鍛件深孔沖頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鍛造成型技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于大型鍛件深孔沖壓成型沖頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]大型鍛件廣泛存在于各種機(jī)械設(shè)備中，如核電以及火電領(lǐng)域的超臨界、超超臨界機(jī)組系統(tǒng)中的大量管件、管板、正三通、斜三通以及閥體等管類(lèi)零件，在這些管件的制作過(guò)程中普遍存在深孔的制作加工。鍛件深孔的沖壓成孔過(guò)程中，由于沖桿與坯件孔壁間的摩擦力較大，加之孔壁對(duì)沖頭桿的束緊力和沖頭端端部的負(fù)壓作用，沖壓后沖頭無(wú)法從坯件中拔出，所以目前對(duì)大型塊狀鍛件深孔是難以通過(guò)沖壓成型工藝實(shí)現(xiàn)深孔加工的，只能在鍛造坯件上，通過(guò)鉆孔、鏜孔等機(jī)加工方法進(jìn)行深孔切削加工，目前這種加工方法存在諸多不足:首先材料利用率低，孔在機(jī)加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑成為廢料而難以回用，形成優(yōu)質(zhì)合金材料的極大浪費(fèi)。其二，切削加工不能改變孔壁周邊材料的組織結(jié)構(gòu)，不利于增強(qiáng)零件的耐溫耐壓性能，由于大型鍛件屬于厚餅實(shí)心類(lèi)鍛件很難熱透、壓實(shí)，鋼錠內(nèi)層、外層、心部的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件存在差異，鋼坯內(nèi)部存在偏析、疏松和縮孔等缺陷，而深孔又往往處于鋼坯裂紋、粗晶最為嚴(yán)重的心部位置，切削加工難以保證管孔軸向力學(xué)性能的一致性。其三，機(jī)加工工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)效率低，由于深孔的長(zhǎng)徑比較大，加工時(shí)需鉆孔后再進(jìn)行鏜孔至預(yù)定尺寸，因此工件需在多工序中轉(zhuǎn)運(yùn)，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)合理、沖壓成孔質(zhì)量高的鍛件深孔沖頭。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的鍛件深孔沖頭，包括沖桿，該沖桿為圓柱桿，在所述沖桿的前端設(shè)置有半球端，在沖桿上還設(shè)置有修整環(huán)，該修整環(huán)與半球端相隔設(shè)置。
[0005]采用上述結(jié)構(gòu)后，由于沖頭桿體的前端為半球端，這種結(jié)構(gòu)有利于引導(dǎo)成孔金屬?gòu)闹行奈恢孟蚩妆谖恢脭D壓流動(dòng)，減少?zèng)_頭對(duì)金屬的剪切作用，保證了金屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件組織不被破壞，金屬流線完整，鍛件力學(xué)性能得到增強(qiáng)，同時(shí)沖頭在沖壓過(guò)程中將金屬向孔壁方向的擠壓，又進(jìn)一步使坯料金屬內(nèi)部的疏松、縮孔等孔隙缺陷能得到更加均勻的壓實(shí)焊合，使鑄態(tài)各方向的樹(shù)枝晶能得到充分的擊碎。又由于沖桿上設(shè)置有修整環(huán)，該修整環(huán)不僅能大大提高孔的尺寸精度和孔壁的表面平整度，無(wú)需后續(xù)再加工，而且通過(guò)擠壓有效增強(qiáng)了孔壁金屬的機(jī)械強(qiáng)度，有利于提高深孔鍛件的耐高溫、耐高壓性能。也由于本實(shí)用新型的沖頭可以對(duì)大型鍛件直接進(jìn)行沖壓成型而非切削成孔，大大減少了材料的切削加工量，使材料利用率提高，即使是沖孔所形成的芯料也能全部回收利用。本實(shí)用新型的沖頭具有結(jié)構(gòu)合理、能有效提高生產(chǎn)效率和材料利用率的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述修整環(huán)為橢圓環(huán)，該橢圓環(huán)的橢圓長(zhǎng)軸位于沖桿的桿面上，橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度等于沖桿的直徑，橢圓短軸長(zhǎng)度為長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的1/5?1/8。采用橢圓環(huán)結(jié)構(gòu)，且其長(zhǎng)軸位于沖頭桿面上，有利于延長(zhǎng)沖頭對(duì)金屬的擠壓作用距離和時(shí)間，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)孔壁金屬的平緩漸近擠壓成型，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)證明，該沖頭成型的深孔具有表面平整，成孔尺寸精度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型的進(jìn)一步實(shí)施方式，所述半球端為半圓球體。該結(jié)構(gòu)合理，便于制作加工。
