用于汽车发动机关键零件制造的连杆无飞边模锻闭塞模具及锻造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种汽车发动机关键零部件制造领域的技术，具体是一种用于汽 车发动机关键零件制造的连杆无飞边模锻闭塞模具及其锻造工艺。
【背景技术】
[0002] 随着生态环保标准的提高，要求在不增加汽车发动机连杆质量和尺寸的前提下， 提高零件强度、精度和平衡性。而汽车发动机连杆一般都是采用开式模锻，在开式模膛周边 设有飞边槽，锻造过程中，多余的金属可流入飞边槽中。锻造完成后的连杆都要经过切边、 整形，这不仅增加了材料消耗，而且使切边后的连杆在分模面上金属流线外露，形成应力腐 蚀源。由于采用开式模锻，锻造后的连杆的厚度公差难以控制，连杆的重量误差常常超差， 使得连杆要按配重分组进行机械加工。这不能保证连杆工作条件的同一性，连杆几何参数 的细微差别导致各个连杆的端面的惯性矩不同，导致发动机内部燃烧功不平衡。
[0003] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN85202826,公开日为1986年07月 06日，公开了一种管接头多向模锻装置，包括上模板、动圈和下模板内分别装有四组以下的 楔形工作机构和卸料机构，以及可适用于模锻的二通、三通和四通管接头。该装置主要用模 锻管接头等短轴类锻件，不能进行长轴类连杆锻造。况且动圈与下模板分离，降低了加工精 度和生产效率。
[0004] 中国专利文献CN201807661，公开日为2011年04月27日，公开了一种用于闭式模 锻的冲校模具结构，包括下模座、上模座、冲孔凸模、校正上模和校正下模，上模座和下模座 之间通过导柱相连，在上模座下表面通过弹性活动拉杆连接有活动垫板，活动垫板的底部 固定校正上模，下模座上表面固定校正下模，做上模座中固定有用于冲除锻件中央通孔连 皮的冲孔凸模，该冲孔凸模轴向贯穿活动垫板和校正上模并与锻件中央通孔相对应。该装 置只能用来锻压盘类零件，不能用于长轴类锻件的模锻。
[0005] 中国专利文献CN102049456A，公开日为2011年05月11日，公开了一种40Cr钢机 体座类零件的多向模锻工艺及模具，属于金属材料塑性成型技术领域，目的在于有效地避 免现有开式模锻工艺和等温模锻工艺存在的问题，该多向模锻工艺，包括下料、加热、多向 模锻步骤，多向模锻过程为：1)下棒料经中频感应加热至1000°C~1180°C ;2)用多向模锻 模具对加热毛坯一次成型，该发明的多向模锻模具，包括对称的左右侧凸模，上半凹模、下 半凹模、侧凸模固定板以及有上下模座组成的模架。但该模具结构是垂直分模，没有足够合 模力，在锻造连杆类锻件时，要精确成形工字型截面需要比成形力还大的合模力，若用该模 具成形，锻件势必出现飞边、尖角和难充型部位，因充不满而使锻件报废；该装置的分模成 形冲头只有一个，造成锻件体内金属流动不均匀，存在较大的残余应力。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于汽车发动机关键零件制造的 连杆无飞边模锻闭塞模具及其锻造工艺。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0008] 本发明涉及一种连杆无飞边模锻模具，包括：上凸模、下凸模、连杆机构、设置于上 模座的上凹模和设置于下模座的下凹模，其中：下凸模的连接端与下冲头支撑座相连，其工 作端穿设于下凹模中部，上凸模的连接端与上冲头垫块下端相连，其工作端穿设于上凹模 中部，连杆机构设置于上冲头垫块上端，上凸模和下凸模的工作端宽度b与锻件深度横截 面宽bn相等，锻压锻件时，上凸模、上凹模、下凸模和下凹模组成闭塞模膛。
[0009] 所述的下模座通过弹性部件设置于模框中，上模座与下模座通过设置于模框中的 枢轴活动相连。
[0010] 所述的弹性部件为设置于模框两侧的氮气弹簧。
[0011] 所述的上模座顶部设有过渡垫板，该过渡垫板中部穿设有顶杆。
