專利名稱：一種擠壓鐓粗成型模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬鍛造模具技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種成型模具，具體地，涉及一種用 于擠壓鐓粗工藝中的成型模具。
背景技術(shù)：
鐓粗是鍛造加工的一種常用工藝，在自由鍛、模鍛與擠壓等鍛造加工中，都會使用 到鐓粗的工序。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)資料，鐓粗的極限鍛粗比最大不超過2. 5，(鐓粗比為鐓粗 前毛坯長度與鐓粗前的毛坯直徑之比)，超過2. 5的鐓粗比，鐓粗時(shí)鍛件會產(chǎn)生雙鼓形變 形，而在繼續(xù)變形過程中將產(chǎn)生鍛造折疊現(xiàn)象，從而造成鍛件報(bào)廢。如果鐓粗比超過3. 5，還 可能發(fā)生鍛件失穩(wěn)的現(xiàn)象，故此一般的鐓粗工藝取的鐓粗比值在0. 8到2. 2之間。然而金屬棒材鍛件頭部的鐓粗工藝的鐓粗比通常都超過2. 5，故此鍛件頭部很容 易出現(xiàn)上述的雙鼓形變形或折疊現(xiàn)象?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般采用兩次鐓粗的方法或使用鐓鍛 機(jī)鐓粗來解決，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，成本偏高。另外，還可以將鍛件加熱后通過壓力機(jī) 和鐓粗開式模具對鍛件的端部鐓粗，然后再切削加工，這種鐓粗開式模具由于其對鍛件只 有簡單的固定作用，因此只能對鍛件進(jìn)行端部鐓粗，而不能對鍛件的中部進(jìn)行鐓粗，而且鐓 粗部位有飛邊。此外，中國專利申請?zhí)枮镃N200720188529. 6的《金屬棒材局部加熱鐓粗閉式簡易 ?！放读艘环N鐓粗工藝所使用當(dāng)模具結(jié)構(gòu)。其公開了一種金屬棒材局部加熱鐓粗閉式簡 易模，其由下模座、模芯、上模、下頂料桿、上頂料桿構(gòu)成，在模芯內(nèi)設(shè)有模芯棒料孔，在模芯 棒料孔的上部設(shè)鐓粗腔，當(dāng)上模向下移動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，形成閉式的鐓粗腔。盡管該專利在所 述模芯棒料孔中設(shè)置了一個(gè)鐓粗腔，但是該鐓粗腔的是為了控制鐓粗部位以及消除飛邊而 存在，其鐓粗原理仍舊是利用對鍛件局部進(jìn)行加熱來進(jìn)行鐓粗，并沒有涉及根據(jù)鍛件的極 限鐓粗比設(shè)計(jì)特殊形狀的鐓粗腔對鍛件進(jìn)行鐓粗的技術(shù)內(nèi)容。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問題是針對上述存在的問題提供一種能夠?qū)饘侔舨某^ 其材料本身極限鐓粗比進(jìn)行鐓粗的擠壓鐓粗成型模具。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種擠壓鐓粗成型模具，包括上模板組件，其 設(shè)置在模具的上部；下模板組件，其設(shè)置在模具的下部；沖頭，其固定在所述上模板組件 上；其特征在于，還包括模芯，所述模芯由上模芯及下模芯組成；所述上模芯連接到所述 上模板組件上，且能夠相對所述上模板組件上下運(yùn)動(dòng)，在與所述沖頭相對應(yīng)的下方設(shè)有一 與待鐓粗毛坯相匹配的上放料通孔，在所述上放料通孔的下方，所述上模芯底部上凹形成 上半鐓粗腔；所述下模芯設(shè)置在所述下模板組件上，在與所述上半鐓粗腔相對應(yīng)的下方，所 述下模芯頂部下凹形成下半鐓粗腔，所述下半鐓粗腔的下方設(shè)有一與所述上放料通孔相對 應(yīng)的下放料通孔，所述上放料通孔與下放料通孔組成放料通孔；鐓粗腔，其由所述上半鐓粗 腔及下半鐓粗腔相匹配地閉合形成，所述鐓粗腔的內(nèi)部整體高度與放料通孔的直徑的比值(實(shí)際鐓粗比)小于待鐓粗毛坯的極限鐓粗比。