專利名稱：簡易取出心軸的冷鍛用模心裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬鍛造加工技術(shù)領(lǐng)域鍛制中空鍛件時所使用的模心裝置及其使用方法，特別是指一種冷鍛用模心裝置及其使用方法。
鍛造技術(shù)在現(xiàn)今的金屬加工領(lǐng)域已充分被業(yè)者所采用，其效果能使受鍛物本身的強(qiáng)度提高，通常被使用在需求耐磨耗、抗壓、抗剪...等場合的工件進(jìn)行鍛制加工。依坊間現(xiàn)行鍛造加工的方式，是可區(qū)分為旋鍛擠壓(ROTARY SWAGER)、定位主軸式的擠鍛(STATIONARY-SPINDLESWAGER)、晃動主軸式的擠鍛(CREEPING-SPINDLE SWAGER)、交互式擠鍛(ALTERNATE-BLOW SWAGER)、或鋼模封閉式擠鍛(DIECLOSETNG SWAGER)...等等技術(shù)；運(yùn)用此等擠鍛技術(shù)，是可針對實(shí)心鍛件1(如

圖1)以及具有管孔的中空鍛件10(如圖2)施行加工；然而眾所周知，具有管孔形態(tài)的鍛件，在運(yùn)用上述擠鍛技術(shù)前，是必須檢視該管孔是否易于穿設(shè)模心！以及該模心能否在鍛壓后仍然能自成型孔壁中被取出！此二要點(diǎn)通常限制了一些具有較特殊型體(異型)的軸子形工件，因而產(chǎn)生了一直難于使用鍛造手段以增強(qiáng)其強(qiáng)度的困擾。
因此，現(xiàn)以鍛制自行車車輪上所使用的輪鼓作說明如圖1所示者，是采用上述已知的鍛造技術(shù)冷鍛實(shí)心鍛件1的實(shí)施方式，其必須采用漸進(jìn)式的鍛塑程序，以便讓實(shí)心鍛件1上逐漸鍛塑成型出車輪鼓的弧曲外壁11及兩側(cè)環(huán)體12形狀，并成型為實(shí)心車輪鼓13，隨后再將環(huán)體12上鉆出所必須的勾孔14，且須再利用車刀15加工輪鼓內(nèi)部形成孔壁161的形體，進(jìn)而完成將實(shí)心鍛件1成型為中空車輪鼓16成品的已知加工法；惟知此款先行鍛塑后再行車制加工的方式，實(shí)過于耗費(fèi)實(shí)心鍛件1的物料成本，同時亦增加了尚需車制鉆孔的制程，因此將突顯所需物料及加工成本過高的困擾；況且在已加工成型的中空車輪鼓16的局部具有較大鍛形裕度的管壁上(如圖3)，以金相儀觀察其纖維流相17，得知因其車制孔壁16的影響，已使其部份纖維流相17遭受到車制截斷的迫害，此迫害已促使經(jīng)鍛塑后的晶粒間產(chǎn)生應(yīng)力分散不均的情形，因此造成孔壁16間的強(qiáng)度較無法達(dá)到理想的抗壓需求，此亦是為其一項(xiàng)缺失；
其次，目前鍛制具有孔壁的上述車輪鼓16的加工方式中，亦有采用管形的中空鍛件10作為基料(如圖2所示)，通常在鍛制此款管形中空鍛件10時，是采用上述已知的旋鍛擠壓(ROTARY SWAGER)方式進(jìn)行加工，且因于本實(shí)施方式中所需鍛制的車輪鼓具有難于推拔的弧曲孔壁104(即異型孔壁)，因此在對中空鍛件10施行旋鍛時，是無法于坯孔101內(nèi)擺置模心，因此，只能采用較小的鍛壓對該中空鍛件10進(jìn)行漸進(jìn)式的旋鍛擠壓加工，促使中空鍛件10逐漸的被旋鍛成型出車輪鼓的弧曲外壁102、弧曲孔壁104以及兩側(cè)環(huán)體103形狀，并成型為中空車輪鼓106，隨后再將環(huán)體103上鉆出所必須的勾孔105，