[0012] 所述的连杆机构包括：纵向连杆结构和横向连杆结构，其中：纵向连杆结构与过 渡垫板和上冲头垫块相连，该纵向连杆结构在顶杆作用下使上冲头垫块相对于上模座向上 运动，横向连杆结构与上冲头垫块、枢轴滑套和过渡垫板相连，该横向连杆结构在枢轴滑套 作用下使上冲头垫块相对于上模座向下运动。
[0013] 所述的上凸模包括：大头孔上冲头、杆体上冲头和小头孔上冲头，其中：大头孔上 冲头、杆体上冲头和小头孔上冲头依次紧密排列。
[0014] 所述的下凸模包括：大头孔下冲头、杆体下冲头和小头孔下冲头，其中：大头孔下 冲头、杆体下冲头和小头孔下冲头依次紧密排列。
[0015] 所述的下冲头支撑座中设有一端与大头孔下冲头、杆体下冲头相连的测力计。
[0016] 本发明涉及使用上述模具的模锻方法，包括以下步骤：
[0017] 1)将毛坯感应加热到1140~1160°C，而后经过拔长、滚挤使其具有连杆轮廓；
[0018] 2)对毛坯进行预锻后，将其放置于上述模具的下凹模中，而后在压力机的作用下， 上凹模和上凸模随之向下运动，下凹模、上凹模、上凸模和下凸模形成封闭模膛，待锻件在 模膛中受到挤压变形直至充满模膛；
[0019] 3)上凹模和上凸模向上运动，所述模具回复初始状态后，取出锻件；
[0020] 4)使用冲孔整形复合模具对锻件进行再次锻压后，即得到尺寸形状符合要求的连 杆。 技术效果
[0021] 与现有技术相比，使用本发明所述的装置和方法锻造的连杆无飞边，保证了锻件 几何尺寸的稳定性，质量偏差不超过16g，减少了材料的消耗，降低了成本。连杆经过淬火和 回火等后续加工后，其强度是一般连杆的2倍，连杆的截面惯性矩平稳变化。所述的模具在 整个锻造过程中运行平稳无冲击。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明连杆闭塞模整体结构示意图；
[0023] 图中：1顶杆；2过渡垫板；3纵向连杆结构；4上冲头垫块；5横向连杆结构；6上模 座；7上冲头固定块；8大头孔上冲头；9杆体上冲头；10小头孔上冲头；11上凹模；12枢轴 滑套；13锻件；14杆体下冲头；15小头孔下冲头；16大头孔下冲头；17下凹模；18下冲头 固定块；19枢轴；20测力计；21下冲头支撑座；22下模座；23枢轴支撑座；24氮气弹簧；25 模框；26上凸模；27下凸模。
[0024] 图2为模膛杆部截面金属流动受力示意图；
[0025] 图3为半成品连杆锻件正视图；
[0026] 图4为连杆锻件杆部横截面形状示意图；
[0027] 图中：a为本发明无飞边锻件，b为有飞边常规锻件；
[0028] 图5为连杆锻件的金相图；
[0029] 图中：a为放大倍率200倍下的纤维流线；b为放大倍率800倍下的显微组织。
【具体实施方式】
[0030] 如图1所示，本实施例包括：上凸模26、下凸模27、设置于上模座6的上凹模11和 设置于下模座22上的下凹模17,其中：上凸模26和下凸模27分别活动设置于上凹模11中 部和下凹模17中部。该上凸模26、下凸模27、上凹模11和下凹模17组成闭式模膛。
[0031] 所述的下模座22设置于模框25中，该下模座22两端通过氮气弹簧24与模框25 底部相连。模框25中部凹槽中设有枢轴支撑座23,且位于两端的氮气弹簧24之间。下模 座22与上模座6通过枢轴19相连，该枢轴19设置于枢轴支撑座23两侧，使得下模座22 和上模座6能够沿着枢轴19上下滑动。枢轴19的顶端能够带动设置于上模座6的枢轴滑 套12上下滑动。所述的上模座6顶部设有过渡垫块2,其中部设有通孔，该通孔中滑动设置 有顶杆1。
[0032] 所述的下凸模27包括：大头孔下冲头16、杆体下冲头14和小头孔下冲头15,其 中：大头孔下冲头16、杆体下冲头14和小头孔下冲头15的连接端依次设置于下冲头支撑 座21上端，且通过设置于该下冲头支撑座21两侧的下冲头固定块18固定。该下冲头支撑 座21下端设置于枢轴支撑座23中部。下冲头支撑座21内设有测力计20,测力计20的上 端与大头孔下冲头16和杆体下冲头14的下端紧密接触。
[0033] 所述的下凹模17设置于下模座22上端中部，且套设在下凸模27上端即工作端， 其能够沿着小头孔下冲头15和大头孔下冲头16的外表面滑动，可以增加或减薄两