優(yōu)選地，所述鐓粗腔的體積為V，所述放料通孔的截面積為S、直徑為D，待鐓粗毛 坯的極限鐓粗比為K1，則V彡SXDXK1，保證毛坯在進(jìn)行鐓粗比等于極限鐓粗比時(shí)的鐓粗工 藝中，所述鐓粗腔的體積足以容納鐓粗后的毛坯。進(jìn)一步地，在所述上模芯與上模板組件之間設(shè)有彈簧，所述彈簧上下抵住所述上 模芯與上模板組件且處于壓縮狀態(tài)，從而使所述上模芯始終具有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢，以避免 在鐓粗過程中上模芯上移而影響鐓粗腔的密閉效果，避免了在鐓粗過程中毛坯產(chǎn)生飛邊。優(yōu)選地，所述上模芯通過若干螺栓連接到所述上模板組件上，所述螺栓的底部與 所述上模芯相固定，所述螺栓的上部與所述上模板組件活動(dòng)連接，使得所述上模芯相對所 述上模板組件能上下運(yùn)動(dòng)，從而能夠方便地實(shí)現(xiàn)模具開模及合模工作。優(yōu)選地，所述下模板組件通過設(shè)置一頂料桿頂住待鐓粗毛坯，以減少鐓粗過程中 對下模板組件的磨損而影響鐓粗過程。優(yōu)選地，所述鐓粗腔的內(nèi)部整體高度與待鐓粗毛坯的直徑的比值小于等于2. 5，更 優(yōu)選地，所所述鐓粗腔的內(nèi)部整體高度與待鐓粗毛坯的直徑的比值小于等于2. 2。在該鐓粗 比范圍內(nèi)，能夠比較理想地控制待鐓粗毛坯在鐓粗過程中避免出現(xiàn)雙鼓形變形或折疊現(xiàn)象 等現(xiàn)象。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的擠壓鐓粗成型模具結(jié)構(gòu)簡單，鐓粗部位及形 狀控制準(zhǔn)確，且不會產(chǎn)生飛邊，即使待鐓粗毛坯本身超過了常規(guī)的極限鐓粗比將近一倍也 不會出現(xiàn)鍛造缺陷；在鐓粗過程中，能夠結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中擠壓與鐓粗的工藝，通過一次擠壓 鐓粗就能完成毛坯所需的中部鐓粗所要求的尺寸與形狀；實(shí)現(xiàn)了毛坯的局部鍛造，提高了 材料的利用率，通過減少工藝流程中所需的流水線工人、機(jī)器及消耗的能源從而降低了生 產(chǎn)成本。

圖1示出了本實(shí)用新型提供的擠壓鐓粗成型模具在合模狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了本實(shí)用新型的擠壓鐓粗成型模具在開模放料后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3示出了本實(shí)用新型的擠壓鐓粗成型模具在鐓粗工序完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4示出了本實(shí)用新型的擠壓鐓粗成型模具的下模芯的正面視圖。圖5示出了本實(shí)用新型的擠壓鐓粗成型模具的下模芯的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例1 如圖1至圖5所示，本實(shí)施例中的擠壓鐓粗成型模具包括上模板組件6、 下模板組件7、沖頭8以及模芯。上模板組件6及下模板組件7安裝在工作臺上，上模板組 件6設(shè)置在模具的上部，下模板組件7設(shè)置在模具的下部，從而起到對模具整體的固定安裝 作用。沖頭8固定在上模板組件6上，具體地，沖頭8位于待鐓粗毛坯12及放料通孔3的 上方。當(dāng)待鐓粗毛坯12在模芯中放置好后，沖頭8向下運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)對待鐓粗毛坯12的 擠壓墩粗工藝。