[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述修整環(huán)的下端與半球端的上端相隔距離為沖桿直徑的1/2?1/3。該結(jié)構(gòu)不僅便于制作，而且能夠在沖桿前端和相隔桿段上容納足夠的可燃物，以確保沖頭可靠退模。
【附圖說(shuō)明】
[0009]下面還結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的鍛件深孔沖頭作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]圖1是本實(shí)用新型鍛件深孔沖頭一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中，I一沖桿、2—修整環(huán)、3—半球端。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示的鍛件深孔沖頭，沖桿I為圓柱結(jié)構(gòu)，桿徑為259mm，沖桿I的前端為半球端3，該半球端3為半圓球體，該半圓球的直徑與沖桿I的桿徑相等，即圓球體直徑也為259mm，在沖桿I上設(shè)置有修整環(huán)2，修整環(huán)2為橢圓環(huán)，橢圓環(huán)的長(zhǎng)軸位于沖桿I桿面母線上，橢圓環(huán)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度2a等于沖桿I的直徑，橢圓短軸長(zhǎng)度2b=40mm，約為長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的1/6，橢圓環(huán)的最大外徑為302mm。呈橢圓環(huán)結(jié)構(gòu)的修整環(huán)2的下端與半球端3的上端相隔距離為100mm。上述的沖桿1、修整環(huán)2以及半球端3連為一整體。
[0013]上述舉出了本實(shí)用新型鍛件深孔沖頭的一種具體結(jié)構(gòu)，但本實(shí)用新型并不限于此。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和模擬分析，橢圓環(huán)的橢圓短軸長(zhǎng)度應(yīng)優(yōu)先選擇為長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的1/5 —1/8 ；修整環(huán)的下端與半球端3的上端之間相間隔距離應(yīng)優(yōu)先選擇沖桿直徑的1/2 —1/3。因此，只要在沖桿上采用半球端和修整環(huán)結(jié)構(gòu)均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鍛件深孔沖頭，包括沖桿(1)，該沖桿(I)為圓柱桿，其特征在于:在所述沖桿(I)的前端設(shè)置有半球端(3 )，在沖桿(I)上還設(shè)置有修整環(huán)(2 )，該修整環(huán)(2 )與半球端(3 )相隔設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深孔沖頭，其特征在于:所述修整環(huán)(2)為橢圓環(huán)，該橢圓環(huán)的橢圓長(zhǎng)軸位于沖桿(I)的桿面上，橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度等于沖桿(I)的直徑，橢圓短軸長(zhǎng)度為長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的1/5?1/8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深孔沖頭，其特征在于:所述半球端(3)為半圓球體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深孔沖頭，其特征在于:所述修整環(huán)(2)的下端與半球端(3)的上端相隔距離為沖桿(I)直徑的1/2?1/3。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鍛件深孔沖頭，它包括沖桿，該沖桿為圓柱桿，在所述沖桿的前端設(shè)置有半球端，在沖桿上還設(shè)置有修整環(huán)，該修整環(huán)與半球端相隔設(shè)置。所述修整環(huán)為橢圓環(huán)，該橢圓環(huán)的橢圓長(zhǎng)軸位于沖桿的桿面上，橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度等于沖桿的直徑，橢圓短軸長(zhǎng)度為長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的1/5～1/8。所述修整環(huán)的下端與半球端的上端相隔距離為沖桿直徑的1/2～1/3。本實(shí)用新型的鍛件深孔沖頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧，成孔精度高、質(zhì)量好。
【IPC分類(lèi)】B21D28-34
【公開(kāi)號(hào)】CN204276639
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420681194
【發(fā)明人】王興中, 王元華, 馬武江
【申請(qǐng)人】上海新閔（東臺(tái)）重型鍛造有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月14日