一种用于阶梯状复杂分型面零件的锻造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于阶梯状复杂分型面零件的锻造方法，包括以下步骤：S1、根据“短而粗，金属集中在阶梯处”的原则设计“带鼓型”棒料；S2、采用辊锻制坯工艺制造坯料；S3、在终锻凹模上开设楔形引流槽，在终锻凸模上设置矩形楔块，所述矩形楔块的上表面上沿零件宽度开设横向飞边槽，所述矩形楔块垂直于零件的两侧表面上沿零件高度方向开设纵向飞边槽；S4、对坯料进行两次锻造；S5、通过水平切边模具完成纵向飞边的切除。本发明可以增强阶梯状复杂分型面零件的成型效果，提高该类零件的生产效率和材料利用率。
【专利说明】
-种用于阶梯状复杂分型面零件的锻造方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种锻件的锻造方法，具体设及一种用于阶梯状复杂分型面零件的锻 造方法。
【背景技术】
[0002] 阶梯状复杂分型面零件，顾名思义，其模具分型面不是普通的平面，而是呈现复杂 的阶梯状。在零件的生产过程中，分型面的一般选择在零件的最大投影面，W保证零件容易 脱模。此类零件由于结构的复杂型，其最大投影面上有横向和纵向的突出部分，因此在模具 的设计过程中，为保证模具制造方便和简化生产工艺，其分型面需要设计为阶梯状。
[0003] 阶梯状复杂分型面零件广泛存在于各种工程机械的履带式行走部件中。如图1所 示的铁齿是一种典型的阶梯状复杂分型面零件，其结构特点在于:在铁齿中间过桥的两侧 有凸起，其中一侧的凸起向铁齿主体外部伸出，铁齿的两端是厚度很薄的齿翼。运种结构使 得零件的体积分布很不均匀，加大了成型的难度；同时，由于凸起的存在，零件的最大投影 面不是平面，而是随凸起变化的阶梯状。
[0004] 目前针对此类锻件的锻造工艺是:采用圆柱形或者纺键状棒料，用感应加热炉加 热后，经过预锻、终锻工步完成锻造，最后在压力机上完成切边。但是，运种锻造生产存在W 下问题：1、巧料的形状尺寸设计不合理，材料利用率不高;2、终锻模具的设计针对性不强， 阶梯部位金属填充差，依靠增加巧料尺寸加强填充，进一步导致材料利用率的降低;3、阶梯 部位的纵向飞边无法切除，依靠工人打磨，生产效率低，工作环境恶劣。
[0005] 因此，开发一种针对阶梯状复杂分型面零件的锻造方法和水平切边方法，W提高 该类零件的生产效率，降低生产成本，改善工人的工作环境有着十分重要的意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种用于阶梯状复杂分型面零件的锻造方法，它使巧料金 属的初始分布更加合理，增加材料的利用率，还可W增强阶梯部位金属的填充效果，增强零 件的成型效果，并且可W极大的增加生产效率。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[000引一种用于阶梯状复杂分型面零件的锻造方法，包括W下步骤：
[0009] S1、巧料设计:绘制零件的Ξ维模型，计算零件每个阶梯部位的最大截面积FmaxW
及每个非阶梯部位的最大截面积Fmin，则巧料的大径 kl = 1.2~1.3,巧料 :， 大径的长度与对应的阶梯部位的长度相等，巧料的小径
k2=l.l~1.2,巧 料小径的长度是对应的非阶梯部位长度的0.75~0.8倍；
[0010] S2、制昆工艺:采用漉锻制昆工艺制造昆料；
[0011] S3、终锻模具设计:在终锻凹模对应零件阶梯部位的两侧分别开设内小外大的模 形引流槽，所述模形引流槽的深度与零件阶梯部位的高度相等，所述模形引流槽小端的宽 度与零件阶梯部位的长度相等，在终锻凸模对应零件阶梯部位的两侧分别设置矩形模块， 所述矩形模块的宽度与零件阶梯部位的长度相等，所述矩形模块的上表面上沿零件宽度开 设横向飞边槽，所述矩形模块垂直于零件的两侧表面上沿零件高度方向开设纵向飞边槽； [0012] S4、锻造工艺：
[0013] S401、将步骤S2中的巧料用感应加热炉加热至1150~1200°C;
[0014] S402、将步骤S3中的终锻模具安装在压力机上，终锻凸模在下，终锻凹模在上，压 力机下行，完成第一次锻压；
[0015] S403、更换凹凸模位置，终锻凸模在上，终锻凹模在下，压力机下行，完成第二次锻 压时；
