本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)體桿類零件免機(jī)械加工鍛制方法及其組合式鍛模，屬于精密鍛造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中有一些產(chǎn)品上有一種回轉(zhuǎn)體桿類零件，它在產(chǎn)品工作時(shí)工作環(huán)境十分惡劣，這些回轉(zhuǎn)體桿類零件承載著復(fù)雜交變載荷。因此該類零件要求通過(guò)鍛造加工一次成形，鍛造后不能再采用其它金屬切削機(jī)械加工手段進(jìn)行加工，以免破壞金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣就對(duì)鍛造后的表面粗糙度要求也較高。目前，往往采用常規(guī)的平鍛機(jī)頂鐓法、電熱鐓粗頂鍛法和空氣錘胎模成形法對(duì)這類零件進(jìn)行加工，但這些加工方式不僅存在著成品率低、加工效率低的問(wèn)題，而且還很難達(dá)到加工要求。因此現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)體桿類零件的加工方式還是不夠理想，不能滿足產(chǎn)品生產(chǎn)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種加工效率高、成品率高、并且加工產(chǎn)品質(zhì)量好的回轉(zhuǎn)體桿類零件免機(jī)械加工鍛制方法及其組合式鍛模，以滿足對(duì)回轉(zhuǎn)體桿類零件在鍛制后免機(jī)械加工的要求，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣構(gòu)成的：

本發(fā)明的一種回轉(zhuǎn)體桿類零件免機(jī)械加工鍛制方法為，該方法采用開(kāi)式模鍛鐓擠成形技術(shù)進(jìn)行加工；加工時(shí)采用摩擦壓力機(jī)進(jìn)行加工，首先將加熱后的坯料放入組合式鍛模的模芯內(nèi)的鍛件形腔，上模安裝在摩擦壓力機(jī)的上滑塊上，摩擦壓力機(jī)的上滑塊下行過(guò)程中與坯料接觸后，利用摩擦壓力機(jī)上飛輪在所積蓄的動(dòng)能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)摩擦壓力機(jī)上的螺旋副對(duì)坯料產(chǎn)生巨大的壓力進(jìn)行鐓擠，使坯料在上模與模芯的鍛件形腔中頻繁摩擦產(chǎn)生變形，直到飛輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能全部消耗為止，最后在液壓系統(tǒng)的控制下通過(guò)頂桿將鍛件從鍛模的鍛件形腔內(nèi)頂出；采用上述方法加工出的回轉(zhuǎn)體桿類零件，零件內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)流線合理，零件表面光潔度高，實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)體桿類零件免機(jī)械加工的技術(shù)要求。

前述方法中，所述組合式鍛模的模芯外通過(guò)設(shè)在模芯外的預(yù)緊圈抵消鍛壓時(shí)坯料在鍛件形腔內(nèi)引起的切向拉應(yīng)力，以提高模芯的承載力；模芯與預(yù)緊圈之間采用過(guò)盈配合方式；預(yù)緊圈加熱到500～700°C后熱裝在模芯上。

前述方法中，所述模芯的鍛件形腔設(shè)有出模斜度，出模斜度控制在1°～3°，以提高模鍛件的形狀精度。

前述方法中，所述模芯的材料選用5CrMnMo或4Cr5MoSiV1熱模具鋼，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC42～47；預(yù)緊圈選用45鋼，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC35～40；上模的材料選用5CrMnMo熱模具鋼，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC42～47；頂桿的材料選用3Cr2W8V鋼棒料，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC50～55，頂桿的直徑小于模芯內(nèi)孔直徑，以確保頂桿能夠在模芯內(nèi)孔中靈活移動(dòng)。

前述方法中，所述頂桿外設(shè)有導(dǎo)向套，導(dǎo)向套與頂桿間隙配合，導(dǎo)向套與頂桿之間的單邊間隙為0.5mm，導(dǎo)向套材料可選用40Cr合金鋼，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC38～45。

根據(jù)上述方法構(gòu)建并用于上述方法的本發(fā)明的一種組合式鍛模為，該組合式鍛模包括上模、下模和頂桿；下模包括模芯，模芯的鍛件形腔與待加工的零件形狀對(duì)應(yīng)；模芯和下模外設(shè)有預(yù)緊圈；頂桿位于下模底部，頂桿外設(shè)有導(dǎo)向套。

