本發(fā)明屬于金屬鍛造技術領域，涉及一種鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具及加工方法。特別適合于在普通壓力機上實現(xiàn)對鎳基高溫合金復雜形狀鍛件在切邊過程中的高尺寸精度、高模具使用壽命、低成本的加工技術要求。

背景技術：

近年來，隨著我國航空航天制造領域的快速發(fā)展，以鎳基合金為代表的高溫合金鍛件需求在不斷上升，發(fā)展精密鍛造技術以實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高精度、高性能、低成本是行業(yè)追求的目標。然而，傳統(tǒng)鍛件的切邊模具形式及加工方法對鍛件的尺寸精度影響很大，主要體現(xiàn)在：模具為無導柱導套設置，模具的上模部分直接固定在設備的滑塊上，鍛件切邊精度主要靠設備的運行精度來保證。然而，普通壓力機成形過程中運行精度較低，這直接導致凸凹模刃口配合間隙較大且難以保證均勻，模具刃口磨損嚴重、甚至崩刃；復雜形狀鍛件切邊過程受力不均，鍛件存在一定程度的變形。鎳基合金的熱變形溫度高、抗力大，研究新型切邊模具結構形式及加工方法對實現(xiàn)復雜形狀鎳基合金鍛件的精密切邊、提高模具的使用壽命具有十分重要的現(xiàn)實意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的問題和缺陷，提供一種新的鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具設計形式及加工方法，可以最大限度的減少設備及人為操作因素所導致的鍛件切邊過程尺寸精度低，切邊變形，模具磨損、斷裂及難修復的問題，具有模具結構及加工方法簡單、鍛件切邊精度及質(zhì)量高、模具易修復壽命長、節(jié)省生產(chǎn)周期及成本等優(yōu)點。

為達到上述目的，本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具，包括上模部分、下模部分以及導柱部分，所述上模部分包括從上到下依次連接的模柄、上模板及凸模；所述下模部分包括：凹模、脫料定位塊、限位螺釘及下模板，其中，所述脫料定位塊裝配在凹模內(nèi)部，并且可在限位螺釘?shù)募s束下沿凹模內(nèi)部空間上、下往復運動；所述導柱部分包括導柱、導套、復位彈簧及擋板，其中，導套固定連接在上模板上，導套與導柱之間通過滾珠進行導向，復位彈簧設置在導柱上用以在壓力機回程時頂起整個上模部分，所述擋板設置于導柱上端面，用以防止導柱與導套脫開。

所述凹模上對應凸模的正下方設有凹槽，凹槽內(nèi)設有脫料定位塊，所述脫料定位塊的兩側與滑槽的槽壁滑動配合，脫料定位塊底部通過帶彈簧的限位螺釘與下模部分連接。

所述的凹模為兩瓣式剖分結構，兩瓣式剖分結構凹模的四周設有限位擋塊，并且凹模與限位擋塊之間設有特定間隙。

所述托料定位塊與凹模刃口之間間隙均勻，保持單邊間隙為0.05mm±0.02mm；凸模與凹模刃口之間間隙均勻，保持單邊間隙為0.05mm±0.02mm。

所述上模板和凸模之間連接有上墊板，所述下模板與凹模之間連接有下墊板，其中，上模板的上端面上固定連接所述模柄，下端面上通過緊固螺栓連接所述上墊板，凹模與下墊板通過螺栓固定連接在下模板上，所述限位螺釘上的彈簧壓入托料定位塊與下墊板之間的凹槽中，所述限位螺釘從下方穿過下墊板并旋緊在托料定位塊上。

所述凸模和凹模的材質(zhì)均為H13熱作模具鋼，硬度為HRC52～56；導柱、導套材質(zhì)均為20鋼，硬度為HRC55～60；模具其它部件的材質(zhì)為45鋼，硬度為HRC30～36。