[0016] S5、纵向飞边的切除:通过水平切边模具完成纵向飞边的切除。
[0017] 按上述技术方案，步骤S3中，所述模形引流槽的槽壁与零件径向之间的夹角为30 ~45度。
[0018] 按上述技术方案，步骤S3中，所述横向飞边槽和纵向飞边槽的槽深均为1~1.5mm。
[0019] 按上述技术方案，步骤S402中，终锻模具溫度保持在200~250°C，采用锻造石墨润 滑，压力机下行速度为700~800mm/s。
[0020] 按上述技术方案，步骤S403中，终锻模具溫度保持在200~250°C，采用锻造石墨润 滑，压力机下行速度为1000~lioomm/s。
[0021] 按上述技术方案，所述水平切边模具包括相对设置的上模和下模;其中，
[0022] 所述上模包括上模座、切边凸模、限位柱和定位杆，所述上模座与压力机连接，所 述切边凸模安装在所述上模座的底部，所述限位柱设置在所述切边凸模的底部，所述定位 杆的上端通过第一弹黃与上模座连接，其下端穿过切边凸模设置；
[0023] 所述下模包括下模座，所述下模座的上、下方分别设置有滑板和托板，所述滑板与 托板之间通过顶杆连接，所述托板内设置有橡胶弹顶器，所述滑板的两侧分别设置有挡板， 所述挡板固定安装在下模座上，所述挡板的顶部设置有模块，所述滑板上滑动安装有与两 模块相配置的导向块，所述导向块的顶部安装有切边凹模，所述切边凹模、导向块和滑板内 穿设有顶杆件，所述定杆件的上端伸出切边凹模设置，其下端通过第二弹黃与下模座连接。
[0024] 按上述技术方案，所述导向块的斜模角度与模块的斜模角度一致，所述模块的斜 模角度为30°或45°。
[0025] 本发明产生的有益效果是：该方法针对阶梯状复杂分型面零件的特殊结构，采用 阶梯状形状的巧料，即根据零件的形状将巧料设计为类似阶梯轴或者"带鼓型棒料"，使金 属的初始分布更加合理，减少金属充型时的流动距离，避免金属过多地流向飞边槽，W增加 材料的利用率；同时，该方法针对零件的阶梯部位，在终锻模具上开设模形引流槽、矩形模 块和横、纵向飞边槽，使金属在阶梯部位的流动性更强，增强阶梯部位的金属的填充效果， 通过改善锻压工艺，增强零件的成型效果;另外，该方法设计一种适合该类零件的水平切边 模具，完成零件的切边工艺，极大增加了生产效率。
【附图说明】
[0026] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0027] 图la是本发明实施例中典型阶梯状复杂分型面零件的主视图；
[0028] 图化是本发明实施例中典型阶梯状复杂分型面零件的俯视图；
[0029] 图2是本发明实施例中巧料的尺寸示意图
[0030] 图3是本发明实施例中终锻凹模的示意图。
[0031 ]图4a是本发明实施例中终锻凸模的俯视图。
[0032] 图4b是本发明实施例中终锻凸模的主视图。
[0033] 图5是本发明实施例中水平切边模具开模示意图。
[0034] 图6是本发明实施例中水平切边模具合模示意图。
【具体实施方式】
[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0036] -种用于阶梯状复杂分型面零件的锻造方法，包括W下步骤：
[0037] S1、巧料设计:如图la、lb所示，绘制零件的Ξ维模型，计算零件每个阶梯部位a的 最大截面积FmaxW及每个非阶梯部位b的最大截面积Fmin，则巧料的大径
b = 1.2~1.3,巧料大径的长度与对应的阶梯部位的长度相等，巧料的小径
k2= 1.1~1.2，巧料小径的长度是对应的非阶梯部位长度的0.75~0.8倍；
[0038] S2、制巧工艺:如图2所示，采用漉锻制巧工艺制造巧料；
[0039] S3、终锻模具设计:如图3所示，在终锻凹模对应零件阶梯部位的两侧分别开设内 小外大的模形引流槽C，模形引流槽C的深度与零件阶梯部位的高度相等，模形引流槽C小端 的宽度与零件阶梯部位的长度相等，如图4a、4b所示，在终锻凸模对应零件阶梯部位的两侧 分别设置矩形模块d，矩形模块的宽度与零件阶梯部位的长度相等，矩形模块d的上表面上 沿零件宽度开设横向飞边槽e，矩形模块d垂直于零件的两侧表面上沿零件高度方向开设纵 向飞边槽f;
[0040] S4、锻造工艺：