前述組合式鍛模中，所述模芯內(nèi)的鍛件形腔為上大下小的錐孔，該錐孔的錐度為1°～3°。

前述組合式鍛模中，所述頂桿的直徑小于模芯內(nèi)鍛件形腔的最小直徑。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具有加工效率高、成品率高、加工產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、便于更換和維修等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明配合不同的組合方式可獲得多種不同規(guī)格的成型鍛模，尤其是小型鍛件的單件小批生產(chǎn)中，大大節(jié)約了材料。本發(fā)明有效地降低了生產(chǎn)成本，很好的滿足了回轉(zhuǎn)體桿類零件的鍛造加工要求，提高了生產(chǎn)效率，避免了模具的浪費(fèi)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的標(biāo)記為：1-上模、2-鍛件形腔、3-預(yù)緊圈、4-模芯、5-頂桿、6-導(dǎo)向套、7-下模。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的任何限制。

本發(fā)明的一種回轉(zhuǎn)體桿類零件免機(jī)械加工鍛制方法，如圖1所示：該方法采用開(kāi)式模鍛鐓擠成形技術(shù)進(jìn)行加工；加工時(shí)采用摩擦壓力機(jī)進(jìn)行加工，首先將加熱后的坯料放入組合式鍛模的模芯4內(nèi)的鍛件形腔2，上模1安裝在摩擦壓力機(jī)的上滑塊上，摩擦壓力機(jī)的上滑塊下行過(guò)程中與坯料接觸后，利用摩擦壓力機(jī)上飛輪在所積蓄的動(dòng)能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)摩擦壓力機(jī)上的螺旋副對(duì)坯料產(chǎn)生巨大的壓力進(jìn)行鐓擠，使坯料在上模1與模芯4的鍛件形腔2中頻繁摩擦產(chǎn)生變形，直到飛輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能全部消耗為止，最后在液壓系統(tǒng)的控制下通過(guò)頂桿5將鍛件從鍛模的鍛件形腔2內(nèi)頂出；采用上述方法加工出的回轉(zhuǎn)體桿類零件，零件內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)流線合理，零件表面光潔度高，實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)體桿類零件免機(jī)械加工的技術(shù)要求。組合式鍛模的模芯4外通過(guò)設(shè)在模芯4外的預(yù)緊圈3抵消鍛壓時(shí)坯料在鍛件形腔2內(nèi)引起的切向拉應(yīng)力，以提高模芯4的承載力；模芯4與預(yù)緊圈3之間采用過(guò)盈配合方式；預(yù)緊圈3加熱到500～700°C后熱裝在模芯4上。模芯的鍛件形腔2設(shè)有出模斜度，出模斜度控制在1°～3°，以提高模鍛件的形狀精度。模芯4的材料選用5CrMnMo或4Cr5MoSiV1熱模具鋼，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC42～47；預(yù)緊圈3選用45鋼，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC35～40；上模1的材料選用5CrMnMo熱模具鋼，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC42～47；頂桿5的材料選用3Cr2W8V鋼棒料，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC50～55，頂桿5的直徑小于模芯4內(nèi)孔直徑，以確保頂桿5能夠在模芯4內(nèi)孔中靈活移動(dòng)。頂桿5外設(shè)有導(dǎo)向套6，導(dǎo)向套6與頂桿5間隙配合，導(dǎo)向套6與頂桿5之間的單邊間隙為0.5mm，導(dǎo)向套6材料可選用40Cr合金鋼，經(jīng)淬火處理后硬度為HRC38～45。

根據(jù)上述方法構(gòu)建并用于上述方法的本發(fā)明的一種組合式鍛模，如圖1所示：該組合式鍛模包括上模1、下模7和頂桿5；下模7包括模芯4，模芯4的鍛件形腔2與待加工的零件形狀對(duì)應(yīng)；模芯4和下模7外設(shè)有預(yù)緊圈3；頂桿5位于下模7底部，在頂桿5外設(shè)有導(dǎo)向套6；模芯4內(nèi)的鍛件形腔2為上大下小的錐孔，該錐孔的錐度為1°～3°；頂桿5的直徑小于模芯4內(nèi)鍛件形腔2的最小直徑。

實(shí)施例

本例所用的模具是根據(jù)開(kāi)式模鍛鐓擠成形機(jī)理設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)過(guò)程綜合考慮了諸多因素，分別由上模1、下模7、預(yù)緊圈3、模芯4、導(dǎo)向套6和頂桿5組成。具有以下特點(diǎn)：

1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、造型新穎獨(dú)特、操作方便靈活，既減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，適用于中小批量生產(chǎn)。

