发动机连杆毛坯锻造模具的制作方法

本发明涉及一种发动机连杆毛坯锻造模具，属于发动机连杆毛坯的锻造领域。

背景技术：

目前，粉锻连杆是将常规粉末冶金工艺与机械精锻相结合，既具有粉末冶金的特性，又具有机械精锻的优点，其基本工艺流程如下：混粉→压制成预制坯→烧结成锻坯→快速送至预热锻模→致密化闭模锻造成形。采用粉锻工艺制造的连杆，具有密度高、材料利用率高、力学性能好、锻件精度高、加工余量少、质量偏差很小，粉锻连杆的质量偏差只有0.5％，可以不必进行重量分组，给生产管理带来极大便利。连杆裂解的关键工序是加工裂解槽，加工裂解槽的方法有切削加工，线切割加工，以及激光加工。另外，加载速度对裂解效果也有一定的影响。连杆粉锻的锻压设备通常在500吨～1000吨之间，根据强度不同，选用的锻压吨位有所不同。粉末冶金连杆材料通过提高粉坯的密度和添加合金元素，可达到钢质零件同等的力学性能，并且适合胀断工艺，质量偏差很小。

粉末烧结锻造连杆的特点是：

1、粉末冶金连杆材料利用率很高，没有传统锻造不可避免的锻造飞边，据统计，传统的锻造工艺材料利用率在70％左右，而粉末冶金在83％以上。

2、连杆模具寿命很高，其使用周期很长，无需频繁更换模具，而传统锻造连杆模具需定期修整和更换。

3、连杆加工余量非常小，甚至螺栓的安装座面都无需加工。

4、加工性能好，刀具寿命长。

5、形状精度高，连杆无需质量分组，大大简化了生产管理。

6、与非调质钢一样，适合胀断工艺，简化加工工艺，降低生产成本，而且裂解后大头孔变形更小。

胀断连杆工艺对材料的要求是，在满足强韧等综合性能的前提下，限制韧性指标，使裂解后连杆断面呈现脆断特性，连杆大头端胀裂时吸收能量少，变形量小(裂解前后直径平均变化量＜0.05mm)。目前可用于裂解工艺的材料有高碳钢、微合金钢、可锻铸铁、球墨铸铁、粉末冶金等。胀断连杆基本工艺过程为：粗加工大、小头端孔→钻螺栓孔→大头端孔加工应力裂解槽→楔铁向下推动胀套对连杆产生压力→连杆大头端从裂解槽裂开→利用断裂啮合面装配→精加工大、小头端孔，其加工工序减少到只有11道。胀断连杆利用断裂粗糙面进行定位，复位精度高，承载能力强，无需加工体、盖结合面及定位销孔，降低了螺栓联接孔的精度要求，减少了零件数量、减少了加工工序，也减轻了连杆重量。具有良好的经济效益，应用前景十分广阔。

然而，对于胀断工艺中普遍采用的大头端应力槽，通常需要采用传统设备加工出该应力槽，比如切槽、激光刻痕等工艺，增加了工艺流程的复杂性，提升了制造成本，且在裂解槽的一致性方面不能得到很好的保证，增加了胀断工艺参数设定的不确定性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种发动机连杆毛坯锻造模具，它解决了当前粉锻发动机连杆的胀断工艺流程比较多，且涨断力参数设定不确定性的问题。

实现本发明目的的技术方案是：一种发动机连杆毛坯锻造模具，由上锻模、中锻模基座和下锻模组成，数个上锻模紧固在上锻模基座上，上锻模之间设有上锻模导向套；中锻模基座上设有数个与上锻模相对应的中锻模连杆成型槽，中锻模基座上还设有数个和上锻模导向套相对应的中锻模导向孔，同时在中锻模基座两端设有大头端粉体进口和小头端粉体进口；下锻模底座上设有数个与上锻模相对应的下锻模和下锻模导向轴，所述的上锻模由上锻模连杆大头孔芯轴、上锻模连杆大头端、上锻模连杆中段、上锻模连杆小头端和上锻模连杆小头端芯轴组成，所述上锻模连杆大头孔芯轴上设有上锻模涨断应力端，下锻模由下锻模连杆大头端、下锻模连杆中段和下锻模连杆小头端组成，所述下锻模连杆大头端孔内设有下锻模连杆大头端应力槽。