[0041] S401、将步骤S2中的巧料用感应加热炉加热至1150~1200°C;
[0042] S402、将步骤S3中的终锻模具安装在压力机上，终锻凸模在下，终锻凹模在上，压 力机下行，完成第一次锻压；
[0043] S403、更换凹凸模位置，终锻凸模在上，终锻凹模在下，压力机下行，完成第二次锻 压时；
[0044] S5、纵向飞边的切除：如图5、6所示，通过水平切边模具完成纵向飞边的切除。
[0045] 在本发明的优选实施例中，如图3所示，步骤S3中，模形引流槽的槽壁与零件径向 之间的夹角为30~45度。
[0046] 在本发明的优选实施例中，如图4a、4b所示，步骤S3中，横向飞边槽和纵向飞边槽 的槽深均为1~1.5mm。
[0047]在本发明的优选实施例中，步骤S402中，终锻模具溫度保持在200~250°C，采用锻 造石墨润滑，压力机下行速度为700~800mm/s。
[004引在本发明的优选实施例中，步骤S403中，终锻模具溫度保持在200~250°C，采用锻 造石墨润滑，压力机下行速度为1000~llOOmm/s。
[0049] 在本发明的优选实施例中，如图5、6所示，水平切边模具包括相对设置的上模和下 模;其中，
[0050] 上模包括上模座12、切边凸模11、限位柱10和定位杆15,上模座12与压力机13连 接，切边凸模11安装在上模座12的底部，限位柱10设置在切边凸模11的底部，定位杆15的上 端通过第一弹黃14与上模座12连接，其下端穿过切边凸模11设置；
[0051] 下模包括下模座1，下模座1的上、下方分别设置有滑板4和托板17,滑板4与托板17 之间通过顶杆2连接，托板17内设置有橡胶弹顶器18,滑板4的两侧分别设置有挡板3,挡板3 固定安装在下模座1上，挡板3的顶部设置有模块5,滑板4上滑动安装有与两模块5相配置的 导向块6,导向块6的顶部安装有切边凹模8,切边凹模8、导向块6和滑板4内穿设有顶杆件7， 定杆件7的上端伸出切边凹模8设置，其下端通过第二弹黃16与下模座1连接。
[0052] 在本发明的优选实施例中，如图5、6所示，导向块6的斜模角度与模块5的斜模角度 一致，模块5的斜模角度为30°或45°。
[0053] 下面W某型号的橡胶履带铁齿为例，其锻造方法包括W下步骤：
[0054] S1、巧料设计:阶梯部位是锻件的难成型处，因此巧料的设计原则是"短而粗，金属 集中在阶梯处"，利用Ξ维造型软件绘制铁齿的Ξ维模型，如图la、lb所示，a处为铁齿的阶 梯部位，b处为铁齿的非阶梯部位，通过Ξ维软件pro/e的分析功能测得阶梯部位的截面积 Fmax 213〇1111]12，非阶梯部位的截面积。111^ 35〇1111]12，计算得到巧料的尺寸如图2所示；
[0055] S2、制巧工艺：根据巧料尺寸进行计算，得到的巧料类似阶梯轴或者"带鼓型棒 料"，采用两道次漉锻工艺，具体工艺方法应根据具体巧料的形状和尺寸进行设计；
[0056] S3、终锻模具设计:终锻凹模如图3所示，C处为模形引流槽，终锻凸模如图4所示，d 处为与模形引流槽小端配合的矩形模块，e处为横向飞边槽，f处为纵向飞边槽；
[0057] S4、将巧料放置在终锻模具内，进行两次锻压：
[0化引 S401、将巧料用感应加热炉加热至1150~120(TC ;
[0059] S402、将终锻模具安装在压力机上，凸模在下，凹模在上，模具溫度保持在200~ 250°C，用锻造石墨润滑，压力机下行速度为700~800mm/s，完成第一次锻压；
[0060] S403、第二次锻压时，凸模在上，凹模在下，模具溫度保持在200~250°C，采用锻造 石墨润滑，压力机下行速度为1000~llOOmm/s，完成锻造；
[0061] S5、利用水平切边模具完成纵向飞边的切除，水平切边模具的运动过程如下:将待 加工的锻件切边凹模8的型腔放置于顶件杆7上方，随着压力机13下行，上模座12带动切边 凸模11、限位柱10和定位杆15下移，定位杆15首先与锻件9接触，使锻件9向下移动，顶件杆7 受锻件9作用下移，压迫第二弹黃16使之收缩，压力机继续下行，当限位柱10与切边凹模8接 触时，锻件9位于准确位置，随后，由于限位柱10的刚性作用，切边凹模8带动导向块6通过顶 杆2压迫橡胶弹顶器18向下运动，压力机继续下行，模块5插入导向块6中，迫使导向块6带动 凹模8进行左右的水平运动，完成切边动作后，压力机上行，上模座12带动切边凸模11、限位 柱10、定位杆15上移，切边凹模8和导向块6由于橡胶弹顶器18的回弹力回到初始位置，锻件 9由于第二弹黃16的回复通过顶件杆7顶出，运样就完成了整个水平切边工序。