進(jìn)而完成將中空鍛件10成型為中空車輪鼓106成品的已知加工法；然又知，此款旋鍛中空鍛件10的加工方式，雖未如前述實(shí)心鍛件1尚需藉助車制加工制程以去除內(nèi)部孔壁間的物料的突增制程與耗費(fèi)物料成本的現(xiàn)象，但卻因未具模心的中空鍛件10在經(jīng)旋鍛擠壓時，其所能承受的旋鍛壓力較小，因此僅適合具有較薄的管壁的待鍛工件使用，將無法實(shí)施于需求較高抗壓強(qiáng)度的成型鍛件上被采用，此為其一項(xiàng)未盡理想的受限條件；況且經(jīng)此旋鍛中空鍛件10所制成的成型中空車輪鼓106，在其局部具有較大鍛形裕度的管壁上(如圖4)以金相儀觀察其纖維流相107，得知因孔壁104內(nèi)未具模心可抵抗鍛壓的影響，已使其纖維流相107產(chǎn)生銳角的非牢固性的貼擠現(xiàn)象，因此其晶粒組織間的應(yīng)力集中處所非常脆弱，且成為整體成型的中空車輪鼓106于承受外力時的最易斷裂處所，此是為其最大的缺陷所在。
基于上述需求鍛制具有高強(qiáng)度的中空成型物件，在列舉目前所施行的方法中，皆已證實(shí)難以獲得高強(qiáng)度品質(zhì)的塑型效果，且是為已存在多時的一大鍛造技術(shù)盲點(diǎn)；因此在本發(fā)明中所闡述的一種「簡易取出心軸的冷鍛用模心裝置及其使用方法」，即是能夠克服前述已知鍛制技術(shù)中所難于實(shí)施的問題點(diǎn)；因此，本發(fā)明的主要目的為提供一種供給冷鍛時作為抵抗鍛壓承持孔壁用途的模心裝置，促使在鍛制加工后能自成型孔壁中簡易的取出該模心裝置，且該模心裝置無須經(jīng)過成型為?？仔螒B(tài)的塑制模心制程步驟，即可在需求行距處能填塞最大孔徑前題下，抵抗鍛壓并承持內(nèi)孔壁面，達(dá)到模組通用化的簡便效能。
本發(fā)明的另一目的為提供一種使用該模心裝置的方法，其是在成型孔壁內(nèi)取出模心裝置的同時，藉由軸心方向的抽拉作用力，能使螺旋形簧件縮減其各環(huán)節(jié)徑，進(jìn)而使得采用此款螺旋形簧件所構(gòu)成的模心裝置，能夠在難于推拔的成型?？變?nèi)輕易的被取出。
本發(fā)明的再一目的為提供一種使用該模心裝置的方法，其藉抽拉取出模心裝置載設(shè)于成型孔壁內(nèi)的各層簧件的同時，外層簧件的各單位矩形簧桿端角能夠達(dá)到刨刮孔壁內(nèi)多余毛邊的效用，提高成型異形孔壁周面的平整度，藉此免除后續(xù)較難施行的車削異形孔壁的加工制程。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明乃具備有以下諸項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)1.利用一軸心兩側(cè)套置二承件，二承件間掛持同軸心的多層簧件，該掛持手段是先將二承件的內(nèi)側(cè)形成數(shù)道梯柱面，于每一道梯柱面上開設(shè)環(huán)槽，以便在所需掛持簧件的梯柱環(huán)槽內(nèi)套設(shè)C型扣環(huán)，藉C型扣環(huán)外壁扣持簧件的環(huán)隙，以達(dá)在二承件間同軸心組套所需數(shù)量的內(nèi)、外簧件。
2.同具有中心穿孔的二承件，其穿孔一側(cè)皆開設(shè)有開口槽及設(shè)于其間的凸輪快拆撥桿，使于穿孔間樞套軸心及于軸心外圍組套各層簧件后，能藉快拆撥桿束緊軸心兩側(cè)的二承件，以保持鍛壓加工前該組置于坯孔間的模心裝置的穩(wěn)定性，同時在鍛壓加工后，并藉此快拆放松的機(jī)能以利于能夠簡便的取出成型孔壁內(nèi)的模心裝置。
