專利名稱：一種提高多向模鍛模具壽命的模具及其模鍛方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬塑性成型中的多向模鍛模具領(lǐng)域，尤其是涉及一種提高多向模鍛模具壽命的模具及其模鍛方法。
背景技術(shù)：
多向模鍛是一種利用可分模具在壓力機(jī)一次行程的作用下鍛出形狀復(fù)雜、無(wú)毛邊、無(wú)模鍛斜度或小模鍛斜度鍛件的擠、鍛相結(jié)合的綜合工藝。普通多向模鍛模具，其結(jié)構(gòu)一般包括上模，下模和側(cè)向凸模，三者合模后形成零件型腔。由于多向模鍛零件成形是在具有多個(gè)分模面的封閉型腔內(nèi)進(jìn)行的，因此多向模鍛的是一種產(chǎn)品精度高，材料利用率高和生產(chǎn)效率高的模鍛新工藝，近年來(lái)，越來(lái)越成為研究的熱點(diǎn)。例如冀東生等分別對(duì)節(jié)套體多向模鍛工藝進(jìn)行了模擬分析及實(shí)驗(yàn)研究(華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科技版)，2009，37 (6))。周波等對(duì)節(jié)套體的多向模鍛擠壓成型進(jìn)行了工藝研究(碩士論文，中北大學(xué)2008年)。薛克敏等對(duì)接套體多向模鍛擠壓成形的工藝進(jìn)行了數(shù)值模擬研究(兵器材料科學(xué)與工程，2009，32 (3))。周志明等對(duì)40Cr鋼機(jī)體座類零件的多向模鍛工藝及模具進(jìn)行了研究(專利號(hào)ZL 201010566154. 9)。盡管以上多向模鍛的研究和工藝取得了不少的成績(jī)，然而由于多向模鍛擠壓成型時(shí)間長(zhǎng)，零件加熱溫度高，經(jīng)?？梢赃_(dá)到1100° C左右，零件與凸模接觸時(shí)間長(zhǎng)，一般可達(dá)20S左右，而且承受壓力大，凸模在工作幾十次以后溫度迅速升高到600— 800° C，凸模的強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能急劇下降。由于側(cè)向凸模一般用于成型出零件的局部形狀，故側(cè)向凸模一般均為較為細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)形狀。這樣，在擠壓力的作用下，很容易磨損或變形，形成大的圓角和褶皺，零件飛邊過(guò)大，形成褶皺，質(zhì)量差；側(cè)向凸模壽命極低(一般幾十件)，生產(chǎn)成本高，效率低，不能形成批量生產(chǎn)能力。因此設(shè)計(jì)一種可以使側(cè)向凸模散熱良好、耐磨損、更換維修方便的模具及生產(chǎn)操作方法，以降低側(cè)向凸模溫度、減少變形、提高模具的使用壽命，以降低生產(chǎn)成本、達(dá)到批量生產(chǎn)能力，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是怎樣提供一種提高多向模鍛模具壽命的模具及模鍛方法，以提高多向模鍛精密熱擠壓模具的壽命，降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)精密熱擠壓工藝的批量應(yīng)用。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明中采用了如下的技術(shù)方案
一種提高多向模鍛模具壽命的模具，包括上模、下模和側(cè)向凸模，其特征在于，所述側(cè)向凸模包括位于前端的小凸模和位于后端的模座基體，所述小凸模前端用于與零件接觸并擠壓成型出零件足部形狀，所述模座基體后端用于固定在模座或動(dòng)力設(shè)備上，所述小凸模后端與模座基體前端接觸處為平面對(duì)接或采用可防止轉(zhuǎn)動(dòng)的凹凸耦合對(duì)接。