[0062]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可W根据上述说明加 W改进或变换， 而所有运些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种用于阶梯状复杂分型面零件的锻造方法，其特征在于，包括W下步骤： 51、 巧料设计:绘制零件的Ξ维模型，计算零件每个阶梯部位的最大截面积FmaxW及每 个非阶梯部位的最大截面积Fmin，则巧料的大径和=1.2~0逊料大径的7. 长度与对应的阶梯部位的长度相等，巧料的小径^= ~1.2,巧料小径的 长度是对应的非阶梯部位长度的0.75~0.8倍； 52、 制巧工艺:采用漉锻制巧工艺制造巧料； 53、 终锻模具设计:在终锻凹模对应零件阶梯部位的两侧分别开设内小外大的模形引 流槽，所述模形引流槽的深度与零件阶梯部位的高度相等，所述模形引流槽小端的宽度与 零件阶梯部位的长度相等，在终锻凸模对应零件阶梯部位的两侧分别设置矩形模块，所述 矩形模块的宽度与零件阶梯部位的长度相等，所述矩形模块的上表面上沿零件宽度开设横 向飞边槽，所述矩形模块垂直于零件的两侧表面上沿零件高度方向开设纵向飞边槽； 54、 锻造工艺： 5401、 将步骤S2中的巧料用感应加热炉加热至1150~1200°C ; 5402、 将步骤S3中的终锻模具安装在压力机上，终锻凸模在下，终锻凹模在上，压力机 下行，完成第一次锻压； 5403、 更换凹凸模位置，终锻凸模在上，终锻凹模在下，压力机下行，完成第二次锻压 时； 55、 纵向飞边的切除:通过水平切边模具完成纵向飞边的切除。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述模形引流槽的槽壁与零件 径向之间的夹角为30~45度。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述横向飞边槽和纵向飞边槽 的槽深均为1~1.5mm。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S402中，终锻模具溫度保持在200~ 250°C，采用锻造石墨润滑，压力机下行速度为700~800mm/s。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S403中，终锻模具溫度保持在200~ 250°C，采用锻造石墨润滑，压力机下行速度为1000~1 lOOmm/s。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平切边模具包括相对设置的上模和 下模;其中， 所述上模包括上模座、切边凸模、限位柱和定位杆，所述上模座与压力机连接，所述切 边凸模安装在所述上模座的底部，所述限位柱设置在所述切边凸模的底部，所述定位杆的 上端通过第一弹黃与上模座连接，其下端穿过切边凸模设置； 所述下模包括下模座，所述下模座的上、下方分别设置有滑板和托板，所述滑板与托板 之间通过顶杆连接，所述托板内设置有橡胶弹顶器，所述滑板的两侧分别设置有挡板，所述 挡板固定安装在下模座上，所述挡板的顶部设置有模块，所述滑板上滑动安装有与两模块 相配置的导向块，所述导向块的顶部安装有切边凹模，所述切边凹模、导向块和滑板内穿设 有顶杆件，所述定杆件的上端伸出切边凹模设置，其下端通过第二弹黃与下模座连接。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述导向块的斜模角度与模块的斜模角度 一致，所述模块的斜模角度为30°或45°。
【文档编号】B21J13/02GK105834336SQ201610179643
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】朱春东, 钟良, 华林
【申请人】武汉理工大学