[0021]模芯設(shè)置在下模板組件7上，其由上模芯1及下模芯2組成。模芯中設(shè)有一位于沖頭8下方的與待鐓粗毛坯12相匹配的放料通孔3。在與沖頭8相對應(yīng)的下方，上模芯1設(shè)有一與待鐓粗毛坯12相匹配的上放料通 孔，在上放料通孔的下方，上模芯1底部上凹形成上半鐓粗腔。上模芯1與四根內(nèi)六角螺栓 13的底部相固定，螺栓13上部與上模板組件6活動(dòng)連接，例如上模板組件底部設(shè)有限制螺 栓13的頭部向下移動(dòng)的限制部，使得在螺栓13的頭部位于限制部上方的情況下，上模芯1 能夠相對于上模板組件6進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。上模芯1與上模板組件6之間設(shè)有四根彈簧9，彈 簧9優(yōu)選地套在內(nèi)六角螺栓13上且處于壓縮狀態(tài)，產(chǎn)生的壓縮力使得上模芯1在合模鐓粗 工作時(shí)能夠與下模芯2緊密貼合，從而有效地避免了在鐓粗過程中毛坯產(chǎn)生飛邊。下模芯2設(shè)置在下模板組件7上，在與上半鐓粗腔相對應(yīng)的下方，下模芯2頂部下 凹形成下半鐓粗腔，下半鐓粗腔的下方設(shè)有一與上放料通孔相對應(yīng)的下放料通孔。下模板 組件7通過設(shè)置一頂料桿10頂住待鐓粗毛坯，頂料桿10設(shè)置在與放料通孔3相對應(yīng)的下 模板組件7下部的一定位套11中。鐓粗腔由上半鐓粗腔及下半鐓粗腔相匹配地閉合形成，鐓粗腔的內(nèi)部整體高度與 放料通孔的直徑(即待鐓粗毛坯的直徑)的比值(實(shí)際鐓粗比)小于待鐓粗毛坯的極限鐓 粗比。優(yōu)選地，鐓粗腔的內(nèi)部高度與待鐓粗毛坯12的直徑的實(shí)際鐓粗比(即在鐓粗腔中 的毛坯部分長度與直徑之比)小于待鐓粗毛坯12的極限鐓粗比(即毛坯在通常的鐓粗工 藝下，材料不會發(fā)生鐓粗折疊變形等現(xiàn)象時(shí)的毛坯總體長度與直徑之比)，優(yōu)選地實(shí)際鐓粗 比的值小于等于2. 5，更優(yōu)選地小于等于2. 2，以保證在鐓粗過程中，不會存在缺陷。本領(lǐng)域 技術(shù)人員理解，極限鐓粗比是根據(jù)產(chǎn)品本身的材料、結(jié)構(gòu)及形狀確定的，當(dāng)對毛坯12材料 進(jìn)行鐓粗的鐓粗比大于其極限鐓粗比時(shí)，會發(fā)生鍛造缺陷。設(shè)鐓粗腔的體積為V，放料通孔 的截面積為S、直徑為D，待鐓粗毛坯的極限鐓粗比為K1，則V彡SXDX&。進(jìn)一步地，設(shè)鐓 粗腔的體積為V，放料通孔的截面積為S，下半鐓粗腔底部到預(yù)設(shè)下止點(diǎn)的高度為H，則優(yōu)選 地V彡SXH。實(shí)施例2 在利用本實(shí)用新型進(jìn)行鐓粗工藝時(shí)，具體地，其應(yīng)用上述擠壓鐓粗成型 模具進(jìn)行鐓粗，步驟如下落料、加熱、放料、鐓粗。具體地，落料是根據(jù)鍛造產(chǎn)品的需要截取 一段特定長度及截面的待鐓粗毛坯12 ；加熱是將待鐓粗毛坯12需要鐓粗的部分進(jìn)行加熱； 放料是將待鐓粗毛坯12放入下放料通孔3，上模芯1往下運(yùn)動(dòng)直至與下模芯2閉合；鐓粗 是沖頭8向下運(yùn)動(dòng)并擠壓待鐓粗毛坯，鐓粗完成后，上模板組件6帶動(dòng)上模芯1向上運(yùn)動(dòng)進(jìn) 行開模，在開模情況下取出鐓粗完的毛坯。具體地，首先將要鐓粗的待鐓粗毛坯12 (桿件)放入下模芯2中，設(shè)備開始工作。 然后，上模芯1往下運(yùn)動(dòng)將待鐓粗毛坯12的上部固定，沖頭8開始擠壓放料通孔3內(nèi)的待 鐓粗毛坯12，使毛坯材料往下擠壓，鐓粗腔內(nèi)的材料產(chǎn)生鐓粗變形，隨著設(shè)備往下運(yùn)動(dòng)，毛 坯材料不斷被擠壓到鐓粗腔內(nèi)。