工字型接头连续镦锻模具及其成形工艺

摘要

一种工字型接头连续镦锻模具及其成形工艺，该模具包括：依次排列固定于模架上的挤压凸模、镦粗凸模和终锻凸模以及滑动设置于模架相对侧的凹模组件，其中：三个凸模共用一套凹模组件；凹模组件包括：上凹模、带有推杆的下凹模以及斜滑块，其中：上凹模、下凹模以及斜滑块闭合时形成圆柱形模腔。本发明避免了常规多工序锻造各工序之间工件需要取出的问题，成倍提高了生产效率，降低单件成本，实现了该类零件的批量连续生产。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机械加工领域的技术，具体是一种工字型接头连续镦锻模具及其成 形工艺。

背景技术

工字型接头是一种非标异形接头，中间杆部有台阶，两端头部形状不同，由于其形状的 复杂性，通常采用铸造工艺进行制造。但是，通过铸造工艺生产出的接头零件，其质量的影响 因素复杂，易形成气孔、缩孔与砂眼等铸造缺陷；由于铸造组织，其力学性能相对较差，影响 构件直径的连接强度。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101444816，公开(公告)日2009.06.03， 公开了一种工字型零件的锻造工艺方法，该技术将圆柱形坯料锻成长方型坯料，按照锻件重量， 用带锯切割下料，用胎模锻出工字型结构零件的头部及头部与杆部的过度处，同时将所说的坯 料进行分配，再用摔模锻出杆部，将所说的锻件放进精整模具并夹紧，竖起模具锻打，保证内 档两平面的平整，再放平模具锻打。与整体模锻相比，该方法锻造的工字型结构零件内档的两 平面可以达到平行度及平面度的严格要求，不再进行机械加工。但是，该方法涉及的工字型锻 件，杆部与头部差异不大且对称，形成较为简单；而且所用胎膜锻只适用于中、小批量生产。

进一步检索发现，邓玉山、姚晓静在“关于工字型截面锻件模锻工步的分析”(《模具技术》 1990年01期)中提出：在预锻中采取椭圆形模腔，使金属自由变形并形成飞边，终锻时可避免 涡流和穿肋缺陷，提高锻件表面及内部质量。但是，飞边需要后续进行热切；若飞边尺寸过大， 材料利用率低。

对于复杂形状的工字型锻件，特别是形状尺寸差异较大的，如果采用热模锻工艺，会沿 锻件截面产生很大的飞边，材料浪费严重；由于两端形状复杂，容易导致充不满，预锻设计困 难。如果采用胎模锻工艺，工序长且不宜组织大批量生产。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种工字型接头连续镦锻模具及其成形工艺， 避免了垂直锻造各工序之间工件需要取出的问题，成倍提高了生产效率，降低单件成本，实现 了该类零件的批量连续生产。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种工字型接头连续镦锻模具，包括：依次排列固定于模架上的挤压凸模、 镦粗凸模和终锻凸模以及滑动设置于模架相对侧的凹模组件，其中：三个凸模共用一套凹模组 件。

所述的凹模组件包括：上凹模、带有推杆的下凹模以及斜滑块，其中：上凹模、下凹模 以及斜滑块闭合时形成圆柱形模腔。

所述的上凹模和斜滑块为斜滑块侧抽芯机构，斜滑块的外侧壁为倾斜且满足其中：p为斜滑块外侧壁倾斜角；h₂为斜滑块高度；d₄为工件下端最大长度。

所述的推杆共四个，分别活动设置于下凹模中，该推杆的上端与斜滑块相接触。

所述的挤压凸模包括：由外而内依次套接的挤压模板、导向机构、挤压套筒和挤压凸模， 其中：挤压套筒的顶部与挤压模板弹性接触，挤压凸模活动设置于挤压套筒内部且顶部与挤压 模板相连。

所述的镦粗模具结构：由外而内依次套接的镦粗模板、导向机构、镦粗套筒和镦粗凸模， 其中：镦粗套筒的顶部与镦粗模板弹性接触，镦粗凸模活动设置于镦粗套筒内部且顶部与镦粗 模板相连。

所述的弹性接触通过设置于挤压套筒或镦粗套筒的顶部与挤压模板或镦粗模板之间的 弹性元件实现。

所述的导向机构包括：导筒定位套和导向导筒，其中：导筒定位套与挤压模板或镦粗模 板固定连接，带孔圆柱形导向导筒通过台阶结构套接于导筒定位套内部，挤压套筒或镦粗套筒 活动设置于导向导筒内。

