一种锻造用凹面砧及锻造装置的制作方法

本发明涉及机械领域，具体而言，涉及一种锻造用凹面砧及锻造装置。

背景技术：

从世界工业的发展情况看，电力、冶金、化工等行业对大型锻件的需求越来越强烈，大型锻件的重量不断增加，其性能和质量的要求不断提高。锻压行业在国民经济中有着举足轻重的地位，是装备制造业，特别是机械设备、汽车、船舶以及军工、航空航天工业中不可或缺的重要基础。

大型锻件通常用于制造机械设备中的重要零件，其负荷繁重，工况复杂，为确保运转安全可靠，必须对其内在质量的要求。另一方面由于钢锭重量尺寸的增大，锻件的质量标准又在始终提高。

平砧就是常用的一种锻造工具，在中小型锻锤和压机上运用较多。用传统的镦粗、拔长变形工艺来打碎钢锭内部的铸造组织、修复内部的冶金缺陷已不能满足锻件的品德恳求。拔长、镦粗是大型锻件锻造中应用最广泛的两个工步，拔长与镦粗比较，因为坯料变形部分的体积小，变形量大，应力高。现有的凹面砧制造出的锻件大面积的凹陷问题，后序处理费用高昂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种锻造用凹面砧及锻造装置，其旨在改善现有的平砧制造出的锻件大面积的凹陷；后序处理费用高昂、甚至锻件无法使用带来经济损失的问题。

本发明提供一种技术方案：

一种锻造用凹面砧，其具有凹面且定义有与凹面相对的基准平面，凹面与基准平面之间的距离从凹面的中心向两端逐渐同步减少。且凹面与基准平面之间的最大距离与最小距离的差值为3.5mm-6.5mm。

在本发明较佳的实施例中，上述凹面与基准平面之间的最大距离与最小距离的差值为4.5mm-5mm。

在本发明较佳的实施例中，上述锻造用凹面砧还包括与基准平面平行的底面。

在本发明较佳的实施例中，上述锻造用凹面砧还包括从底面凸出设置的凸出部，凸出部从底面的中心向两端逐渐同步延伸。

在本发明较佳的实施例中，上述凹面延伸至锻造用凹面砧相对的两侧边缘。

在本发明较佳的实施例中，上述凹面相对两端的距离为1800mm-2000mm。

在本发明较佳的实施例中，上述凹面为平滑的曲面。

在本发明较佳的实施例中，上述凹面具有平面区域，平面区域与基准平面之间的距离恒定。

在本发明较佳的实施例中，上述锻造用凹面砧的材质为5CrNiMo或5CrMnMo。

一种锻造装置，其包括上述锻造用凹面砧。

本发明实施例提供的锻造用凹面砧及锻造装置的有益效果是：通过对锻造用凹面砧结构的改进，消除锻件在锻造过程中的弹性形变、体积力的影响。凹面位置及形状的设计降低锻造用凹面砧在各个方向材质和厚度上的不均匀性，从而减小由锻造用凹面砧对锻件的影响，解决锻件的缺陷，提高锻件的冶金质量。利用锻造用凹面砧进行锻件的锻造，可简化锻件的锻造工艺以及后续处理流程，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一提供的锻造用凹面砧的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的锻造用凹面砧的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的锻造用凹面砧的第一视角的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的锻造用凹面砧的第二视角的结构示意图。

图标：100-锻造用凹面砧；200-锻造用凹面砧；300-锻造用凹面砧；101-第一方向；102-第二方向；103-第三方向；104-边线；110-基准平面；111-凹面；120-底面；201-第一平面；202-第二平面；301-平面区域；310-凸出部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的锻造用凹面砧100的结构示意图。请参阅图1，本实施例提供了用于锻造大锻件的锻造用凹面砧100，锻造用凹面砧100具有凹面111、底面120且定义有基准平面110，基准平面110与凹面111相对设置。

本实施例中，锻造用凹面砧100整体大致呈长方体结构。锻造用凹面砧100沿第一方向101延伸，且在第一方向101上具有长度a，锻造用凹面砧100沿第二方向102具有形成于凹面111和底面120之间的厚度，沿第三方向103上具有宽度。

凹面111是在第二方向102上凹陷的表面，其与基准平面110之间的距离从凹面111的中心向第一方向101的两端逐渐同步减少。上述的同步减少具体体现在，凹面111与基准平面110之间的距离在锻造用凹面砧100沿第一方向101的中点处(长度a的中点)最大。进一步地，在第一方向101上，凹面111在锻造用凹面砧100沿第一方向101的中点的两侧具有相同距离的位置处，凹面111与基准平面110之间的距离相同。

