本發(fā)明涉及機(jī)械制造領(lǐng)域，尤其涉及一種薄壁筒形金屬零件的冷鍛成型工藝。

背景技術(shù)：

薄壁筒形金屬零件是一種常見的機(jī)械零部件，其應(yīng)用領(lǐng)域繁多。如圖1所示，其示出了一種典型的薄壁筒形金屬零件，其一端具有開口101，另一端為封閉的底部102，開口101一端的外壁上形成有臺(tái)階部105，底部102的內(nèi)表面形成有凸臺(tái)103，底部102的外表面形成有花形凹槽103，所述凸臺(tái)103與所述花形凹槽103對(duì)應(yīng)設(shè)置。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用溫鍛和機(jī)切削相結(jié)合的方法完成上述薄壁筒形金屬零件的成型。如圖2所示，其具體工藝過程如下：1、首先，選擇合適的棒料，經(jīng)機(jī)床完成制坯，得到棒狀坯料100a；2、采用溫鍛反擠工藝，對(duì)棒狀坯料100a進(jìn)行擠壓，以獲得杯狀坯料100b，所述杯狀坯料100b的外壁保留一定的余量；3、使用銑床在杯狀坯料100b的底部銑出花形凹槽，得到帶有花形凹槽的杯狀坯料100c；4、對(duì)杯狀坯料100c的底部內(nèi)表面及側(cè)壁的下部進(jìn)行車削，以形成凸臺(tái)及臺(tái)階部，獲得薄壁筒形金屬零件成品100d。

現(xiàn)有技術(shù)中的薄壁筒形金屬零件工藝存在如下技術(shù)缺陷：1、工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低下；2、車削工藝需產(chǎn)生大量的廢料，造成了原材料的極大浪費(fèi)，加大了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一方面提出了一種薄壁筒形金屬零件的冷鍛成型工藝，其技術(shù)方案如下：

一種薄壁筒形金屬零件的冷鍛成型工藝，其包括如下步驟：

下料：準(zhǔn)備棒狀坯料；

冷鍛反擠：將棒狀坯料放入具有第一預(yù)定形狀的反擠模具中對(duì)所述棒狀坯料進(jìn)行反擠，以獲得底部的外表面形成有花形凹槽、底部的內(nèi)表面形成有凸臺(tái)的杯狀毛坯，所述杯狀毛坯的側(cè)壁保留有預(yù)定的余量；

冷鍛正擠：將杯狀毛坯放入具有第二預(yù)定形狀的正擠模具中對(duì)所述杯狀毛坯進(jìn)行正擠，以獲得側(cè)壁的上部形成有臺(tái)階部的薄壁筒形金屬零件成品。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述下料步驟與所述冷鍛反擠步驟之間還包括有如下步驟：第一次球化退火：利用退火爐對(duì)所述棒狀坯料進(jìn)行球化退火，以降低坯料的硬度，達(dá)到軟化坯料的目的，便于后續(xù)工藝；第一次表面處理：使用拋丸清洗機(jī)對(duì)棒狀坯料的表面進(jìn)行拋丸清洗，以增大棒狀坯料的表面積，然后對(duì)棒狀坯料進(jìn)行磷皂化處理，使得棒狀坯料表面溫潤，便于后續(xù)工藝。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述冷鍛反擠步驟與所述冷鍛正擠步驟之間還包括如下步驟：第二次球化退火：利用退火爐對(duì)所述杯狀毛坯進(jìn)行球化退火，以降低杯狀毛坯的硬度，達(dá)到軟化杯狀毛坯的目的，便于后續(xù)工藝；第二次表面處理：使用拋丸清洗機(jī)對(duì)杯狀毛坯的表面進(jìn)行拋丸清洗，以增大杯狀毛坯的表面積，然后對(duì)杯狀毛坯進(jìn)行磷皂化處理，使得杯狀毛坯表面溫潤，便于后續(xù)工藝。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述反擠模具包括：連接在上模座上的上沖頭，所述上沖頭能夠隨所述上模座上下移動(dòng)；連接在下模座上的凹模，所述凹模內(nèi)形成有模腔，所述模腔的孔徑大于所述上沖頭的直徑；設(shè)置在所述模腔下方的下沖頭，所述下沖頭的上端面的中心位置設(shè)有花形凸起部；當(dāng)所述上沖頭隨所述上模座向下移動(dòng)并進(jìn)入所述模腔時(shí)，所述上沖頭的外壁與所述模腔的內(nèi)壁保留有第一空隙，所述上沖頭的下端與所述花形凸起部抵觸，所述第一空隙的尺寸與所述杯狀毛坯的側(cè)壁尺寸相匹配。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述正擠模具包括：連接在上模座上的上沖頭，所述上沖頭為嵌套式結(jié)構(gòu)，其包括環(huán)狀沖頭及固定嵌設(shè)在所述環(huán)形沖頭內(nèi)的柱狀沖頭，所述柱狀沖頭的下端延伸出所述環(huán)狀沖頭，所述環(huán)狀沖頭及所述柱狀沖頭能隨所述上模座上下移動(dòng)；連接在下模座上的凹模，所述凹模內(nèi)形成有模腔，所述模腔包括上下連通的上模腔及下模腔，所述上模腔的孔徑與所述環(huán)狀沖頭的直徑相匹配，所述下模腔的孔徑大于所述柱狀沖頭的直徑；設(shè)置在所述下模腔下方的下沖頭；當(dāng)所述環(huán)狀沖頭向下移動(dòng)并進(jìn)入所述上模腔及所述柱狀沖頭向下移動(dòng)并進(jìn)入所述下模腔時(shí)，所述環(huán)狀沖頭的外壁與所述上模腔的內(nèi)壁相貼合，所述環(huán)狀沖頭的下端與所述下模腔的上端開口之間保留有第二空隙，所述柱狀沖頭的外壁與所述下模腔的內(nèi)壁之間保留有第三空隙，其中：

