專利名稱：具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種精密模鍛技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具。
背景技術(shù)：
近年來，隨著機械工業(yè)尤其是汽車工業(yè)的飛速發(fā)展與國際市場競爭的激化，零部件及其設(shè)計與生產(chǎn)過程的高精度、高性能、低成本、節(jié)能降耗已成為產(chǎn)品競爭力的唯一途徑。因為精鍛件可降低成本80 90%，降低勞動成本95% ；與普通模鍛相比，精鍛件可降低成本60 70%。用精密模鍛工藝制造出價廉物美產(chǎn)品，是各汽車制造商奮力拼搏的殺手锏。如豐田汽車公司屬下有12家分廠，其中就有4家致力于精鍛件的開發(fā)和生產(chǎn)。美國伊頓公司年產(chǎn)精鍛齒輪100多萬件，公差士0. 03 0. 015mm。德國BLM公司熱精鍛齒輪多達 100多種，齒形精度達到DIN6級，節(jié)材20 % 30%，力學(xué)性能提高20 % 30 %。精鍛螺旋傘齒輪的最大直徑達280mm。在眾多的精鍛方法中，帶有背壓的模具結(jié)構(gòu)常常被人們所忽視。例如對于相同直徑的帶有4根側(cè)軸的閉式鍛造的例子，如圖1(b)所示，實際徑向擠出的軸的長度是不同的， 盡管軸的斷面形狀和其它加工條件相同。軸的截面形狀，其它加工條件相同的話，本來擠壓出來的側(cè)軸長度也應(yīng)該相同，但實際上不一樣，這是一種塑性流動的不穩(wěn)定現(xiàn)象，與在雙向杯狀擠壓(即容器-容器擠壓)的正反擠壓加工中，得到的兩邊的杯口高度不一樣的現(xiàn)象一致。對于多個擠壓口，如果從塑性力學(xué)角度來看擠壓加工條件相同，所有擠壓口的擠壓力相等，原則上擠壓出的材料的量是相同的，事實上，模具的形狀、摩擦、材料的強度等， 即使有一點點差異，也會有很敏感的影響，導(dǎo)致讓某一軸優(yōu)先被擠出的塑性流動不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生，從而導(dǎo)致軸長產(chǎn)生少量的誤差。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，最好的方法之一是使用帶有背壓的模具。通過附加背壓，可望修正擠壓加工初期產(chǎn)生的因不穩(wěn)定的材料流動引起的端面形狀的不整齊，高度不一致，材料未充滿等現(xiàn)象，或者調(diào)整復(fù)合擠壓時材料流動。 再如，背壓附加鍛造用于散熱片和渦輪盤的擠壓加工，取得了讓擠壓長度一致的效果。在渦輪盤鍛造時如果沒有背壓，那么被擠壓出的渦卷壁的高度有20mm以上的偏差，如果附加 40-50kN的背壓，那么高度的差在0. 5mm以內(nèi)。渦盤的渦卷壁的截面積約為2200mm2，背壓是20MPa，可以說小的壓力就有很好的效果。同時，因為背壓的作用將提高塑性變形區(qū)域的靜水壓，可望起到預(yù)防材料開裂的效果。對抑制脆性材料擠壓時的裂紋和內(nèi)部V字形裂紋等的產(chǎn)生有良好效果。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，田福祥《有背壓力能機構(gòu)的新圓柱齒輪坯精鍛模》 (鍛造與沖壓，2005 (7) :70 71.)中采用蝶形彈簧產(chǎn)生的背壓，但該技術(shù)不含有內(nèi)冷卻裝置，難以精確控制背壓大小，當(dāng)模具因溫度升高后將不能連續(xù)作業(yè)；同時該模具結(jié)構(gòu)無法進行復(fù)雜零件的精鍛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，通過與現(xiàn)有通用壓力機組合，如雙動壓力機，即可實現(xiàn)通過背壓進行精密鍛件的制造。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括活動導(dǎo)柱以及連接于其兩端的上模結(jié)構(gòu)和下模結(jié)構(gòu)，其中所述的活動導(dǎo)柱共兩個，每個活動導(dǎo)柱包括一根導(dǎo)柱以及與之活動連接的導(dǎo)套， 其中導(dǎo)柱與導(dǎo)套滑配，導(dǎo)套與上模結(jié)構(gòu)固定連接。所述的上模結(jié)構(gòu)包括上半模、上模板以及壓板，其中上半模設(shè)置于上模板內(nèi)并與壓板固定連接，該壓板正對下模機構(gòu)的中心。所述的下模結(jié)構(gòu)包括背壓機構(gòu)、下半模以及由下而上依次固定連接的下模板、底座和凸模，其中下半模設(shè)置于凸模外部，背壓機構(gòu)固定設(shè)置于下模板上且位于底座外部， 背壓機構(gòu)的頂部與下半模的下表面相接觸。所述的背壓機構(gòu)包括殼體、上蓋和活塞，其中殼體于固定在下模板上并與環(huán)形結(jié)構(gòu)的上蓋固定連接并組成空腔，活塞豎直設(shè)置于空腔內(nèi)并與下半模的下表面相接觸。本發(fā)明與現(xiàn)有鍛造機構(gòu)相匹配，能夠做冷模鍛、溫鍛和熱鍛。


圖1為實施例中鍛件示意圖；其中(a)為渦輪盤鍛件，(b)為十字軸鍛件。圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中(a)為實施例模具照片，(b)為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖2(a)和(b)所示，本實施例包括活動導(dǎo)柱1以及連接于其兩端的上模結(jié)構(gòu) 2和下模結(jié)構(gòu)3，其中所述的活動導(dǎo)柱1共兩個，每個活動導(dǎo)柱1包括一根導(dǎo)柱4以及與之活動連接的導(dǎo)套5，其中導(dǎo)柱4與導(dǎo)套5滑配，導(dǎo)套5與上模結(jié)構(gòu)2固定連接。所述的上模結(jié)構(gòu)2包括上半模6、上模板7以及壓板8，其中上半模6設(shè)置于上模板7內(nèi)并與壓板8固定連接，該壓板8正對下模機構(gòu)的中心。所述的下模結(jié)構(gòu)3包括背壓機構(gòu)9、下半模10以及由下而上依次固定連接的下模板11、 底座12和凸模13，其中下半模10設(shè)置于凸模13外部，背壓機構(gòu)9固定設(shè)置于下模板11上且位于底座12外部，背壓機構(gòu)9的頂部與下半模10的下表面相接觸。所述的下半模10的外表面設(shè)有護套14，護套14坐落在活塞17的頂端。所述的凸模13位于下模結(jié)構(gòu)3的中心且正對上模結(jié)構(gòu)2。所述的背壓機構(gòu)9包括殼體15、上蓋16和活塞17，其中殼體15于固定在下模板11上并與環(huán)形結(jié)構(gòu)的上蓋16固定連接并組成空腔，活塞17豎直設(shè)置于空腔內(nèi)并與下半模10的下表面相接觸。
