本發(fā)明涉及金屬成形技術領域，具體涉及一種臺階軸毛坯的閉塞精鍛裝置。

背景技術：

軸根據其使用要求，一般設計成臺階式，其毛坯成形方式一般有棒料鍛造、多道次擠壓墩頭成形、楔橫軋成形、徑向鍛造或旋轉鍛造等。棒料鍛造存在著效率低、材料利用率低等問題，多道次擠壓墩頭生產效率低、需要多工位設備，而楔橫軋、徑向鍛造或旋轉鍛造都需要專用設備。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種臺階軸毛坯的閉塞精鍛裝置，以解決現(xiàn)有傳統(tǒng)鍛造擠壓存在的效率低的問題，而楔橫軋、徑向鍛造或旋轉鍛造需要專用設備，投資大的問題。本發(fā)明能夠在一臺設備上完成該復雜毛坯的成形，具有生產效率高，鍛件流線好、質量好，易于實現(xiàn)機械化和自動化的特點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種臺階軸毛坯的閉塞精鍛裝置，包括上模、下模芯、上滑塊結構、下滑塊結構、預應力圈、導向限位筒、支撐板和下模座；導向限位筒固定在下模座上，導向限位筒的底部固定有阻力單元，阻力單元的頂部固定有支撐板；支撐板上放置著同軸設置的下模芯和預應力圈，預應力圈和下模芯通過過盈配合緊固在一起，預應力圈設置于下模芯外周；上模設置于下模芯和預應力圈上方，固定于壓力機滑塊上，能夠隨壓力機滑塊上下運動；下模芯設有型腔，型腔中安裝有用于和下模芯配合成形臺階軸工件上臺階和下臺階的上滑塊結構和下滑塊結構；下模座的中心孔裝有能夠沿下模座的中心孔上下運動下頂桿；下頂桿上端放置著上頂桿；上頂桿延伸至下模芯的下模芯中心孔中。

進一步的，所述阻力單元為油缸，油缸通過臺階孔固定在下模座上；油缸中裝有柱塞，柱塞在油壓的控制下能夠沿油缸上下運動；油缸上端固定有限位塊，用于對柱塞的運動進行限位；柱塞上端固定有支撐板。

進一步的，上模的下表面中心設有一個定位槽，用于成形時棒料進行定位。

進一步的，下模芯的軸向上設有下模芯中心孔、下臺階孔和上臺階孔，其中上臺階孔的直徑等于工件的上臺階的直徑，下臺階孔的直徑等于工件的下臺階的直徑。

進一步的，下模芯的頂部設有對稱設置的十字形開口，每個開口位置在下模芯的外圓周上設有上導滑槽和下導滑槽；每個上導滑槽中安裝有一個上滑塊結構，每個下導滑槽中安裝有一個下滑塊結構；上滑塊結構包括上滑塊、上彈性元件和上擋塊；上滑塊包括相互連接的上成形塊和上導向塊，上成形塊的前端具有上工作面；上成形塊的兩側和十字設置的開口對應的側壁配合；上導向塊安裝于上導滑槽中；上導向塊的前端設有前定位面，上導向塊的前定位面和上導滑槽的前端定位面配合，對上滑塊徑向向心的運動進行定位；上彈性元件一端抵持在上導向塊的后端面上的孔中，另一端抵持在上擋塊上的孔中，上擋塊緊固在上導滑槽中；下滑塊結構包括下滑塊、下彈性元件下?lián)鯄K；下滑塊包括相互連接的下成形塊和下導向塊，下成形塊的前端具有下工作面；下成形塊的兩側和十字設置的開口對應的側壁配合；下導向塊安裝于下導滑槽中；下導向塊的前端設有前定位面，下導向塊的前定位面和下導滑槽的前端定位面配合，對下滑塊徑向向心的運動進行定位；下彈性元件一端抵持在下導向塊的后端面上的孔中，另一端抵持在下?lián)鯄K的孔中，下?lián)鯄K緊固在下導滑槽中。

進一步的，上工作面為弧面，其弧度與上臺階的弧度相同；上導向塊沿徑向向外運動，后端面碰到上擋塊的前端面時達到極限位置，此時四個上工作面與上臺階孔的內表面圍繞成一個完整的圓面，該圓面的直徑與上臺階的直徑相同，高度與上臺階的高度相同；下工作面為弧面，其弧度與下臺階的弧度相同；下導向塊沿徑向向外運動，后端面碰到下?lián)鯄K的前端面時達到極限位置，此時四個下工作面與下臺階孔的內表面圍繞成一個完整的圓面，該圓面的直徑與下臺階的直徑相同，高度與下臺階的高度相同。

