R^ 10 mm;阻力筋筋體圓心高度 h6為1 mm彡h6彡0. 5R ；阻力筋的最大工作間隙h7為1 mm彡h7彡h0。本實用新型的有益效果本實用新型的鍛造高精度曲軸的模具，相比現(xiàn)有鍛模而 言，在模腔兩側(cè)設置有導向槽I和導向凸塊I，使得在鍛造過程中能夠?qū)ι夏：拖履＿M行 準確導向定位，避免上模和下模在鍛壓過程中產(chǎn)生錯移，緊緊鎖扣，使所得產(chǎn)品尺寸、形狀 精度較高、產(chǎn)品一致性較好，同時也大大增加了模具的使用壽命。本實用新型的其他優(yōu)點、目標和特征將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種 程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實 用新型的實踐中得到教導。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明附


圖1為本實用新型下模的結(jié)構示意圖；附圖2為附
圖1中M-M向剖視圖；附圖3為附
圖1中A-A向剖視圖；附圖4為附
圖1中P-P向剖視圖；附圖5為附
圖1中Q-Q向剖視圖；附圖6為附
圖1中H-H向剖視圖；附圖7為附
圖1中C-C向剖視圖。
具體實施方式
附
圖1為本實用新型下模的結(jié)構示意圖，附圖2為附
圖1中M-M向剖視圖，附圖3 為附
圖1中A-A向剖視圖，附圖4為附
圖1中P-P向剖視圖，附圖5為附
圖1中Q-Q向剖視 圖，附圖6為附
圖1中H-H向剖視圖，附圖7為附
圖1中C-C向剖視圖。如圖所示，本實用 新型的鍛造高精度曲軸的模具，包括共同圍成模腔3的上模1和下模2，所述下模2上位于 模腔3兩側(cè)沿豎直方向分別設置導向槽I，上模1上位于模腔兩側(cè)分別設置與導向槽I對 應的導向凸塊I 5。本實用新型的鍛造高精度曲軸的模具，由于在模腔兩側(cè)軸向設置有導向 槽I和導向凸塊I，使得在鍛造過程中能夠?qū)ι夏：拖履＿M行準確導向定位，避免上模和 下模在鍛壓過程中產(chǎn)生錯移，緊緊鎖扣，使所得產(chǎn)品尺寸、形狀精度較高、產(chǎn)品一致性較好， 同時也大大增加了模具的使用壽命。本實施例以重約13公斤，合模尺寸為長X寬X高 =600mmX380mmX400mm的微車曲軸模具為例，其中導向凸塊I的高度h為70mm，該數(shù)值需 結(jié)合導向凸塊I的寬度、模塊長度及設備封閉高度綜合選擇，以防止高度過大導致導向凸塊剛度和強度下降，但在條件允許的情況下應盡量取大值；導向凸塊II的高度Ii2為^mm， 導向凸塊II寬度的取值需根據(jù)高度取值進行強度校核后確定，同時還需要注意不與阻力墻 型面發(fā)生干涉。作為對上述實施例的進一步改進，所述導向凸塊I 5與導向槽I的結(jié)合面斜度 (具體指結(jié)合面與豎直方向的夾角)a為1°，導向耳I與導向槽I結(jié)合面的斜度 a合理取值能夠保證良好的運行工況和較高導向精度，本實施例中a取2° ；導向凸塊I 5 與導向槽I的結(jié)合面之間的工作間隙η為0.5 mm^n^O.8 mm，該間隙取值需綜合考慮設 備精度及允許的錯模公差，過小會對運行工況造成影響，過大則會對鍛造精度造成影響，本 實施例η取0. 5mm。導向凸塊I 5和導向槽I豎直方向之間的工作間隙Ii1為5mm彡Ii1彡10 mm，由于導向耳I底面非工作表面，在本結(jié)構中只需要預留5_10 mm間隙作讓位，即可保證 本實用新型能夠良好工作，本實施例中Ii1取8mm。