换言之，在第一方向101上，凹面111以通过长度a的中心且沿第二方向102延伸的面为对称面对称布置，使得锻件在锻造过程中与锻造用凹面砧100接触的部位不会出现凹陷或突出。

凹面111与基准平面110之间的最大距离与最小距离的差值为3.5mm-6.5mm。即在第二方向102上，相对于基准平面110，凹面111具有的最大深度为3.5mm-6.5mm。在本发明的其他较佳的实施例中，相对于基准平面110，凹面111具有的最大深度为4.5mm-5mm。优选地，本实施例中，最大深度b为5mm。深度b的设定以克服原材料的弹性形变、体积力的影响为限，以消除锻造用凹面砧100在各个方向的不均质和厚度上的不均匀等影响因素。

本实施例中，凹面111为一个光滑的曲面，且凹面111沿第一方向101相对的两侧的边线104处于基准平面110上，凹面111沿第三方向103且位于同一直线的点与基准平面110之间的距离相同。凹面111沿第一方向101延伸至锻造用凹面砧100相对的两侧边缘，即锻造用凹面砧100在第一方向101的相对两侧的边线104与基准平面110之间的距离为零。

在本发明其他实施例中，根据所需要锻造的锻件的尺寸，锻造用凹面砧100相对第一方向101的两侧的边线104也可以不与基准平面110共面，即锻造用凹面砧100在第一方向101的相对两侧的边线104与基准平面110之间的距离相等但不为零。

请再次参阅图1，在本实施例中，锻造用凹面砧100的底面120为一平面，且底面120与基准平面110平行。在本发明的其他实施例中，底面120也可以为曲面，或者在底面120上设置增大摩擦的凸起或者凹槽。

需要说明的是，在本发明中，锻造用凹面砧100在第一方向101的长度与在第三方向103上的宽度不相互限制，且锻造用凹面砧100在第二方向102上的厚度也不受第一方向101的长度的限制。

凹面111相对两端的长度a(两侧的边线104之间的距离)例如可以为1180mm-1230mm，进一步地，在本发明其他实施例中，长度a可以为1850mm-1950mm。锻造用凹面砧100的长度a为1800mm-2000mm时，凹面111与基准平面110之间的最大距离与最小距离的差值b为3.5mm-6.5mm。锻造用凹面砧100在第一方向101上的长度a与凹面111与基准平面110之间的最大距离与最小距离的差值b的比值范围优选为1800：6.5-2000：3.5，以消除锻件在锻造过程平砧工作面受热膨胀产生的应力。

在本实施例中，锻造用凹面砧100的材质为5CrNiMo钢。5CrNiMo钢具有良好的韧性、强度和高耐磨性，属热作模具钢。它在室温和500℃～600℃时的力学性能几乎相同。在加热到500℃时，仍能保持住HB300左右的硬度。由于钢中含有钼，因而对回火脆性并不敏感。从600℃缓慢冷却下来以后，冲击韧性仅稍有降低。

锻造用凹面砧100的主要优点是：锻造用凹面砧100具有凹面111。凹面111与基准平面110之间的距离从中心向两端逐渐同步减少的设置，以消除在锻造过程中材料的弹性形变、体积力的影响，避免了锻造用凹面砧100在热场作用下应力的改变对最终锻造出的锻件具有凹陷的缺陷，从而降低了生产过程中的经济损失。利用具有本实施例提供的锻造用凹面砧100的锻造装置锻造出的锻件同板厚度的偏差小于3mm，且锻件的工作面平整光滑。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的锻造用凹面砧200的的结构示意图。请参阅图2，本实施例提供的锻造用凹面砧200与实施例一提供的锻造用凹面砧100的主要区别在于凹面111。

在本实施例中，锻造用凹面砧200还具有第一平面201、第二平面202。凹面111沿第一方向101延伸，且凹面111的两侧边的边线104分别与第一平面201、第二平面202相重合。

在本实施例中，第一平面201与第二平面202皆处于一个平面，且均与基准平面110共面。在本发明的其他实施例中，可以根据锻件的尺寸、形状而改变第一平面201与第二平面202相互之间的相对位置关系，例如第一平面201与第二平面202相互平行布置，但均不与基准平面110共面，或者第一平面201与第二平面202以锐角或钝角的方式布置等。优选地，在本实施例中，第一平面201与第二平面202沿第一方向101的长度相等，同理，在本发明的其他实施例中，第一平面201与第二平面202沿第一方向101的长度也可以不相等。