2. 采用組合模具有利于模具制造, 縮短制造周期, 節(jié)省模具材料, 經(jīng)濟(jì)效益顯著?？梢罁?jù)各部分的使用受力狀況選用不同的材料和相應(yīng)的熱處理硬度，以便提高模具的有效使用壽命，降低鍛件生產(chǎn)成本。

3.利用預(yù)緊圈3降低模芯4的三向應(yīng)力，從而增加模芯4的強(qiáng)度，有效的利用模具材料和保證其承載能力。

4.采用該模具生產(chǎn)的鍛件，表面質(zhì)量光潔度高，滿足零件模鍛件非加工技術(shù)要求。流線方便合理。

5.模具通用性強(qiáng)，制造方便，互換性好。

對(duì)模具中各零件的設(shè)計(jì)和加工要求如下：

1、預(yù)緊圈3與模芯4設(shè)計(jì)

利用過(guò)盈配合將模芯4壓入預(yù)緊圈3內(nèi)或?qū)㈩A(yù)緊圈3加熱到500～700°C，熱裝在上，使模芯4受到預(yù)緊力（壓應(yīng)力）。于是，模壓時(shí)模芯4內(nèi)引起的切向拉應(yīng)力將被預(yù)緊圈3（壓應(yīng)力）部分或全部抵消，模芯4的承載能力便可以得到顯著的提高。采用兩層組合模具的強(qiáng)度是整體模具的1.3倍。模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮到3000KN摩擦壓力機(jī)閉合高度，同時(shí)考慮頂桿5能夠靈活方便地使鍛件脫?？旖荩敆U5應(yīng)在模芯10～15mm，即模芯4高度確定為160mm，模芯4材料選用5CrMnMo或4Cr5MoSiV1熱模具鋼，硬度HRC42～47。預(yù)緊圈3可選用45鋼，硬度HRC35～40. 預(yù)緊圈3與模芯4利用過(guò)盈配合

2、上模設(shè)計(jì)。

上模1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要考慮到3000KN摩擦壓力機(jī)閉合高度700mm，毛坯長(zhǎng)度297mm,工作時(shí)摩擦壓力機(jī)的能量與滑塊速度平方成正比，滑塊速度又與滑塊行程成正比，鍛模閉合高度就越小，壓力機(jī)能釋放的能量就越大，以及模具的重復(fù)使用修理，所以上模1高度確定為65mm，材料選用5CrMnMo熱模具鋼，淬火HRC42～47。

3、導(dǎo)向套6與頂桿5的設(shè)計(jì)

由于摩擦壓力機(jī)具有下頂件機(jī)構(gòu)，所以在鍛模設(shè)計(jì)中充分利用這一特點(diǎn)，減少模鍛件的出模斜度，以提高模鍛件的形狀精度。為了保證頂桿5的強(qiáng)度，受力較大的頂桿5且直徑較小的模鍛件，材料選擇3Cr2W8V，熱處理硬度HRC50～55，在模鍛操作過(guò)程中，要經(jīng)常潤(rùn)滑及冷卻頂桿5，并及時(shí)用壓縮空氣吹去氧化皮及其它造成的易物，保證它在鍛模中活動(dòng)的靈活性，鍛件脫?？旖?。

4、導(dǎo)向套6的主要作用是保證頂桿5能夠靈活快捷地使鍛件脫模順暢，導(dǎo)向套6與頂桿5之間的單邊間隙為0.5mm，材料可選用合金鋼40Cr，熱處理硬度HRC38～45。

本例的組合式成型鍛模，可大幅度地提高模具的使用壽命，節(jié)省模具材料，縮短模具加工周期。

采用本例的模具鍛制回轉(zhuǎn)體桿類零件時(shí)，將加熱后的坯料放入模芯4內(nèi)，上模1隨摩擦壓力機(jī)滑塊下行過(guò)程中接觸坯料后，飛輪在所積蓄的動(dòng)能作用下，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)螺旋副對(duì)坯料產(chǎn)生巨大的壓力進(jìn)行鐓擠，凹模與坯料頻繁摩擦造成凹模型腔表面磨損。使坯料產(chǎn)生變形，直到飛輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能全部消耗為止，頂桿5在液壓系統(tǒng)的控制下推動(dòng)下，頂出鍛件。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，便于更換和維修，配合不同的組合方式可獲得多種不同規(guī)格的成型鍛模，尤其是小型鍛件的單件小批生產(chǎn)中，大大節(jié)約了材料。降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，避免了模具的浪費(fèi)。