作為對上述實施例的進一步改進，所述上模1的兩對角處沿豎直方向分別設置有 導向槽II，下模2的兩對角處分別設置與導向槽II對應的導向凸塊II 6，由于在曲軸的成形 后期，系統(tǒng)模鍛力急劇增加，因此在對角方向設置導向槽II和導向耳II，用于平衡水平錯移 力矩，防止過大的力全部施加在導向槽I和導向耳I上，進一步增加安全性和保險性。作為對上述實施例的進一步改進，所述導向凸塊II 6與導向槽II的結(jié)合面斜度 (具體指結(jié)合面與豎直方向的夾角) 為1°彡 彡3°，導向凸塊II與導向槽II結(jié)合面的 斜度 合理取值能夠保證良好的運行工況和較高導向精度，本實施例中 取2° ；導向凸 塊II 6與導向槽II的結(jié)合面之間的工作間隙1為0.3 mm ^ H1 ^ 0. 5 mm，該間隙取值需 綜合考慮設備精度及允許的錯模公差，過小會對運行工況造成影響，過大則會對鍛造精度 造成影響，本實施例Ii1取0. 3mm ；導向凸塊II和導向槽II豎直方向之間的工作間隙Ii3為 5mm ^ h3 ^ 10 mm，由于導向凸塊II頂面非工作表面，在本結(jié)構中只需要預留5 —10 mm間 隙作讓位，即可保證本發(fā)明能夠良好工作，本實施例中Ii3取8mm。作為對上述實施例的進一步改進，所述下模2上位于曲軸模腔軸向兩側(cè)平衡板對 應區(qū)域設置有向上凸出的阻力墻4。由于其在曲軸軸向兩側(cè)平衡板對應區(qū)域設置有阻力墻， 用于阻止鍛壓過程中金屬料的外流，使所得產(chǎn)品填充飽滿度較高，材料的利用率較高，節(jié)約 生產(chǎn)成本。作為對上述實施例的進一步改進，所述阻力墻4橋部寬度Id2為10 mm彡Id2彡20 mm，綜合考慮設備運行的平穩(wěn)性及模具受載破壞的危險，b2應盡可能取小的數(shù)值，但如果過 小，則會因飛邊過窄導致后續(xù)中飛邊壓入鍛件本體形成折迭或者對切邊產(chǎn)生不良影響。如 果太大，則會占據(jù)導向槽I的位置，從而影響導向槽和導向耳的強度；本實施例中，1 取 15mm ；阻力墻4的內(nèi)側(cè)面斜度 為7°彡 彡10°，經(jīng)實驗研究分析可知，阻力墻4斜度 的取值與填充能力及最大成形載荷均呈反比，因此，從降低最大成形載荷提高填充能力的 角度考慮，阻力墻斜度％應盡可能取小值，但也不可小于拔模斜度，以防止鍛件粘模導致 出模困難，本實施例中 取8° ；阻力墻4內(nèi)側(cè)面的最小工作間隙n2為0. 5 mm ^ n2 ^ 5 mm，實驗研究證明，阻力墻內(nèi)側(cè)面間隙對填充能力及最大成形載荷的影響趨勢相反，較小的 間隙取值可以獲得較好的鍛件整體填充狀態(tài)，但也會導致最大成形載荷的顯著增加，因此， 該參數(shù)的取值需要綜合考慮產(chǎn)品填充和模具負荷的綜合影響，本實施例n2取2mm ；阻力墻4 高度比為15 mm Sh4 <30 _，阻力墻高度對填充能力及最大成形載荷的影響趨勢與阻力墻間隙成正相關，本實施例中h4取20mm ；阻力墻4頂部工作間隙h5 >倉部深度(倉部是 指圍繞鍛模橋部外側(cè)用于容納多余金屬的空腔，倉部深度是指倉部底面到分模面之間的距 離)，該間隙的作用主要是容納通過阻力墻后的多余金屬，因此不能小于倉部深度；阻力墻4 側(cè)向工作間隙n3大于阻力墻內(nèi)側(cè)面的最小工作間隙n2，由于對金屬起約束作用的主要是阻 力墻的內(nèi)側(cè)面，而左右兩側(cè)面的影響并不明顯，因此在一般情況下，該阻力墻墻體的左右兩 側(cè)面間隙寬度n3，應比阻力墻墻體內(nèi)側(cè)面的間隙寬度112寬，該結(jié)構是為了不影響多余金屬 在模鍛后期排除型腔時的持續(xù)性和均勻性，防止產(chǎn)生回流折迭等缺陷。