進一步的，上彈性元件和下彈性元件為彈簧或者可控液壓阻力元件。

進一步的，上擋塊固定在上導滑槽中；下?lián)鯄K固定在下導滑槽中。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1)兩個臺階軸可在一次壓下即可完成，具有效率高的特點。

2)產品的成形精度高、材料利用率高。

3)可在普通壓力機上實現(xiàn)，對設備要求低，加工柔性好。

4)經濟效益顯著提高。

附圖說明

圖1為棒料的示意圖；

圖2為工件的示意圖；

圖3為成形裝置鍛造開始時的示意圖；

圖4為成形裝置鍛造結束時的示意圖；

圖5為上模的示意圖；

圖6為下模芯的示意圖；

圖7為上滑塊的示意圖；

圖8為下滑塊的示意圖；

圖9為上擋塊的示意圖；

圖10為下?lián)鯄K的示意圖；

圖11為沿圖3中A-A線的剖視圖；

圖12為沿圖3中B-B線的剖視圖；

圖13為沿圖4中C-C線的剖視圖；

圖14為沿圖4中D-D線的剖視圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示，棒料1為圓柱形金屬棒材。請參閱圖2所示，最終所要成型的工件2包括圓柱形主體203和設置在主體203中上部的上臺階201和下臺階202，上臺階201的直徑大于下臺階202的直徑；下臺階202的直徑小于上臺階201的直徑，大于主體203的直徑。

請參閱圖3至圖14所示，本發(fā)明一種臺階軸毛坯的閉塞精鍛裝置，包括上模3、下模芯4、上滑塊結構5、下滑塊結構6、預應力圈7、導向限位筒8、支撐板9、油缸13和下模座14。

導向限位筒8固定在下模座14上，導向限位筒8通過臺階孔將油缸13固定在下模座14上。油缸13中裝有柱塞12，柱塞12在油壓的控制下沿油缸13能夠上下運動。油缸13上端固定有限位塊11，用于對柱塞12的運動進行限位。柱塞12上端固定有支撐板9。支撐板9上放置著同軸設置的下模芯4和預應力圈7，預應力圈7和下模芯4通過過盈配合緊固在一起，預應力圈7設置于下模芯4外周。在下模座14中心孔裝有下頂桿15，能夠沿下模座14的中心孔上下運動；下頂桿15上端放置著上頂桿10，能夠沿下模芯4的中心孔將工件2頂出。

請參閱圖5所示，上模3的下表面31中心設有一個定位槽32，用于成形時對坯料1進行定位；合模后，下表面31和下模芯4接觸，推動下模芯4下行。

請參閱圖3、4、6所示，下模芯4的軸向上設有中心孔43、下臺階孔42和上臺階孔41，其中上臺階孔41的直徑大于下臺階孔42的直徑，下臺階孔42直徑大于中心孔43的直徑，其中上臺階孔41的直徑等于工件2的上臺階201的直徑，下臺階孔42的直徑等于工件2的下臺階202的直徑；為方便放料和頂出工件，在中心孔43、下臺階孔42和上臺階孔41上均設有拔模斜度。上模3同軸設置于下模芯4和預應力圈7上方，固定于壓力機滑塊上，能夠隨壓力機滑塊上下運動。

下模芯4的頂部設有對稱設置的十字形開口40，每個開口位置在下模芯的外圓周上開有上導滑槽44和下導滑槽45；上導滑槽44前端有前端定位面441，后端有后端定位面；下導滑槽45前端有前端定位面451，后端有后端定位面；每個上導滑槽44中安裝有一個上滑塊51，每個下導滑槽45中安裝有一個下滑塊61。

上滑塊51包括相互連接的上成形塊5100和上導向塊5101，上成形塊5100的前端具有上工作面512，上工作面512擁有1度的拔模斜度；上成形塊5100的兩側為側導滑面513，用于和對應開口的側壁配合，上成形塊5100的頂部設有上導滑面511；上導向塊5101安裝于上導滑槽44中，上導滑槽44的寬度大于開口的寬度；上導向塊5101的寬度大于上成形塊5100的寬度，上導向塊5101的前端設有前定位面514，前定位面514和上導滑槽44的前端定位面441的配合，對上滑塊51徑向向下模芯4中心的運動進行定位；上導滑槽44中還安裝有上彈性元件52和上擋塊53；上擋塊53兩側耳部534上設有螺紋孔533，上擋塊53通過螺釘穿過兩個螺紋孔533固定在上導滑槽44中；上擋塊53的前端面532作為上導滑槽44后端的后端定位面，用于限制上滑塊51向外的滑動極限位置；上擋塊53的前端面532上設有凹槽531；上彈性元件52后端安裝在凹槽531中，上彈性元件52前端安裝在導向塊5101的凹槽中；上彈性元件52一端抵持在上導向塊5101的后端面515上，另一端抵持在上擋塊53上。上工作面512為弧面，其弧度與上臺階201的弧度相同；上導向塊5101沿徑向向外運動，后端面515碰到上擋塊53的前端面532，達到極限位置，此時四個工作面512與上臺階孔41的內表面圍繞成一個完整的圓面，該圓面的直徑與上臺階201的直徑相同，高度與上臺階201的高度相同。