本方案中，當(dāng)小凸模后端與模座基體前端接觸處為平面對(duì)接的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使其制造非常方便。當(dāng)兩者采用凹凸耦合對(duì)接的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，可以防止小凸模在使用過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)，確保其模鍛精度更高。本方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，單獨(dú)設(shè)置的小凸模為側(cè)向凸模中最容易損壞的部位，故損壞后可以單獨(dú)更換或維修，降低成本，也可以在工作時(shí)對(duì)小凸模單獨(dú)降溫，延長(zhǎng)壽命。作為優(yōu)化，所述小凸模長(zhǎng)度為20-50cm，該尺寸可以確保小凸模自身工作時(shí)具備足夠的強(qiáng)度、硬度和承熱能力。本發(fā)明還公開了一種提高多向模鍛模具壽命的模鍛方法，其特點(diǎn)在于，采用了上述的模具進(jìn)行模鍛，模鍛時(shí)一次模鍛工作循環(huán)后取出小凸模，將小凸模冷卻或更換為預(yù)先制備好備用的其他相同形狀小凸模后，再安裝好進(jìn)行下次模鍛工作循環(huán)，確保模鍛使用的小凸模溫度低于200°c。其中，一次模鍛工作循環(huán)是指加工得到一個(gè)零件的工作過(guò)程。本方法中，一個(gè)工作循環(huán)后小凸模可以方便地取出和安裝，取出后可進(jìn)行快速冷卻或更換，重新安裝后溫度降低，小凸模溫度低于200°C，自身不會(huì)因高溫而磨損，同時(shí)也起到隔離工件和凸?；g的熱傳遞和作用，可有效減少凸模的磨損。其中，制造多個(gè)小凸模循環(huán)使用，更是可以保證整個(gè)工藝的流暢性和快捷性。小凸模隔離了工件和整體凸模間的熱傳遞，整體凸模能保持常溫，工作中不會(huì)磨損和變形。綜上所述，采用本發(fā)明的提高多向模鍛模具壽命的模具，可以降低凸模工作中的溫度、保證凸模硬度、減少凸模的磨損、提高凸模的壽命、降低凸模的制作成本，提高產(chǎn)品合格率、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用，小凸模溫度可穩(wěn)定在200° C左右，硬度不降低，原來(lái)凸模壽命為150— 200件，現(xiàn)在小凸模就可達(dá)到1000件，零件飛邊由20mm左右降低為5mm，圓角由R5將為R2，徹底消除了零件端面折疊，大大降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了特殊鋼零件的多向模鍛精密熱擠壓批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。具體實(shí)施時(shí)，參見圖1，一種提高多向模鍛模具壽命的模具，包括上模1、下模2和側(cè)向凸模，其中，所述側(cè)向凸模包括位于前端的小凸模3和位于后端的模座基體4，所述小凸模3前端用于與零件5接觸并擠壓成型出零件足部形狀，所述模座基體4后端用于固定在模座或動(dòng)力設(shè)備6上，所述小凸模3后端與模座基體4前端接觸處為平面對(duì)接或采用可防止轉(zhuǎn)動(dòng)的凹凸耦合對(duì)接。所述小凸模3長(zhǎng)度為20-50cm。本模具具體實(shí)施時(shí)，小凸模采用H13為原材料，熱處理硬度45— 50HRC，與零件接觸一端沖頭尺寸按零件要求制造，與整體沖頭接觸一端為平面或防止小凸模轉(zhuǎn)動(dòng)制作成防轉(zhuǎn)臺(tái)階，并保證能承受零件成型所需的擠壓力。小凸模各斷面尺寸一致，方便采用線切割或者棒材直接加工，并可在凹模中順利前后移動(dòng)和取出。整體凸模(即模座基體4)采用5CrMnMo為原料，熱處理硬度45— 50HRC，與小凸模連接端采用平面連接或耦合連接，并方便小凸模取出及受力均勻，另一端采取臺(tái)階與模座或動(dòng)力設(shè)備連接。即側(cè)向凸模制作為兩段，小凸模保證零件形狀并能順利取出，模座基體保證傳遞擠壓力。本發(fā)明的模鍛方法在使用時(shí)，即采用上述結(jié)構(gòu)的模具進(jìn)行模鍛，模鍛時(shí)一次模鍛工作循環(huán)后取出小凸模，將小凸模冷卻或更換為預(yù)先制備好備用的其他相同形狀小凸模后，再安裝好進(jìn)行下次模鍛工作循環(huán)，確保模鍛使用的小凸模溫度低于200°C。