一種使用所述的鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具進行切邊加工方法，包括以下步驟：

(1)將模具的下模部分固定在壓力機的工作臺上，上模部分無需固定在壓力機滑塊上，采用鉛塊試模，調(diào)整壓力機滑塊的下死點，使凸模刃口部分整體進入凹模刃口1～2個切邊料厚深度；

(2)模具凸、凹模的刃口及模腔部分在工作前需預熱至200～250℃，并采用二硫化鉬加石墨乳的混合物潤滑；

(3)鍛件加熱至850℃～900℃并保溫2分鐘以后，將鍛件從加熱爐中取出，迅速放置在模具的托料定位塊上，操控壓力機的滑塊下行并接觸到模柄以后，壓力機將工作力及工作行程施加于整個上模部分，當凸模與脫料定位塊的型腔壓緊鍛件并整體進入凹模刃口以下時，鍛件飛邊部分與主體被切斷分離；

(4)操控滑塊回程，導柱上的復位彈簧將整個上模部分頂起，此時，限位螺釘上的彈簧彈力恢復將已壓入凹模刃口當中的托料定位塊頂出，即可取出鍛件，切邊過程結束。

本發(fā)明的鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具及加工方法的優(yōu)點和有益效果是：

1.本發(fā)明的模具結構簡單，由于上模部分無需固定，簡化了模具在設備上的安裝定位時間，有效提高了模具的裝拆效率；大截面的模柄顯著減小了接觸過程中的應力與沖擊，保證了剛性部件不易損壞。

2.本發(fā)明采用了全行程不脫開的緊密滾珠導向配合形式，減少了設備精度不足及人為操作等因素對切邊過程的不利影響，導向精度顯著提高，有效提高了鍛件的切邊精度及切口質(zhì)量，減少了模具的過早磨損，延長了模具使用壽命。

3.本發(fā)明采用了托料定位塊的結構設計，鍛件在切邊成形前，首先被放置在托料定位塊上，凸模下行并接觸鍛件后即與托料定位塊共同對鍛件實施了夾持作用，這一結構設計保證了切邊過程中坯件不發(fā)生移動，提高了鍛件的切邊質(zhì)量，并且增加限位螺釘加彈簧的設計，簡化了模具的浮動壓料及頂出機構，可方便的調(diào)整托料定位塊的初始高度位置及彈簧的預壓緊力，有效驅動托料定位塊在沖切過程中的上下滑動，保證了其可靠的夾持力及頂件行為。

4.發(fā)明的凹模采用了兩瓣式剖分的組合形式，當凹模刃口因長時間沖切而出現(xiàn)磨損并導致對應尺寸增大以后，可通過修整剖分面實現(xiàn)對凹模的快速維修，延長模具的使用壽命，節(jié)省模具成本。

5.本發(fā)明采用了限位擋塊來平衡凹模在沖切過程中所受的水平力，凹模與限位擋塊之間可塞入一定厚度的墊片，以平衡復雜鍛件切邊過程所產(chǎn)生的錯移力，保證剖分式凹模在承載過程中工作位置的可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明模具的結構示意圖；

圖中，1-上模板；2-緊固螺栓；3-定位銷；4-凸模；5-托料定位塊；6-凹模；7-下模板；8-限位螺釘；9-下墊板；10-緊固螺栓；11-導柱；12-限位擋塊；13-復位彈簧；14-上墊板；15-導套；16-擋板；17-模柄；18-剖分面；19-凹模與限位擋塊之間的間隙。

圖2為下模結構俯視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的和技術方案更加清楚，下面將結合附圖，對本發(fā)明的一種鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具及加工方法的技術方案作進一步的詳細說明。