进一步，所述上锻模涨断应力端具有凸出部，该凸出部为v形或u形或圆弧形。

进一步，所述上锻模涨断应力端的凸出部为v形时，其长度为0.4～0.7mm，锐角夹角45～70°。

采用了上述技术方案，本发明由上锻模、中锻模基座和下锻模组成，每个部分可以根据更换周期进行分段更换，避免了模具的整体更换，节约了模具制造成本；通过本发明上相应的上锻模涨断应力端，在发动机连杆毛坯上预设了应力裂解槽，从而简化了后续胀断工艺流程，节约了制造成本；同时成型的应力槽的一致性好，易于确定胀断设备的涨断力参数，简化了生产过程中的工艺管理。

附图说明

图1：本发明的发动机连杆毛坯锻造模具的工作状态示意图；

图2：本发明的上锻模的俯视图；

图3：本发明的上锻模的左视图；

图4：本发明的中锻模基座的俯视图；

图5：本发明的中锻模基座的剖视图；

图6：本发明的下锻模的俯视图；

图7：本发明的下锻模的左视图；

图8：本发明的上锻模导向套和下锻模导向轴的工作状态示意图；

图9：本发明的发动机连杆毛坯的结构示意图；

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1～9所示，一种发动机连杆毛坯锻造模具，由上锻模i、中锻模基座ii和下锻模iii组成，数个上锻模i紧固在上锻模基座上，上锻模i之间设有上锻模导向套5；中锻模基座ii上设有数个与上锻模i相对应的中锻模连杆成型槽8，中锻模基座ii上还设有数个和上锻模导向套5相对应的中锻模导向孔9，同时在中锻模基座ii两端设有大头端粉体进口10和小头端粉体进口11；下锻模底座上设有数个与上锻模i相对应的下锻模iii和下锻模导向轴15，所述的上锻模i由上锻模连杆大头孔芯轴1、上锻模连杆大头端2、上锻模连杆中段3、上锻模连杆小头端4和上锻模连杆小头端芯轴6组成，所述上锻模连杆大头孔芯轴上设有上锻模涨断应力端7，下锻模iii由下锻模连杆大头端12、下锻模连杆中段13和下锻模连杆小头端14组成，所述下锻模连杆大头端孔内设有下锻模连杆大头端应力槽121。

如图1、2所示，所述上锻模涨断应力端7具有凸出部，该凸出部为v形或u形或圆弧形。

如图1、2所示，所述上锻模涨断应力端7的凸出部为v形时，其长度为0.4～0.7mm，锐角夹角45～70°。

本发明的工作原理如下：

本发明工作时，下锻模iii静止不动，上锻模i和中锻模基座ii在设备带动下分别向下锻模底座运动。当上锻模i和中锻模基座ii分别运动到下锻模底座上时，金属粉末在压力下分别从大头端粉体进口10和小头端粉体进口11进入上锻模i，上锻模连杆大头孔芯轴1，上锻模连杆小头端芯6，中锻模连杆成型槽8和下锻模iii行程的模腔内，与此同时，上锻模导向套5进入到中锻模导向孔9内，实现了上锻模i运动的导向定位。如图7所示，中锻模基座ii运动到下锻模iii位置后，上锻模i整体继续向下运动，直至将金属粉末锻压成型，此时下锻模导向轴9进入到上锻模导向套5内，完成了粉末锻造的导向定位。

锻造成型完成后，上锻模i和中锻模基座ii复位，得到成型的发动机连杆毛坯16，如图9所示，发动机连杆毛坯16上带有预设的应力裂解槽17，在后端机加工时可以直接采用胀断设备加工，无需拉刀加工应力裂解槽或者激光刻印，减少了机加工工序，节约了成本，适合于推广应用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。