作為對上述實施例的進一步改進，所述下?？拷Ｇ灰粋?cè)的橋部上設置有凸起的 阻力筋7，上?？拷Ｇ灰粋?cè)的橋部上對應設置與阻力筋7相對應的凹槽；阻力筋分別與其 同側(cè)的阻力墻連為一體，或呈局部分段式設置；阻力筋7的設置，一方面可提供較阻力溝更 大的材料水平外流阻力，促使坯料向型腔深處填充；另一方面也可與模具中間的阻力墻結(jié) 構聯(lián)合為一整體，構成橫向的強阻力區(qū)，促使坯料向長度方向填充曲軸遠端型腔。當然，分 段式設置同樣能發(fā)揮阻止材料水平外流的作用。該結(jié)構解決了模具端頭空間限制無法布置 阻力墻的困難；本實施例中，所述下模上靠近小頭模腔一端對稱設置軸向呈“八”字型凸起 的阻力筋7，上模上靠近小頭模腔一端對稱設置軸向呈“八”字型的與阻力筋7相配合的凹 槽；阻力筋分別與其同側(cè)的阻力墻連為一體，或呈局部分段式設置，均能提供較強的側(cè)向阻 力。作為對上述實施例的進一步改進，所述阻力筋7筋體圓角半徑R為5 mm^R^ 10 mm，R的取值需要綜合考慮小頭模腔一端的空間大小和阻力筋的受力大小等，本實施例中，R 取8mm ；阻力筋7筋體圓心高度h6為1 mm彡h6彡0. 5R，由于阻力筋8整體越高，可提供的 水平阻力越大，鍛件填充性越好，因此，設計時往往將阻力筋8整體升高一定數(shù)值，但該值 不能大于筋體圓角半徑數(shù)值的一半，即0. 5R，以防止阻力筋8強度下降，在水平力的作用下 變形或者斷裂失效，本實施例中h6取0. 3R ；阻力筋7的最大工作間隙h7為1 mm < h7 < hQ (此處Iitl飛邊厚度)，該最大間隙在設計上體現(xiàn)為筋體凸凹部分的圓心距，該間距的存在構 成了凸凹筋體間的腔體結(jié)構，可用于容納一定量的飛邊金屬，因此不宜過小，本實施例中h7 取 Imm0為了保證本實用新型的精度，本實用新型的模具采用以下方法制造，具體包括以 下步驟首先，按基準墊板及圖紙尺寸加工出上模或下模；然后對加工好的上?；蛳履＿M 行實際測量采集數(shù)據(jù)；最后通過數(shù)控編程保證間隙量的方式制造另一塊模體。傳統(tǒng)工藝中， 通常采用根據(jù)圖紙尺寸加工的方式制造模具及其導向機構，由于制造基準的不穩(wěn)定性，采 用保證尺寸的方式極易發(fā)生間隙的跳動和偏差，使模具的導向精度降低，生產(chǎn)中出現(xiàn)錯模 量過大引起鍛件報廢。采用本發(fā)明的方法制造的模具導向精度高，鍛件的錯模得到了有效 的控制。經(jīng)統(tǒng)計，鍛件實際的錯模量小于0.15 _，效果明顯。采用本實用新型“依據(jù)實測結(jié)果配合制造”的方式保證導向機構間隙，并按照本實 用新型限定的參數(shù)合理取值，所得產(chǎn)品與傳統(tǒng)模具鍛造所得的曲軸產(chǎn)品性能相比，有益效 果十分顯著。具體結(jié)果如下