直到?jīng)_頭8運(yùn)動(dòng)到預(yù)設(shè)下止點(diǎn)的位置，擠壓鐓粗變形結(jié)束。 最后設(shè)備往上運(yùn)動(dòng)，在開模情況下，取出鐓粗好的桿件零件。結(jié)合圖1至圖3所示，在鐓粗過程中，通過沖頭8向下運(yùn)動(dòng)，不斷擠壓材料向下運(yùn) 動(dòng)，擠壓到鐓粗變形區(qū)內(nèi)，完成鐓粗過程。由于鐓粗區(qū)內(nèi)的材料不斷地被鐓粗，直徑將變得 越來越大，從而使得實(shí)際鐓粗比變得越來越小，因此更不會在擠壓鐓粗的過程里產(chǎn)生鐓粗折疊變形，直到?jīng)_頭8將材料全部擠壓到鐓粗變形區(qū)內(nèi)，整個(gè)擠壓鐓粗工序完成。例如要將 直徑16mm的桿件頭部鐓粗到毛坯要求的尺寸與形狀，則需要將由16mmX87mm的桿件頭部 進(jìn)行鐓粗，鐓粗比為87/16 = 5. 43，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通鐓粗允許的最大鐓粗比2. 5。在本實(shí)用新 型中，優(yōu)選地，設(shè)計(jì)鐓粗腔的高度為30. 8mm，使得實(shí)際鐓粗比為30. 8/16 = 1. 925 < 2. 5，因 此，鐓粗過程中，不會產(chǎn)生鐓粗折疊變形。通過設(shè)備的向下運(yùn)動(dòng)，沖頭8不斷擠壓材料向下 運(yùn)動(dòng)，擠壓到鐓粗變形區(qū)內(nèi)，完成鐓粗過程。同時(shí)鐓粗腔內(nèi)的材料因不斷地被鐓粗，直徑將 變得越來越大，從而使得鐓粗比變得越來越小，因此，更不會在擠壓鐓粗的過程里產(chǎn)生鐓粗 折疊變形等現(xiàn)象，直到設(shè)備運(yùn)行到下止點(diǎn)。進(jìn)一步地，在進(jìn)行頭部鐓粗工藝步驟過程中，由于沖頭8是持續(xù)擠壓待鐓粗毛坯， 直至沖頭8運(yùn)動(dòng)到鐓粗腔的預(yù)設(shè)下止點(diǎn)，從而一次完成對毛坯的擠壓鐓粗工藝。本領(lǐng)域技 術(shù)人員理解，使用普通的鐓粗方法，不可能一次鐓粗成形，至少需要二到三次的鐓粗，才能 達(dá)到要求，否則毛坯將產(chǎn)生鍛造折疊。在本實(shí)用新型中，采用了結(jié)合擠壓與鐓粗的工藝方 法，只需一次擠壓鐓粗就能達(dá)到鍛件要求的尺寸與形狀，即使毛坯總體鐓粗比(本實(shí)用新 型進(jìn)行的鐓粗工藝中的毛坯鐓粗總體上的鐓粗比例，即毛坯總體長度與毛坯直徑之比)超 過了極限鐓粗比將近一倍，也不會出現(xiàn)鍛造缺陷。進(jìn)一步地，在對完成本實(shí)施例鐓粗工藝之后的毛坯進(jìn)行鍛造工藝過程中，僅對鐓 粗后的毛坯的頭部進(jìn)行鍛造處理。由于模具的限制作用，毛坯鐓粗后除頭部鐓粗外其他部 分沒有發(fā)生飛邊等需要鍛造處理的情況，因此在本實(shí)用新型中，僅需對毛坯的頭部進(jìn)行鍛 造處理即可達(dá)到所需的工藝要求。此外，球殼零件使用擠壓鐓粗頭部工藝，滿足了局部鍛造的條件，即對毛坯的頭部 進(jìn)行局部鍛造，而桿部采用冷彎成形。鍛件的材料利用率從原來的66%提高到94. 4%，每 件可以節(jié)約材料0. 23kg，可以節(jié)約材料費(fèi)用1. 04元，鍛造生產(chǎn)線從原來的7人減少到3人， 使用設(shè)備從原來的輥鍛機(jī)一臺、沖車3臺及400T摩擦壓力機(jī)1臺，減小到?jīng)_床2臺及300t 油壓機(jī)1臺，中頻加熱爐功率從原來的150kw降低到50kw。極大地降低了生產(chǎn)的設(shè)備成本、 電費(fèi)成本與工人成本，總計(jì)可以節(jié)約費(fèi)用1. 89元/件以上，每年按生產(chǎn)同種零件20萬件計(jì) 算，可以節(jié)約成本37. 