圖1為本發(fā)明的一種鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具，包括上模和下模，所述上模包括模柄17、上模板1、上墊板14、凸模4、導套15。所述凸模4通過定位銷3和螺釘固定于上墊板14上；上墊板14再通過緊固螺栓2與上模板1固定；導套15為凸肩結構，并壓裝在上模板1上；模柄17通過螺栓固定在上模板1上。所述下模包括凹模6、托料定位塊5、限位擋塊12、限位螺釘8、導柱11、下模板7、下墊板9。所述凹模6與下墊板9通過緊固螺栓10固定在下模板7上，凹模6四周裝有限位擋塊12；脫料定位塊5裝配在凹模6內(nèi)部，可在限位螺釘8的約束下上下往復運動；導柱11為帶有復位彈簧13的精密滾珠導向面結構并通過凸肩結構安裝在下模板7上。

上述所述的模柄17尺寸為Ф160mm×120mm，模柄17不固定于壓力機滑塊上，模柄17高度應大于成形過程中上模部分向下運動的總行程。

上述所述的模具為4組導柱11導向結構，導柱11與導套15為全行程不脫開的導向配合，導柱11上裝有復位彈簧13，可用于壓力機滑塊從下死點回程時支撐并驅動整個上模部分復位。導柱11上端面處通過內(nèi)六角螺栓固定有擋板16，擋板16可保證上模部分與下模部分不脫開。

所述的限位螺釘8上裝有彈簧，該彈簧壓入托料定位塊5與下墊板9之間的凹槽中，并始終處于壓縮狀態(tài)；限位螺釘8從下方穿過下墊板9并旋緊在托料定位塊5上。模具工作前，旋轉限位螺釘8，使托料定位塊5的上表面整體高出凹模刃口1～2mm。

本發(fā)明的鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具，根據(jù)切邊后鍛件的外形，考慮鎳基合金材料的熱膨脹系數(shù)，按凸模4、托料定位塊5分別與凹模6保持單邊間隙0.05mm±0.02mm，設計確定凸模4、凹模6及托料定位塊5的刃口及內(nèi)腔部分的尺寸。

如圖2所示，凹模6為半剖分結構，如果凹模6刃口部分磨損進而無法保證切邊尺寸精度，可對刃口進行重新加工并磨削相應的剖分面，待凹模6返修后再重新固定，進而可延長凹模6的使用壽命。凹模6的四周布置有限位擋塊12，它們之間的初始單邊間隙為0.5mm，在切邊過程中，可按實際間隙值塞入相應厚度的墊片，以平衡凹模6所承受的側向力，保持凹模6刃口間隙均勻穩(wěn)定。

凸模4、凹模6的材質(zhì)為H13熱作模具鋼，熱處理硬度為HRC52～56；導柱11、導套15材質(zhì)為20鋼，表面經(jīng)滲碳、熱處理后硬度為HRC55～60；所述的其它模具部件的材質(zhì)為45鋼，硬度HRC30～36。

使用本發(fā)明的鎳基合金復雜鍛件精密切邊模具所涉及的加工方法，包括以下步驟：

1、將模具的下模板7固定在壓力機的工作臺上，上模部分無需固定在壓力機滑塊上。采用鉛塊試模，調(diào)整壓力機滑塊的下死點，使凸模4刃口部分整體進入凹模6刃口1～2個切邊料厚深度。

2、模具凸模4、凹模6的刃口及模腔部分在工作前需預熱至200～250℃，并采用二硫化鉬加石墨乳的混合物潤滑。

3、鍛件加熱至850℃～950℃并保溫2分鐘以后，將鍛件從加熱爐中取出，迅速放置在模具的托料定位塊5上。操控壓力機將工作力及工作行程通過模柄17施加于整個上模部分，當凸模4與脫料定位塊5的型腔共同壓緊鍛件并整體進入凹模6刃口以下時，鍛件飛邊部分與主體被切斷分離。切邊過程可以利用鍛件的鍛后預熱進行，但切邊溫度不應低于850℃。

4、操控滑塊回程，導柱11上的復位彈簧可將整個上模部分頂起，此時，限位螺釘8上的彈簧彈力恢復將已壓入凹模6刃口當中的托料定位塊5頂出，即可取出鍛件，切邊過程結束。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，任何熟悉本技術領域的技術人員，當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的等效改變和變形，都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。