權利要求1.一種鍛造高精度曲軸的模具，包括共同圍成模腔(3)的上模(1)和下模(2)，其特征 在于所述下模(2)上位于模腔(3)兩側(cè)沿豎直方向分別設置導向槽I，上模(1)上位于模 腔兩側(cè)分別設置與導向槽I對應的導向凸塊I (5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的鍛造高精度曲軸的模具，其特征在于所述導向凸塊I(5)與 導向槽I的結(jié)合面斜度a為1° ≤a≤3°；導向凸塊I (5)與導向槽I的結(jié)合面之間的 工作間隙η為0. 5 mm ≤n≤ 0.8 mm;導向凸塊I (5)和導向槽I豎直方向之間的工作間 W^hl 為:5mm≤ h1 ≤ 10 mm。
3.根據(jù)權利要求2所述的鍛造高精度曲軸的模具，其特征在于所述上模(1)的兩對角 處沿豎直方向分別設置有導向槽II，下模(2)的兩對角處分別設置與導向槽II對應的導向 凸塊II (6)。
4.根據(jù)權利要求3所述的鍛造高精度曲軸的模具，其特征在于所述導向凸塊II(6)與 導向槽II的結(jié)合面斜度 為1°≤a1≤3° ；導向凸塊II (6)與導向槽II的結(jié)合面之間的 工作間隙n1為0. 3 mm ≤ n1 ≤ 0. 5 mm ；導向凸塊II和導向槽II豎直方向之間的工作間隙 A3 為:5mm ≤ h3 ≤ 10 mm。
5.根據(jù)權利要求4所述的鍛造高精度曲軸的模具，其特征在于所述下模(2)上位于曲 軸模腔軸向兩側(cè)平衡板對應區(qū)域設置有向上凸出的阻力墻(4 )。
6.根據(jù)權利要求5所述的鍛造高精度曲軸的模具，其特征在于所述阻力墻(4)橋部寬 度、為10 mm≤b2≤20 mm;阻力墻(4)的內(nèi)側(cè)面斜度辦為7?！?a≤10° ；阻力墻(4) 內(nèi)側(cè)面的最小工作間隙/ 2為0.5 mm≤n2≤5 mm ；阻力墻(4)高度力4為15 mm≤h4≤30 mm;阻力墻(4)頂部工作間隙A5≥倉部深度；阻力墻(4)側(cè)向工作間隙大于阻力墻內(nèi)側(cè) 面的最小工作間隙n2。
7.根據(jù)權利要求6所述的鍛造高精度曲軸的模具，其特征在于所述下?？拷Ｇ灰?側(cè)的橋部上設置有凸起的阻力筋(7)，上?？拷Ｇ灰粋?cè)的橋部上對應設置與阻力筋(7) 相對應的凹槽；阻力筋分別與其同側(cè)的阻力墻連為一體，或呈局部分段式設置。
8.根據(jù)權利要求7所述的鍛造高精度曲軸的模具，其特征在于所述阻力筋(7)筋體圓 角半徑R為5 mm ≤ r ≤ 10 mm ；阻力筋(7)筋體圓心高度力6為1 mm≤h6≤0.r,阻力 筋(7)的最大工作間隙力7為1 mm≤h7≤h0。
專利摘要本實用新型提供了一種鍛造高精度曲軸的模具，包括共同圍成模腔的上模和下模，所述下模上位于模腔兩側(cè)沿豎直方向分別設置導向槽Ⅰ，上模上位于模腔兩側(cè)分別設置與導向槽Ⅰ對應的導向凸塊Ⅰ；本實用新型的鍛造高精度曲軸的模具，相比現(xiàn)有鍛模而言，在模腔兩側(cè)設置有導向槽Ⅰ和導向凸塊Ⅰ，使得在鍛造過程中能夠?qū)ι夏：拖履＿M行準確導向定位，避免上模和下模在鍛壓過程中產(chǎn)生錯移，緊緊鎖扣，使所得產(chǎn)品尺寸、形狀精度較高、產(chǎn)品一致性較好，同時也大大增加了模具的使用壽命。
文檔編號B21J13/02GK201815620SQ20102054584
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權日2010年9月28日
發(fā)明者李路 申請人:西南大學