專利名稱:鍛件深孔沖頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開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)的橢圓長軸位于沖桿的桿面上，橢圓長軸長度等于沖桿的直徑，橢圓短軸長度為長軸長度的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)計精巧，成孔精度高、質(zhì)量好。
【專利說明】鍛件深孔沖頭

【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零件，在這些管件的制作過程中普遍存在深孔的制作加工。鍛件深孔的沖壓成孔過程中，由于沖桿與坯件孔壁間的摩擦力較大，加之孔壁對沖頭桿的束緊力和沖頭端端部的負(fù)壓作用，沖壓后沖頭無法從坯件中拔出，所以目前對大型塊狀鍛件深孔是難以通過沖壓成型工藝實(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，由于深孔的長徑比較大，加工時需鉆孔后再進(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，效率低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對現(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)成孔金屬從中心位置向孔壁位置擠壓流動，減少沖頭對金屬的剪切作用，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)，同時沖頭在沖壓過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，無需后續(xù)再加工，而且通過擠壓有效增強(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)的橢圓長軸位于沖桿的桿面上，橢圓長軸長度等于沖桿的直徑，橢圓短軸長度為長軸長度的1/5?1/8。采用橢圓環(huán)結(jié)構(gòu)，且其長軸位于沖頭桿面上，有利于延長沖頭對金屬的擠壓作用距離和時間，并能實(shí)現(xiàn)對孔壁金屬的平緩漸近擠壓成型，通過反復(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。

【附圖說明】

[0009]下面還結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型的鍛件深孔沖頭作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[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)的長軸位于沖桿I桿面母線上，橢圓環(huán)長軸長度2a等于沖桿I的直徑，橢圓短軸長度2b=40mm，約為長軸長度的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)過反復(fù)試驗(yàn)和模擬分析，橢圓環(huán)的橢圓短軸長度應(yīng)優(yōu)先選擇為長軸長度的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)。
【權(quán)利要求】
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)的橢圓長軸位于沖桿(I)的桿面上，橢圓長軸長度等于沖桿(I)的直徑，橢圓短軸長度為長軸長度的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。
【文檔編號】B21D28-34GK204276639SQ201420681194
【發(fā)明者】王興中, 王元華, 馬武江 [申請人]上海新閔（東臺）重型鍛造有限公司