下滑塊61包括相互連接的下成形塊6100和下導向塊6101，下成形塊6100的前端具有下工作面612，下工作面612擁有1度的拔模斜度；下成形塊6100的兩側為側導滑面613，用于和對應開口的側壁配合，下成形塊6100的頂部設有上導滑面61；下導向塊6101安裝于下導滑槽45中，下導滑槽45的寬度大于開口的寬度；下導向塊6101的寬度大于下成形塊6100的寬度，下導向塊6101的前端設有前定位面614，前定位面614和下導滑槽的前端定位面451的配合，對下滑塊61徑向向下模芯4中心的運動進行定位；下導滑槽45中還安裝有下彈性元件62和下?lián)鯄K63；下?lián)鯄K63兩側耳部634上設有螺紋孔633，下?lián)鯄K63通過螺釘穿過兩個螺紋孔633固定在下導滑槽45中；下?lián)鯄K63的前端面632作為下導滑槽45后端的后端定位面，用于限制下滑塊61的滑動極限位置；下?lián)鯄K63的前端面632上設有凹槽631；下彈性元件62后端安裝在凹槽631中，下彈性元件62前端安裝在下導向塊6101的凹槽中；下彈性元件62一端抵持在下導向塊6101的后端面615上，另一端抵持在下?lián)鯄K63上。工作面612為弧面，其弧度與下臺階202的弧度相同；下導向塊6101沿徑向向外運動，后端面615碰到下?lián)鯄K63的前端面632時，達到極限位置，此時四個下工作面612與下臺階孔42的內表面圍繞成一個完整的圓面，該圓面的直徑與下臺階202的直徑相同，高度與下臺階202的高度相同。

本發(fā)明中，上模3和壓力機滑塊連接，在壓力機滑塊的帶動下上下運動。下模座14固定在壓力機工作臺面上。

本發(fā)明中，將鋸切好的棒料1——稱重分選——拋丸——預涂石墨——加熱——一步閉塞多向鍛造，獲得工件2。

本發(fā)明一種臺階軸毛坯的閉塞精鍛裝置的工藝，包括以下步驟：

1)將加熱好的棒料1放入下模芯4中，四個上滑塊結構5的上滑塊51和四個下滑塊結構6的下滑塊61分別在上彈性元件52和下彈性元件62作用下接近棒料1上，上模3壓下，合模后上模3、下模芯4及預應力圈7在壓力機的作用下克服油缸13的阻力同步下行，棒料1在上模3的擠壓作用下充填型腔，

2)其中四個上滑塊51承受的相同的背壓Fs，而四個下滑塊61承受相同的背壓Fx，且Fx大于Fs，

3)在上模3、下模芯4向下運動的過程中，模腔中的壓力增大，由于棒料1四周由上滑塊51和下滑塊61支撐，且因為四個上滑塊51和四個下滑塊61各自承受相同的背壓，故棒料只發(fā)生鐓粗且不會彎曲。

4)由于Fx大于Fs，當模腔內壓力P增大到四個上滑塊51承受的背壓Fs時，四個上滑塊沿徑向向外運動，隨著模腔壓力進一步增大，增大到四個下滑塊61承受的背壓Fx時，四個下滑塊61也開始沿徑向向外運動。

由于Fx大于Fs，和四個上滑塊51接觸的坯料沿徑向向外流動的速度快，而和四個下滑塊61接觸的坯料沿徑向向外流動速度慢。

5)最終兩者同時到達或者先后到達極限位置，四個上滑塊51由上檔料53擋住，而四個下滑塊61由下?lián)鯄K63擋住，成形終了。

6)然后，壓力機回程，上模3向上運動的同時，阻力單元推動下模4、預應力圈7隨上模3同步上行，當預應力圈7碰到導向限位筒8的限位裝置，下模運動到上極限位置，由導向限位筒8的頂部擋住后停止上行，此時上模3繼續(xù)向上運動，模具打開。

7)下頂桿15向上頂，通過上頂桿10頂出工件2，由機械手夾持工件2送入后續(xù)工步。與此同時四個上滑塊51和四個下滑塊61在上彈性元件52和下彈性元件62的作用下復位，等待下一次成形。