在模鍛時(shí)，工件在熱的狀態(tài)下(950-1180° C)很容易將熱量傳遞給小凸模，小凸模溫度升高，但在取出零件時(shí)將小凸模一并取出，對(duì)小凸模進(jìn)行浸水冷卻后再次使用，保證小凸模溫度在200° C及以下。當(dāng)然可以制作多個(gè)小凸模循環(huán)使用。這樣，小凸模隔離了工件和整體凸模間的熱傳遞，凸模體能保持常溫，工作中不會(huì)磨損和變形。具體的說(shuō)，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1)小凸模隔離了零件和模座基體的熱傳遞，模座基體溫度較低，達(dá)不到退火溫度，能很好的保證硬度，承受擠壓力；2)小凸模能在擠壓完后順利取出，及時(shí)進(jìn)行降溫，保證小凸模溫度低于退火溫度，保證小凸模的硬度不降低，提高小凸模的耐磨性，提高凸模壽命并保證零件質(zhì)量穩(wěn)定。3)小凸模參與零件成型，可以使用較好原材料，但尺寸小，采取線切割和普通機(jī)加制作；凸模體只參與傳力，使用一般材料。這樣凸模材料消耗少，制作成本低。使用本發(fā)明的一種提高多向模鍛模具壽命的模具及方法，在生產(chǎn)中小凸模能始終保持200° C左右的溫度，硬度不下降，磨損量減少，壽命能達(dá)到1000件以上，凸模體基本不變形壽命顯著增加，零件無(wú)褶皺、飛邊很薄且高度只有3_，模具的消耗量大幅度降低，班產(chǎn)量達(dá)到600件，實(shí)現(xiàn)了鋼制零件的多向模鍛精密熱擠壓批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種提高多向模鍛模具壽命的模具，包括上模、下模和側(cè)向凸模，其特征在于，所述側(cè)向凸模包括位于前端的小凸模和位于后端的模座基體，所述小凸模前端用于與零件接觸并擠壓成型出零件足部形狀，所述模座基體后端用于固定在模座或動(dòng)力設(shè)備上，所述小凸模后端與模座基體前端接觸處為平面對(duì)接或采用可防止轉(zhuǎn)動(dòng)的凹凸耦合對(duì)接。
2.如權(quán)利要求1所述的提高多向模鍛模具壽命的模具，其特征在于，所述小凸模長(zhǎng)度為 20_50cm。
3.一種提高多向模鍛模具壽命的模鍛方法，其特征在于，采用了如權(quán)利要求1或2所述的模具進(jìn)行模鍛，模鍛時(shí)一次模鍛工作循環(huán)后取出小凸模，將小凸模冷卻或更換為預(yù)先制備好備用的其他相同形狀小凸模后，再安裝好進(jìn)行下次模鍛工作循環(huán)，確保模鍛使用的小凸模溫度低于200°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高多向模鍛模具壽命的模具及其模鍛方法，所述模具包括上模、下模和側(cè)向凸模，其特征在于，所述側(cè)向凸模包括位于前端的小凸模和位于后端的模座基體，所述小凸模前端用于與零件接觸并擠壓成型出零件足部形狀，所述模座基體后端用于固定在模座或動(dòng)力設(shè)備上，所述小凸模后端與模座基體前端接觸處為平面對(duì)接或采用可防止轉(zhuǎn)動(dòng)的凹凸耦合對(duì)接。所述模鍛方法采用上述模具，并在模鍛時(shí)對(duì)小凸模進(jìn)行更換以確保其溫度低于200℃。本發(fā)明可以提高多向模鍛凸模的壽命和減少模具的磨損，并且裝夾方便、零件質(zhì)量得到明顯提高，生產(chǎn)成本極大降低，生產(chǎn)效率大大提高，實(shí)現(xiàn)了零件多向模鍛工藝的大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B21J5/02GK103028689SQ20121049415
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者張寶亮, 周志明, 姚照云, 王浩, 羅榮, 胡 治 申請(qǐng)人:重慶建設(shè)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司