3.先利用單側(cè)承件來專門掛置該外簧件，再利用另一側(cè)承件采用同心圓方式掛持額外的一只以上內(nèi)簧件，藉此能于拆卸或組裝多層簧件時達(dá)到便利性。
4.組設(shè)于孔壁內(nèi)的多層式簧件，其具同心圓的基準(zhǔn)，且為屬斷面呈矩形簧桿的拉伸型彈簧，尚未受壓時每一環(huán)節(jié)的節(jié)距為呈現(xiàn)貼實(shí)狀態(tài)，且各層簧件間皆采用左、右旋交錯方式組立，使于孔壁承受鍛壓塑形時，各相對位置的內(nèi)、外層簧桿能一同藉層層疊置的簧桿彈性縮形作用力，使能吸收孔壁環(huán)周各部位所承受的不對等鍛壓，達(dá)到撐持孔壁完成既定塑形弧曲量的鍛型需求。
5.利用斷面呈矩形的拉伸彈簧作為簧件，其每一單位斷面的矩形簧桿外側(cè)兩端皆具有切割用的銳角，藉此能于抽拉取出簧件時順帶刨刮成型孔壁的毛邊。
6.藉由軸向抽拉同心組置的多層簧件的運(yùn)作，促使簧件間能藉抽拉力量及其外緣與孔壁間的干涉阻力作用，而產(chǎn)生彈性縮減各層簧件間的簧徑的運(yùn)作，使達(dá)易于被取出的功效。
茲將以鍛制加工一自行車車輪鼓的實(shí)施例，配合附圖而詳加說明本發(fā)明如后圖1是為已知技術(shù)中采用實(shí)心鍛件鍛制成型中空車輪鼓成品的加工程序圖；圖2是為已知技術(shù)中采用管狀中空鍛件鍛制成型中空車輪鼓成品的加工程序圖；圖3是為圖1所示的中空車輪鼓成品的局部纖維流相示意圖；圖4是為圖2所示的中空車輪鼓成品的局部纖維流相示意圖；圖5是為本發(fā)明所列舉冷鍛加工方式所欲制成的自行車車輪鼓的立體圖；圖6是為本發(fā)明模心裝置的立體組配狀態(tài)圖；圖7是為將本發(fā)明模心裝置穿組于待鍛坯孔內(nèi)的狀態(tài)剖示圖；圖8是為本發(fā)明圖7所示實(shí)施形態(tài)于承受鍛壓時的局部剖示圖；圖9是為本發(fā)明模心裝置于承受鍛壓塑型完成后妥置于成型孔壁內(nèi)的剖示圖；圖10是為本發(fā)明圖9狀態(tài)下先后取出內(nèi)、外簧件及其軸心的剖示圖；圖11是為本發(fā)明圖10狀態(tài)下刨刮成型孔壁毛邊的局部放大剖示圖；圖12是為采用本發(fā)明制法所制成中空車輪鼓成品的局部纖維流相示意圖。
首先參閱如圖5所示，本發(fā)明是以自行車車輪上所使用的輪鼓2作為鍛造實(shí)施的對象物，并將說明于后本發(fā)明是采用一管狀坯件20(如圖7所示)作為待鍛基料，并可依需求任意采用前述背景所述的各式旋鍛或擠鍛的鍛制加工方式進(jìn)行，其特殊要點(diǎn)，是在于本發(fā)明另加增設(shè)一模心裝置4(如圖6所示)，得以將該輪鼓于未鍛制前所呈現(xiàn)具有平管狀的外坯壁202及坯孔壁201形態(tài)，鍛制成具有弧曲狀的成型外壁212與成型孔壁211形態(tài)(如圖10所示)。