8萬元，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求一種擠壓鐓粗成型模具，包括上模板組件，其設(shè)置在模具的上部；下模板組件，其設(shè)置在模具的下部；沖頭，其固定在所述上模板組件上；其特征在于，還包括模芯，所述模芯由上模芯及下模芯組成；所述上模芯連接到所述上模板組件上，且能夠相對所述上模板組件上下運(yùn)動(dòng)，在與所述沖頭相對應(yīng)的下方設(shè)有一與待鐓粗毛坯相匹配的上放料通孔，在所述上放料通孔的下方，所述上模芯底部上凹形成上半鐓粗腔；所述下模芯設(shè)置在所述下模板組件上，在與所述上半鐓粗腔相對應(yīng)的下方，所述下模芯頂部下凹形成下半鐓粗腔，所述下半鐓粗腔的下方設(shè)有一與所述上放料通孔相對應(yīng)的下放料通孔，所述上放料通孔與下放料通孔組成放料通孔；鐓粗腔，其由所述上半鐓粗腔及下半鐓粗腔相匹配地閉合形成，所述鐓粗腔的內(nèi)部整體高度與放料通孔的直徑的比值小于待鐓粗毛坯的極限鐓粗比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓鐓粗成型模具，其特征在于，所述鐓粗腔的體積為V，所 述放料通孔的截面積為S、直徑為D，待鐓粗毛坯的極限鐓粗比為K1，則V彡SXDX&。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擠壓鐓粗成型模具，其特征在于，在所述上模芯與上模板 組件之間設(shè)有彈簧，所述彈簧上下抵住所述上模芯與上模板組件且處于壓縮狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擠壓鐓粗成型模具，其特征在于，所述上模芯通過若干螺 栓連接到所述上模板組件上，所述螺栓的底部與所述上模芯相固定，所述螺栓的上部與所 述上模板組件活動(dòng)連接，使得所述上模芯相對所述上模板組件能上下運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擠壓鐓粗成型模具，其特征在于，所述下模板組件通過設(shè) 置一頂料桿頂住待鐓粗毛坯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擠壓鐓粗成型模具，其特征在于，所述鐓粗腔的內(nèi)部整體 高度與待鐓粗毛坯的直徑的比值小于等于2. 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擠壓鐓粗成型模具，其特征在于，所述鐓粗腔的內(nèi)部整體 高度與待鐓粗毛坯的直徑的比值小于等于2. 2。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種擠壓鐓粗成型模具，包括上模板組件、下模板組件、沖頭、模芯及鐓粗腔，其由所述上半鐓粗腔及下半鐓粗腔相匹配地閉合形成，所述鐓粗腔的內(nèi)部整體高度與放料通孔的直徑的比值小于待鐓粗毛坯的極限鐓粗比。本實(shí)用新型提供的擠壓鐓粗成型模具結(jié)構(gòu)簡單，鐓粗部位及形狀控制準(zhǔn)確，且不會產(chǎn)生飛邊，即使待鐓粗毛坯本身超過了常規(guī)的極限鐓粗比將近一倍也不會出現(xiàn)鍛造缺陷，通過一次擠壓鐓粗就能完成毛坯所需的中部鐓粗所要求的尺寸與形狀，實(shí)現(xiàn)了毛坯的局部鍛造，提高了材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號B21J5/08GK201728321SQ20102024870
公開日2011年2月2日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者戴如吉, 陳偉平, 陳財(cái)平 申請人:寧波銳泰機(jī)械制造有限公司