所述第二空隙的尺寸與所述薄壁筒形金屬零件成品的臺(tái)階部的尺寸相匹配，所述第三空隙的尺寸與所述薄壁筒形金屬零件成品的側(cè)壁尺寸相匹配。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的薄壁筒形金屬零件的冷鍛成型工藝存在如下顯著技術(shù)效果：只需要使用擠壓工藝即能完成產(chǎn)品的成型，顯著提升了生產(chǎn)效率；通過材料流動(dòng)產(chǎn)生凸臺(tái)部、臺(tái)階部，避免了廢料的產(chǎn)生，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所述需要使用的附圖進(jìn)行簡單描述，顯而易見地，下面描述中的附圖僅為本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。其中：

圖1為一種薄壁筒形金屬零件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的薄壁筒形金屬零件的坯料在現(xiàn)有的成型工藝中的產(chǎn)品形態(tài)變化圖；

圖3為圖1中的薄壁筒形金屬零件的坯料在本發(fā)明的薄壁筒形金屬零件的冷鍛成型工藝中的產(chǎn)品形態(tài)變化圖；

圖4為本發(fā)明提供的反擠模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的正擠模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

請(qǐng)參考圖3，在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供的薄壁筒形金屬零件的冷鍛成型工藝包括如下步驟：

1、下料：取20CrMnTi圓鋼鋸切，形成棒狀坯料200a。

2、第一次球化退火：利用退火爐對(duì)所述棒狀坯料200a進(jìn)行球化退火，以降低棒狀坯料的硬度，達(dá)到軟化棒狀坯料的目的，便于后續(xù)工藝。

3、第一次表面處理：使用拋丸清洗機(jī)對(duì)棒狀坯料200a的表面進(jìn)行拋丸清洗，以增大棒狀坯料的表面積，然后對(duì)棒狀坯料200a進(jìn)行磷皂化處理，使得棒狀坯料表面溫潤，便于后續(xù)工藝。

3、冷鍛反擠：將棒狀坯料200a放入具有第一預(yù)定形狀的反擠模具中對(duì)所述棒狀坯料200a進(jìn)行反擠，以獲得底部的外表面形成有花形凹槽、底部的內(nèi)表面形成有凸臺(tái)的杯狀毛坯200b，所述杯狀毛坯200b的側(cè)壁保留有預(yù)定的余量，以為后續(xù)的臺(tái)階部成型準(zhǔn)備材料。

4、第二次球化退火：利用退火爐對(duì)所述杯狀毛坯200b進(jìn)行球化退火，以降低杯狀毛坯200b的硬度，達(dá)到軟化杯狀毛坯200b的目的，便于后續(xù)工藝；

5、第二次表面處理：使用拋丸清洗機(jī)對(duì)杯狀毛坯200b的表面進(jìn)行拋丸清洗，以增大杯狀毛坯200b的表面積，然后對(duì)杯狀毛坯200b進(jìn)行磷皂化處理，使得杯狀毛坯表面溫潤，便于后續(xù)工藝。

6、冷鍛正擠：將杯狀毛坯200b放入具有第二預(yù)定形狀的正擠模具中對(duì)所述杯狀毛坯200b進(jìn)行反擠，使得杯狀毛坯200b側(cè)壁下部的材料向上部流動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)臺(tái)階部的成型，獲得薄壁筒形金屬零件成品200c。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的薄壁筒形金屬零件的冷鍛成型工藝存在如下顯著技術(shù)效果：1、其只需要使用擠壓工藝即能完成產(chǎn)品的成型，顯著提升了生產(chǎn)效率；2、其通過材料流動(dòng)產(chǎn)生凸臺(tái)部、臺(tái)階部，避免了廢料的生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本。

請(qǐng)參考圖4所示，其示出了本實(shí)施例中的冷鍛反擠步驟所使用的反擠模具200的結(jié)構(gòu)示意圖。

所述反擠模具200包括：連接在上模座201上的上沖頭202，所述上沖頭202能夠隨所述上模座201上下移動(dòng)；連接在下模座203上的凹模204，所述凹模204內(nèi)形成有模腔205，所述模腔205的孔徑大于所述上沖頭202的直徑；設(shè)置在所述模腔204下方的下沖頭206，所述下沖頭206的上端面的中心位置設(shè)有花形凸起部207。

