本發(fā)明屬于金屬鍛造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鎳基合金復(fù)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(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)鎳基高溫合金復(fù)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(shù)要求。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國航空航天制造領(lǐng)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(shù)以實(shí)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(biāo)。然而，傳統(tǒng)鍛件的切邊模具形式及加工方法對(duì)鍛件的尺寸精度影響很大，主要體現(xiàn)在：模具為無導(dǎo)柱導(dǎo)套設(shè)置，模具的上模部分直接固定在設(shè)備的滑塊上，鍛件切邊精度主要靠設(shè)備的運(yùn)行精度來保證。然而，普通壓力機(jī)成形過程中運(yùn)行精度較低，這直接導(dǎo)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(yán)重、甚至崩刃；復(fù)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(jié)構(gòu)形式及加工方法對(duì)實(shí)現(xiàn)復(fù)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(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和缺陷，提供一種新的鎳基合金復(fù)雜鍛件精密切邊模具設(shè)計(jì)形式及加工方法，可以最大限度的減少設(shè)備及人為操作因素所導(dǎo)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(fù)的問題，具有模具結(jié)構(gòu)及加工方法簡(jiǎn)單、鍛件切邊精度及質(zhì)量高、模具易修復(fù)壽命長、節(jié)省生產(chǎn)周期及成本等優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種鎳基合金復(fù)雜鍛件精密切邊模具，包括上模部分、下模部分以及導(dǎo)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(fù)運(yùn)動(dòng)；所述導(dǎo)柱部分包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位彈簧及擋板，其中，導(dǎo)套固定連接在上模板上，導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間通過滾珠進(jìn)行導(dǎo)向，復(fù)位彈簧設(shè)置在導(dǎo)柱上用以在壓力機(jī)回程時(shí)頂起整個(gè)上模部分，所述擋板設(shè)置于導(dǎo)柱上端面，用以防止導(dǎo)柱與導(dǎo)套脫開。

所述凹模上對(duì)應(yīng)凸模的正下方設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有脫料定位塊，所述脫料定位塊的兩側(cè)與滑槽的槽壁滑動(dòng)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(jié)構(gòu)，兩瓣式剖分結(jié)構(gòu)凹模的四周設(shè)有限位擋塊，并且凹模與限位擋塊之間設(shè)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(dǎo)柱、導(dǎo)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(fù)雜鍛件精密切邊模具進(jìn)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(jī)的工作臺(tái)上，上模部分無需固定在壓力機(jī)滑塊上，采用鉛塊試模，調(diào)整壓力機(jī)滑塊的下死點(diǎn)，使凸模刃口部分整體進(jìn)入凹模刃口1～2個(gè)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(yù)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(jī)的滑塊下行并接觸到模柄以后，壓力機(jī)將工作力及工作行程施加于整個(gè)上模部分，當(dāng)凸模與脫料定位塊的型腔壓緊鍛件并整體進(jìn)入凹模刃口以下時(shí)，鍛件飛邊部分與主體被切斷分離；

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

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

1.本發(fā)明的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于上模部分無需固定，簡(jiǎn)化了模具在設(shè)備上的安裝定位時(shí)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(yīng)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(dǎo)向配合形式，減少了設(shè)備精度不足及人為操作等因素對(duì)切邊過程的不利影響，導(dǎo)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(duì)鍛件實(shí)施了夾持作用，這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了切邊過程中坯件不發(fā)生移動(dòng)，提高了鍛件的切邊質(zhì)量，并且增加限位螺釘加彈簧的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了模具的浮動(dòng)壓料及頂出機(jī)構(gòu)，可方便的調(diào)整托料定位塊的初始高度位置及彈簧的預(yù)壓緊力，有效驅(qū)動(dòng)托料定位塊在沖切過程中的上下滑動(dòng)，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(dāng)凹模刃口因長時(shí)間沖切而出現(xiàn)磨損并導(dǎo)致對(duì)應(yīng)尺寸增大以后，可通過修整剖分面實(shí)現(xiàn)對(duì)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(fù)雜鍛件切邊過程所產(chǎn)生的錯(cuò)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(jié)構(gòu)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(dǎo)柱；12-限位擋塊；13-復(fù)位彈簧；14-上墊板；15-導(dǎo)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(jié)構(gòu)俯視圖。

具體實(shí)施方式

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

圖1為本發(fā)明的一種鎳基合金復(fù)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(dǎo)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(dǎo)套15為凸肩結(jié)構(gòu)，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(dǎo)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(fù)運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)柱11為帶有復(fù)位彈簧13的精密滾珠導(dǎo)向面結(jié)構(gòu)并通過凸肩結(jié)構(gòu)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(jī)滑塊上，模柄17高度應(yīng)大于成形過程中上模部分向下運(yùn)動(dòng)的總行程。

上述所述的模具為4組導(dǎo)柱11導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱11與導(dǎo)套15為全行程不脫開的導(dǎo)向配合，導(dǎo)柱11上裝有復(fù)位彈簧13，可用于壓力機(jī)滑塊從下死點(diǎn)回程時(shí)支撐并驅(qū)動(dòng)整個(gè)上模部分復(fù)位。導(dǎo)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(zhuǎn)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(fù)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，如果凹模6刃口部分磨損進(jìn)而無法保證切邊尺寸精度，可對(duì)刃口進(jìn)行重新加工并磨削相應(yīng)的剖分面，待凹模6返修后再重新固定，進(jìn)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(shí)際間隙值塞入相應(yīng)厚度的墊片，以平衡凹模6所承受的側(cè)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(dǎo)柱11、導(dǎo)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(fù)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(jī)的工作臺(tái)上，上模部分無需固定在壓力機(jī)滑塊上。采用鉛塊試模，調(diào)整壓力機(jī)滑塊的下死點(diǎn)，使凸模4刃口部分整體進(jìn)入凹模6刃口1～2個(gè)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(yù)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(jī)將工作力及工作行程通過模柄17施加于整個(gè)上模部分，當(dāng)凸模4與脫料定位塊5的型腔共同壓緊鍛件并整體進(jìn)入凹模6刃口以下時(shí)，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(yù)熱進(jìn)行，但切邊溫度不應(yīng)低于850℃。

4、操控滑塊回程，導(dǎo)柱11上的復(fù)位彈簧可將整個(gè)上模部分頂起，此時(shí)，限位螺釘8上的彈簧彈力恢復(fù)將已壓入凹模6刃口當(dāng)中的托料定位塊5頂出，即可取出鍛件，切邊過程結(jié)束。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的等效改變和變形，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。