所述的终锻模具结构：上模板以及固定设置于其上的终锻凸模。

本发明涉及一种工字型接头锻造工艺，包括以下步骤：

第一步，下料，采用棒料，坯料直径小于接头中间杆部直径0.1mm，坯料长度根据零件 体积计算取得；

第二步，下端头部挤压：将坯料放入凹模内，挤压凸模对准凹模，凸模向下运动，挤压 套筒首先与凹模接触，挤压凸模继续下降，挤压坯料，使坯料下端头部逐渐成形，成形后凸模 上升；

第三步，杆部镦粗，获得接头上部形状变形较大，因此通过对上端进行局部镦粗降低坯 料高度，增加坯料上端直径；模架由左到右运动，墩粗凸模对准凹模，凸模向下运动，墩粗套 筒首先与凹模接触，墩粗凸模继续下降，墩粗坯料，使坯料上端成形，成形后凸模上升；

第四步，终锻上端头部：模架由左到右运动，终锻凸模对准凹模，凸模下降使坯料成形， 获得最终形状，成形后，凸模上升；成形结束时，推杆驱动斜滑块作斜向运动，在锻件被推出 的同时，由斜滑块完成侧向分型，得到复杂工字型接头件。

本工艺所述润滑在挤压工序中使用磷皂化处理，后续工序中通过补充润滑剂达到润滑要 求。

本发明涉及上述工艺制备得到的钢制工字型接头，依次包括：头部、连接部以及平台座。

技术效果

与现有铸造或锻造工艺相比，本发明具有如下优点：

①提高了工件质量及表面粗糙度，减少了工件缺陷；

②提高了工件机械性能，成形工艺稳定，产品合格率高；

③通过连续模具实现，相对缩短了生产线，节省了单件工时，便于控制单件成本。

附图说明

图1是实施例锻件图；

图中：a为锻件图主视图；b为锻件图左视图；c为锻件图俯视图；

图2是工字型零件成形过程；

图3是模具结构示意图；

图4是挤压工艺及模具结构示意图；

图5是镦粗工艺及模具结构示意图；

图6是终锻工艺及模具结构示意图；

图7为凹模模具结构图；

图中：a为主视图；b为俯视图；

图中：模架1、上挤压模板2、导筒定位套3、导向导筒4、弹性元件5、挤压凸模6、 挤压套筒7、斜滑块8、上凹模9、下凹模10、推杆11、终锻凸模12、上模板13、导筒定位 套14、上镦粗模板15、导向导筒16、镦粗套筒17、弹性元件18、镦粗凸模19。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施， 给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图3～图7所示，本实施例包括：依次排列固定于模架1上的挤压凸模、镦粗凸模和 终锻凸模以及滑动设置于模架相对侧的凹模组件，其中：三个凸模共用一套凹模组件。

如图6和图7所示，所述的凹模组件包括：上凹模9、下凹模10、斜滑块8闭合时形 成圆柱形模腔，在凹模设计有斜滑块侧抽芯机构，下凹模10中装有四个推杆11，推杆11上 端固定在斜滑块8上，斜滑块8外侧壁有一定的斜度，满足一下关系

本实施例中斜滑块8外侧壁有一定的斜度，高度h2＝5.6mm，斜度角为p＝37°。

如图4所示，所述的挤压凸模包括：上挤压模板2、导筒定位套3、导向导筒4、弹性 元件5、挤压凸模6、套筒7，其中：挤压凸模6在套筒7内侧，套筒7由弹性元件5实现浮 动控制，并由导向导筒4进行导向，弹性元件5另一端固定在上挤压模板2上，导向导筒4由 导筒定位套3定位，固定在上挤压模板2上。

如图5所示，所述的镦粗模具结构：上镦粗模板15、导向导筒16、镦粗套筒17、弹性 元件18、镦粗凸模19，其中：镦粗凸模19在镦粗套筒17内侧，镦粗套筒17由弹性元件18 实现浮动控制，并由导向导筒16进行导向，弹性元件18另一端固定在上镦粗模板15上，导 向导筒16由导筒定位套14定位，固定在上镦粗模板15上。

如图6所示，所述的终锻模具结构：上模板13以及固定设置于其上的终锻凸模12。

本实施例涉及的工艺方法，包括以下步骤：

第一步、采用20#钢进行下料，其中：棒料高为35mm，直径为3.7mm，坯料的直径比 连接头中间杆部d₁直径小0.1mm。

第二步、对制备接头的棒料进行挤压，模腔直径D₁为3.8mm，凸模下压13.4mm，获 得工件下部形状，使工件下端完全填充满的长度对d₃大于d₂＝11.8mm。

第三步、对工件上端进行镦粗，凸模下压4.85mm，使其几乎充满整个模腔，模腔上部 D₂直径为4.8mm，杆部的上半部分形成凸台。

第四步、对工件上部进行终锻，凸模下压7.0mm，获得终锻成形形状。

本方法实现了工字型接头的锻造成形，有效提高零件的质量，提高了零件机械性能，成 形工艺稳定，产品合格率高。