在本实施例中，锻造用凹面砧200沿第一方向101的长度a为1850mm-1950mm，凹面111沿第一方向101相对两端的距离小于长度a，且第一平面201与第二平面202沿第一方向101的长度相等且均为5mm。凹面111与基准平面110之间的最大距离与最小距离的差值为4.5mm-5mm，即在第二方向102上，相对于基准平面110，凹面111具有的最大深度b为4.5mm-5mm。

在制造锻造用凹面砧200时，通过铣光、磨光之后得到的凹面111光滑的曲面。需要说明的是，在本发明中所述的光滑的曲面仅仅是从宏观的角度的描述，在微观概念里，凹面111的表面可能是阶梯状或者凹凸不平的。

在本实施例中锻造用凹面砧200的材质也可以为5CrMnMo钢。5CrMnMo钢是热作模具钢，除淬透性，耐热疲劳性稍差外，5CrMnMo钢具有与5CrNiMo钢类似的性能，适于制作要求具有较高强度和高耐磨性的各种类型锻模，可获得较高的强度与耐热疲劳强度、一定的硬度与耐磨性、良好的韧性钢与导热性。

锻造用凹面砧200的主要优点是：锻造用凹面砧200能够消除在锻造过程中材料的弹性形变、体积力的影响，避免了锻造用凹面砧200在热场作用下应力的改变对最终锻造出的锻件具有凹陷的缺陷。降低了生产过程中的经济损失。锻造用凹面砧200锻造加工的锻件能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整。利用具有本实施例提供的锻造用凹面砧200的锻造装置锻造出的锻件同板厚度的偏差小于3mm。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的锻造用凹面砧300的第一视角的结构示意图。请参阅图3，本实施例提供的锻造用凹面砧300与实施例一提供的锻造用凹面砧100的一个区别在于凹面111。在本实施例中，凹面111还具有平面区域301，平面区域301与基准平面110相对平行设置。平面区域301与基准平面110之间的距离恒定，且该距离与凹面111与基准平面110之间的最大距离相等。即在第二方向102上，相对于基准平面110，凹面111具有的最大深度b等于平面区域301与基准平面110之间的距离。

图4为本实施例三提供的锻造用凹面砧300的第二视角的结构示意图。请参阅图4，平面区域301关于锻造用凹面砧300沿第一方向101的中心位置对称设置。即平面区域301为关于锻造用凹面砧300第一方向101的中心对称的正方形平面、或者长方形平面。

参阅图3、图4，本实施例提供的锻造用凹面砧300与实施例一提供的锻造用凹面砧100的区别点还在于：锻造用凹面砧300还包括凸出部310，凸出部310与锻造用凹面砧300的底面120连接。

在利用锻造用凹面砧300锻造过程中，凸出部310起到支撑作用，同时还可承载和部分地抵消锻压过程中沿第二方向102的锻压作用力，减小锻造用凹面砧300的形变量，增大其使用寿命。

凸出部310从底面120的中心沿第一方向101向两端逐渐同步延伸。在本实施例中，凸出部310的形状为梯台。在本发明的其他实施例中，凸出部310也可以为圆柱型、多棱柱形或者其他不规则的形状。凸出部310也可以为支撑框架等。

需要说明的是锻造用凹面砧300的外周面的形状不受限制，可以为平面、曲面、或者设置有凸起等。

优选地，在其他实施例中，锻造用凹面砧300的侧面可以设置一个或者多个起吊孔(图未示)，起吊装置与起吊孔连接起吊锻造用凹面砧300，方便锻造用凹面砧300的移动或者安装。

需要说明的是，锻造用凹面砧300的内部焊层或者结构可以为多种方式，例如，靠近凹面111的内层沿第二方向102自上而下层层设置堆焊层(图未示)。在本发明的其他实施例中，堆焊层也可以依次排开、网状交叉布置等其他堆积方式设置。堆焊层增加工作面的塑性，在锻造过程中，锻造用凹面砧300外周可能会产生局部的塑性变形，堆焊层增加锻造用凹面砧300的塑性，延长其使用年限。

利用具有本实施例提供的锻造用凹面砧300的锻造装置锻造出的锻件同板厚度的偏差小于3mm。

本发明提供的锻造用凹面砧100、锻造用凹面砧200、锻造用凹面砧300及锻造装置的主要优点在于：通过对的结构的改进，消除锻件在锻造过程中的弹性形变、体积力的影响。凹面111位置及形状的设计降低原材料在各个方向材质不均和材质厚度上的不均匀对最终锻件的影响，从而解决锻件的缺陷问题，提高锻件的冶金质量。利用锻造用凹面砧100、锻造用凹面砧200、锻造用凹面砧300进行锻件的锻造，可简化锻件的锻造工艺以及后续处理流程，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。