如圖6所示，本發(fā)明模心裝置4的構(gòu)件組成是包括一軸心40、兩側(cè)承件41及42、外簧件43及內(nèi)簧件44等所構(gòu)成；其中(配合圖7所示)該兩側(cè)承件41及42的內(nèi)側(cè)端面上成型有供給套掛內(nèi)簧件44或外簧件43用途的梯柱411及421，整個承件41及42的中心設(shè)有穿孔401及402，且于其穿孔401及402一端側(cè)制有開放槽410及420，開放槽410及420的一側(cè)穿置有夾桿413及423，該夾桿413及423是皆受樞置于二承件41及42上的凸輪快拆撥桿412，422所連動，能夠控制穿孔401及402的孔徑大小的縮放；二承件上所成型的梯柱411及421，其數(shù)量是可依所欲套掛簧件43或44的數(shù)量而制成多數(shù)的梯狀面，這些梯柱411及421的直徑皆略小于所欲套扣的簧件43或44的內(nèi)徑，且每一梯柱411及421上皆開設(shè)有環(huán)槽414及424，作為適時組套等位環(huán)徑的C型扣環(huán)45及46的處所；該內(nèi)簧件44及外簧件43皆屬螺旋形拉伸彈簧，因此于未受力拉伸的狀態(tài)下每一單位環(huán)體的內(nèi)及外簧桿皆呈緊密貼觸狀態(tài)，且內(nèi)、外簧件的長度視所欲穿組的坯孔長度而定，同時內(nèi)、外簧件44及43的每一單位簧桿斷面皆為呈現(xiàn)矩形形態(tài)(如圖7所示)；經(jīng)由以上構(gòu)件裝配特性的介紹，其中的外簧件43僅能采用單只，而內(nèi)簧件44可為一只或一只以上，然而在本實(shí)施例中是以單只內(nèi)簧件44作說明，其用意包含采用一只以上的內(nèi)簧件44(指同心圓但具有不同簧徑的內(nèi)層簧件)。
因此在裝設(shè)時(配合圖6及圖7所示)，是先將軸心40穿置于待鍛坯孔201內(nèi)；次在單側(cè)承件41上的梯柱411的適當(dāng)位置環(huán)槽414內(nèi)套置C型扣環(huán)46，以便藉該C型扣環(huán)46的外緣壁扣掛住內(nèi)簧件44該側(cè)最外圈環(huán)隙；再將另一側(cè)承件42上的梯柱421的適當(dāng)位置環(huán)槽424內(nèi)套置C型扣環(huán)45，以便藉該C型扣環(huán)45的外緣壁扣掛住外簧件43該側(cè)最外圈環(huán)隙；藉此于坯孔201內(nèi)的軸心40兩側(cè)分別組套單側(cè)承件41與其掛置的內(nèi)簧件44以及另一側(cè)承件42與其掛置的外簧件43，促使二承件41及42的穿孔401及402分別容置于軸心40兩側(cè)，且內(nèi)、外簧件44及43皆采用同心圓方式容套于坯孔201內(nèi)，隨后并藉撥緊二承件41及42上的凸輪快拆撥桿412及422，使能挺動夾桿413及423而束縮開放槽410及420的間距，進(jìn)而束緊穿套于軸心40兩側(cè)的二承件41及42上的穿孔401及402，以達(dá)穩(wěn)固定位坯孔201兩側(cè)的軸心40上的二承件41及42與其內(nèi)掛的內(nèi)、外簧件44及43，即形成圖7所示待鍛前已于管狀坯件20的坯孔201內(nèi)裝妥模心裝置4的形態(tài)；藉此，使于利用所需求的任一款鍛模機(jī)的既定型體樁頭5進(jìn)行鍛壓加工(如圖7所示)，一當(dāng)樁頭5將坯件20壁面擠鍛下壓時(如圖8所示)，這些內(nèi)載的內(nèi)、外簧件44及43隨即受壓，并藉本身具有的彈性力抵抗該鍛壓作用力，促使坯壁能穩(wěn)定的在凹陷塑形的裕度范圍內(nèi)，進(jìn)行漸進(jìn)形成如圖9所示的已鍛型完成的鍛件21及其內(nèi)載模心裝置4形態(tài)，此刻內(nèi)、外簧件44及43的彈性恢復(fù)力是小于成型孔壁211的抗變強(qiáng)度，因此內(nèi)、外簧件44及43被安定的限制于成型孔壁211內(nèi)，并保有一儲存的彈性恢