當(dāng)所述上沖頭202隨所述上模座201向下移動(dòng)并進(jìn)入所述模腔205時(shí)，所述上沖頭202的外壁與所述模腔205的內(nèi)壁保留有第一空隙，所述上沖頭202的下端與所述花形凸起部207抵觸。其中：所述第一空隙的尺寸與所述杯狀毛坯200b的側(cè)壁尺寸相匹配。

所述反擠模具200的反擠工作過程如下：首先將所述棒狀坯料200a放置于所述模腔204內(nèi)；控制所述上沖頭202向下移動(dòng)并進(jìn)入所述模腔204內(nèi)，上沖頭202持續(xù)擠壓所述棒狀坯料200a的上端面，棒狀坯料200a中間的材料開始向四周流動(dòng)并緩慢流入所述上沖頭202與所述模腔204之間的所述第一空隙中，側(cè)壁逐漸成型。同時(shí)，棒狀坯料200a的底部的下表面的中心位置受到花形凸起部207的持續(xù)低壓，材料產(chǎn)生相應(yīng)的流動(dòng)，花形凹槽和對(duì)應(yīng)的凸臺(tái)逐漸成型。

反擠結(jié)束后，所述棒狀坯料200a被反擠成所述杯狀毛坯200b。

可見，本發(fā)明提供的反擠模具200，其通過材料流動(dòng)獲得底部的外表面形成有花形凹槽、底部的內(nèi)表面形成有凸臺(tái)的杯狀毛坯200b，其提升了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本。

請(qǐng)參考圖5所示，其示出了本實(shí)施例中的冷鍛正擠步驟所使用的正擠模具300的結(jié)構(gòu)示意圖，所述正擠模具300包括：連接在上模座301上的上沖頭302，所述上沖頭302為嵌套式結(jié)構(gòu)，其包括環(huán)狀沖頭302a及固定嵌設(shè)在所述環(huán)形沖頭302a內(nèi)的柱狀沖頭302b，所述柱狀沖頭302b的下端延伸出所述環(huán)狀沖頭302a；所述環(huán)狀沖頭302a及所述柱狀沖頭302b能隨所述上模座301同步上下移動(dòng)；連接在下模座303上的凹模304，所述凹模304內(nèi)形成有模腔305，所述模腔305包括上下連通的上模腔305a及下模腔305b，所述上模腔305a的孔徑與所述環(huán)狀沖頭302a的直徑相匹配，所述下模腔305b的孔徑大于所述柱狀沖頭302b的直徑；設(shè)置在所述下模腔305b下方的下沖頭306，所述下沖頭306的上端面為平面結(jié)構(gòu)。

當(dāng)所述環(huán)狀沖頭302a向下移動(dòng)并進(jìn)入所述上模腔305a，所述柱狀沖頭302b向下移動(dòng)并進(jìn)入所述下模腔305b時(shí)，所述環(huán)狀沖頭302a的外壁與所述上模腔305a的內(nèi)壁相貼合，所述環(huán)狀沖頭302a的下端與所述下模腔305b的上端開口之間保留有第二空隙；所述柱狀沖頭302b的外壁與所述下模腔305b的內(nèi)壁之間保留有第三空隙。其中：所述第二空隙的尺寸與所述臺(tái)階部的尺寸相匹配，所述第三空隙的尺寸與所述薄壁筒形金屬零件成品200c的側(cè)壁尺寸相匹配。

所述反擠模具300的反擠工作過程如下：首先將杯狀毛坯200b開口朝上放置于所述下模腔305b內(nèi)；控制環(huán)狀沖頭302a和柱狀沖頭302b同步向下移動(dòng)，環(huán)狀沖頭302向下進(jìn)入上模腔305a內(nèi)，柱狀沖頭302b向下進(jìn)入所述杯狀毛坯200b的內(nèi)腔下并持續(xù)擠壓所述杯狀毛坯200b的側(cè)壁，杯狀毛坯200b側(cè)壁上的材料向上緩慢流動(dòng)并進(jìn)入所述第二空隙中并逐漸充滿所述第二空隙以形成臺(tái)階部，同時(shí)毛坯200b側(cè)壁下部的厚度被不斷被減薄，最終實(shí)現(xiàn)了薄壁筒形金屬零件成品200c的成型。

可見，本發(fā)明提供的正擠模具300，其通過材料流動(dòng)實(shí)現(xiàn)了臺(tái)階部的成型及杯狀毛坯200b的側(cè)壁減薄，從而獲得薄壁筒形金屬零件成品200c，其提升了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本。

上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了足夠詳細(xì)的具有一定特殊性的描述。所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，實(shí)施例中的描述僅僅是示例性的，在不偏離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的前提下做出所有改變都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍是由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定的，而不是由實(shí)施例中的上述描述來限定的。