所述的活塞17為柱塞式圓形結(jié)構(gòu)，且能夠在油缸內(nèi)上下往復(fù)運動自由并提供所要求的力。所述的活塞17內(nèi)設(shè)有密封圈24，實現(xiàn)內(nèi)外密封。所述的殼體15的下端設(shè)有液體通道18，通過液體通道18將工作液體注入空腔實現(xiàn)活塞17的上下運動；對應(yīng)活塞17的頂部設(shè)有堵頭19，實現(xiàn)空腔排氣。所述的底座12中設(shè)有冷卻裝置20，該冷卻裝置20由換熱器21、冷水箱(未示出) 以及與之相連通的進、出水管23組成。所述的換熱器21為螺旋形槽結(jié)構(gòu)。本裝置通過以下方式進行工作在接通液壓站條件下，在液壓系統(tǒng)中建立了壓力，以保證下半模10的提升。毛坯置于下半模10中，也就是凸模13上端部。在壓力機工作行程時，上半模6與下半模10閉合，毛坯變形，成形鍛件。通過調(diào)整安全閥保證必須的背壓，以支持從背壓油缸卸載，該背壓是在壓力機滑塊作用下形成的，一般達到20 50MPa即可。帶有背壓站的模具能夠用于復(fù)雜形狀零件的閉式模鍛，對冷擠壓適用于本發(fā)明設(shè)備為曲柄肘桿式壓力機(J88-1000)和型號為2YJ800液壓機(P = 8MN)。該設(shè)備能夠做冷模鍛、溫鍛和熱鍛。由于節(jié)約了金屬(消除飛邊、減少余量和公差)甚至減少了機械加工量而保證了良好的經(jīng)濟效益。例如，十字形軸類零件(圖lb)，由合金結(jié)構(gòu)鋼制造，年經(jīng)濟效益為150萬元人民幣。
權(quán)利要求
1.一種具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，包括活動導(dǎo)柱以及連接于其兩端的上模結(jié)構(gòu)和下模結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的下模結(jié)構(gòu)包括背壓機構(gòu)、下半模以及由下而上依次固定連接的下模板、底座和凸模，其中下半模設(shè)置于凸模外部，背壓機構(gòu)固定設(shè)置于下模板上且位于底座外部，背壓機構(gòu)的頂部與下半模的下表面相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的活動導(dǎo)柱共兩個，每個活動導(dǎo)柱包括一根導(dǎo)柱以及與之活動連接的導(dǎo)套，其中導(dǎo)柱與導(dǎo)套滑配，導(dǎo)套與上模結(jié)構(gòu)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的上模結(jié)構(gòu)包括上半模、上模板以及壓板，其中上半模設(shè)置于上模板內(nèi)并與壓板固定連接，該壓板正對下模機構(gòu)的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的下半模的上表面設(shè)有護套，護套坐落在活塞的上端，起到限制活塞行程作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的凸模位于下模結(jié)構(gòu)的中心且正對上模結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的背壓機構(gòu)包括殼體、上蓋和活塞，其中殼體于固定在下模板上并與環(huán)形結(jié)構(gòu)的上蓋固定連接并組成空腔，活塞豎直設(shè)置于空腔內(nèi)并與下半模的下表面相接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的活塞為柱塞式圓形結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的殼體的下端設(shè)有液體通道，通過液體通道將工作液體注入空腔實現(xiàn)活塞的上下運動；對應(yīng)活塞的頂部設(shè)有堵頭，實現(xiàn)空腔排氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的底座中設(shè)有冷卻裝置，該冷卻裝置由換熱器、冷水箱以及與之相連通的進、出水管組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，其特征是，所述的換熱器為螺旋形槽結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種精密模鍛技術(shù)領(lǐng)域的具有背壓結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件精鍛模具，包括活動導(dǎo)柱以及連接于其兩端的上模結(jié)構(gòu)和下模結(jié)構(gòu)，所述的下模結(jié)構(gòu)包括背壓機構(gòu)、下半模以及由下而上依次固定連接的下模板、底座和凸模，下半模設(shè)置于凸模外部，背壓機構(gòu)固定設(shè)置于下模板上且位于底座外部，背壓機構(gòu)的頂部與下半模的下表面相接觸。本發(fā)明通過與現(xiàn)有通用壓力機組合，如雙動壓力機，即可實現(xiàn)通過背壓進行精密鍛件的制造。
文檔編號B21J13/02GK102151780SQ20111004916
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者高如云 申請人:青島益友鍛壓機械有限公司