復(fù)力；在成型孔壁211內(nèi)取出模心裝置4的方法，是先將掛置內(nèi)簧件44的承件41的凸輪快拆撥桿412松開，促使其穿孔401脫離與軸心40的束緊狀態(tài)，并以軸心40為導(dǎo)軌，采用左、右搖晃并抽拉承件41的方式連帶取出內(nèi)簧件44，此刻因內(nèi)簧件44的外環(huán)已受外簧件43的連帶彈性縮形擠壓影響，使內(nèi)簧件44亦產(chǎn)生較微量的彈性縮形，但因內(nèi)簧件44的內(nèi)部與軸心40間仍留有可被壓縮縮形的空間，因此利用搖晃抽拉承件41的方式使連帶內(nèi)簧件44的各部位簧桿皆能受搖晃力而與外簧件43的內(nèi)壁脫離，藉此抽拉取出內(nèi)簧件(如圖10左側(cè))；隨即，成型孔壁211內(nèi)僅剩仍連置于軸心40上的承件42及其所掛置的外簧件43，而該外簧件43內(nèi)部與軸心40間亦具有可被壓縮縮形的空間(如圖10右側(cè))，此刻是以承件42仍束緊軸心40的狀態(tài)下，改采用直接抽拉承件42及其所連置軸心40與外簧件43的方式，使外簧件43受到拉伸作用力及其環(huán)周的彈性恢復(fù)力的影響，讓每一單位急欲彈性撐張恢復(fù)的矩形簧桿的銳角431部位，皆能沿拉伸作用力方向刮除成型孔壁211內(nèi)經(jīng)壓鍛受力所生成的毛邊213(如圖11所示)，當(dāng)然此現(xiàn)象是因外簧件43本身為采用彈簧鋼制成，其硬度遠(yuǎn)高于一般受鍛金屬材質(zhì)所制成的成型孔壁211。因此，得以藉助本發(fā)明模心裝置4的簡易取出方式，達(dá)到同步施行刨刮整平該成型孔壁211內(nèi)的毛邊的效用。
如圖12所示，本發(fā)明同前述常用可于鍛制成型的環(huán)體21上鉆制出勾孔22；同時，較特殊者，是利用本發(fā)明組置可便利取出的模心裝置進(jìn)行鍛塑加工后，觀察其纖維流相23，是呈漸進(jìn)的弧曲形態(tài)，由此可見經(jīng)鍛塑后的晶粒交結(jié)組織較已有者均勻，亦即塑形需求量較大的管壁內(nèi)的晶粒聚合效果較佳，能夠保有較大的抗壓強(qiáng)度。
再者，本發(fā)明上述實(shí)施的模心裝置4中所述的掛置于待鍛坯孔壁201內(nèi)的內(nèi)簧件44及其梯柱411的環(huán)槽414與C型扣環(huán)46，其數(shù)量并非因此而受限，事實(shí)上，該模心裝置4所包含的簧件數(shù)量，應(yīng)視所欲抵抗鍛型作用力的大小，而能夠?qū)蓚?cè)承件41及42與其軸心40間同時套置二只(指外簧件43及內(nèi)簧件44)或二只以上同心圓但簧徑相異的簧件(指增加不同徑度的內(nèi)簧件44的組置量)，促使各簧件間以相互交錯螺旋旋向的方式層層撐持于成型孔壁211內(nèi)分層吸收鍛壓；當(dāng)然，其取出的方式亦是同上述，先將最外層以內(nèi)的單邊承件所掛持的所有數(shù)量內(nèi)簧件一并搖晃抽出，隨后再將最外層的的簧件直接抽拉取出，并采用同步刮平孔壁毛邊的方式為之，因此實(shí)施上極為便捷。
權(quán)利要求
1.一種簡易取出心軸的冷鍛用模心裝置，其特征在于該裝置包括一軸心、二只承件、單只具有較大簧徑規(guī)格的外簧件以及一只或一只以上的具有較小簧徑規(guī)格的內(nèi)簧件，其中利用一承件以同心圓方式掛持所需數(shù)量的內(nèi)簧件，利用另一承件掛持外簧件，并將軸心穿置于坯孔內(nèi)，再將軸心兩側(cè)分別穿置二承件及其所掛載的內(nèi)、外簧件，促使坯孔內(nèi)與軸心間形成容載有同心圓的內(nèi)、外數(shù)層簧件形態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡易取出心軸的冷鍛用模心裝置，其特征在于該二只承件的內(nèi)側(cè)端面上成型有供給套掛簧件用途的梯柱，且二承件的中心設(shè)有穿孔，于其穿孔一端側(cè)制有開放槽，開放槽外側(cè)穿置有夾桿，此夾桿是皆受樞置于承件上的凸輪快拆撥桿所連動，能夠控制承件的穿孔孔徑大小的縮放，而梯柱的階梯數(shù)量是可依所欲套掛簧件的數(shù)量而制成多數(shù)的梯狀面，且梯柱上皆開設(shè)有環(huán)槽，每一環(huán)槽內(nèi)皆可組套等位環(huán)徑的C型扣環(huán)，藉以在二只承件上選擇合適徑度的梯柱，并利用扣持于該梯柱的環(huán)槽上的C型扣環(huán)，以套掛內(nèi)簧件或外簧件該側(cè)最外圈環(huán)隙，達(dá)到于承件上掛組簧件的運(yùn)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡易取出心軸的冷鍛用模心裝置，其特征在于內(nèi)簧件及外簧件皆屬螺旋狀的拉伸彈簧，其每一單位簧桿斷面皆為呈現(xiàn)矩形形態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡易取出心軸的冷鍛用模心裝置，其特征在于位于坯孔內(nèi)所容載的內(nèi)、外簧件，皆采用左、右螺旋的相互交錯對應(yīng)成同心圓的數(shù)層簧件形態(tài)。
5.一種使用權(quán)利要求1至4任一所述的簡易取出心軸的冷鍛用模心裝置的方法，其特征在于將該模心裝置組設(shè)于待鍛的管狀坯件的坯孔中，以接受冷鍛塑型加工的運(yùn)作；利用在接受鍛壓加工時，坯孔內(nèi)的內(nèi)、外數(shù)層簧件是藉本身具有的抗壓彈性力由外而內(nèi)的吸收該鍛壓作用力，促使坯壁能穩(wěn)定完成塑型加工，隨后內(nèi)、外數(shù)層簧件并被包容于成型孔壁內(nèi)保有一彈性恢復(fù)力；在已鍛制完成的成型孔壁內(nèi)取出模心裝置時，是先將掛置內(nèi)簧件的承件松離軸心，采用左、右搖晃并抽拉此承件的方式連帶取出成型孔壁內(nèi)的內(nèi)簧件，隨后改采用直接抽拉另一側(cè)承件的方式取出該承件及其所連置的軸心與外簧件，進(jìn)而完成取出已鍛塑成型孔壁內(nèi)的模心裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡易取出心軸的冷鍛用模心裝置及其使用方法,該模心裝置主要由一軸心兩側(cè)的二只承件以及其間同軸心掛置的內(nèi)簧件與外簧件構(gòu)成;使用時,先于鍛件坯孔內(nèi)穿置軸心及內(nèi)、外簧件,并于軸心兩側(cè)套設(shè)二承件,利用彈簧抗壓彈性力,承持鍛壓時坯壁所需求的抵抗效能,同時供在鍛型后,能夠自成型孔壁內(nèi)簡易取出該彈簧模心,并順帶刮平擠鍛所生成的孔壁毛邊,藉此提供鍛制具有坯孔的異型鍛件的加工場合使用。
文檔編號B21J13/02GK1191164SQ97100019
公開日1998年8月26日 申請日期1997年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月18日
發(fā)明者曾紹謙 申請人:曾紹謙