本发明属于锻造加工技术领域，具体涉及一种中空多向锻造模具及中空多向锻造工艺。
背景技术：
目前锻造工艺发展中因为设备的局限性导致很多复杂的零件无法锻造，例如行星架这款产品，因为零件自身结构的限制，普通的锻造设备无法完成中空多向锻造，如此，便需要机加工来补充，这样不仅增加了机架的加工成本，而且效率低，成本比较高，另外机加工切削时也会破坏产品完整的流线，降低产品的机械性能。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种能节约加工成本、提高生产效率并提高产品机械性能的中空多向锻造模具及中空多向锻造工艺。
为达到上述目的，所采取的技术方案是：
一种中空多向锻造模具，包括：模体，所述模体的后端通过后挤压固定块在机床上定位，所述模体的前端通过紧固件固定在机床上，所述模体的中部设有容置凹模的第一通孔，所述凹模的中部设有第二通孔，所述模体的下端通过垫板安装在机床上，所述垫板支撑在所述模体的下端，所述垫板的中部设有与第二通孔孔径相同的第三通孔，所述模体上部中间设有纵向凹槽，所述模体上部从前到后依次设有左右贯通且与所述纵向凹槽相交的第一横向凹槽、第二横向凹槽和第三横向凹槽；顶杆，其下端与底部驱动装置连接且其上端穿过所述第三通孔；上冲头，其悬挂在所述凹模上部且与上部驱动装置连接；模体盖板，其固定盖在所述模体上端，所述模体盖板的中部设有供所述上冲头穿过的通孔；和水平冲头机构，所述水平冲头机构包括左右冲头座、前后冲头座、前后冲头座驱动斜块和支撑板，所左右冲头座和前后冲头座的内端均连接有水平冲头，所述左右冲头座为两个，左右对称设置在所述第二横向凹槽内，所述前后冲头座驱动斜块为四个，其中两个左右对称设置在所述第一横向凹槽内，另外两个左右对称设置在所述第三横向凹槽内，所述前后冲头座为两个，前后对称设置在所述纵向凹槽内，所述模体的左右两端各设置一个所述支撑板；其中，所述前后冲头座驱动斜块的外端和所述左右冲头座的外端均伸出模体且与设在其外侧的支撑板连接，所述支撑板通过支撑板连接杆与左右驱动装置连接，所述左右驱动装置伸缩时通过所述支撑板带动所述前后冲头座驱动斜块和所述左右冲头座同时左右运动，所述前后冲头座的左右两端均设置为斜面，所述斜面上设有卡槽，所述前后冲头座驱动斜块的内端滑动连接在所述卡槽内，所述前后冲头座驱动斜块左右运动时带动所述前后冲头座前后运动；所述凹模上设有供所述水平冲头穿过的通孔；所述底部驱动装置、上部驱动装置和左右驱动装置为气缸或液压缸。
所述凹模包括上凹模和下凹模两部分，所述上凹模和所述模体盖板之间还设有凹模压圈。
所述顶杆的中部设有轴肩，所述顶杆上从所述轴肩上端到所述限位垫板底面之间套接有弹簧。
所述左右冲头座和所述前后冲头座内均设有卡槽，所述水平冲头的连接端的宽度较宽，所述水平冲头的连接端卡接在所述左右冲头座的卡槽内和所述前后冲头座的卡槽内，所述水平冲头与所述左右冲头座的传力面之间设有左右冲头垫块，所述水平冲头与所述前后冲头座的传力面之间设有前后冲头垫块。
所述模体的外端侧面连接有限位垫板。
所述支撑板通过支撑板法兰与支撑板连接杆连接，所述上冲头通过上冲头锁紧螺母与上冲头接块连接，所述上冲头接块与上部驱动装置连接。
所述限位垫板设置为十字形垫板，所述模体设置为H型的模体，所述纵向凹槽为设置在所述模体上部中间前后贯通的凹槽。
所述支撑板内端设有上下方向的卡槽，所述左右冲头座和所述前后冲头座驱动斜块的外端卡在所述支撑板的卡槽内，所述支撑板的卡槽底部连接有支撑调整垫块，所述支撑调整垫块支撑在所述左右冲头座和所述前后冲头座驱动斜块的下端。
所述支撑调整垫块设置为半圆垫块，所述支撑板的卡槽底部设置为与所述半圆垫块匹配的半圆槽。
一种中空多向锻造工艺，所述中空多向锻造工艺为采用上述任一条所述的中空多向锻造模具实现单工位一次成型锻件的锻造工艺，具体工艺步骤如下：首先将加热到锻件温度的金属棒料放入凹模中，之后控制上冲头向下运动挤压锻件成镦粗状态的同时成型锻件上部内孔，然后控制两侧左右驱动装置向中间运动，通过左右冲头座作用于水平冲头使水平冲头向中间挤压锻件，通过前后冲头座驱动斜块将力作用到前后冲头座上从而改变力的方向，通过前后冲头座推动水平冲头向中间挤压锻件，加工完成后，控制上部驱动装置和左右驱动装置带动上冲头和水平冲头退回，控制底部驱动装置作用于顶杆将锻件顶出，取出锻件后重复以上动作进行下次操作。
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
1、本发明的中空多向锻造模具，能实现多向联动，几个窗口一次成型，可以完成深孔薄壁型零件的锻造，节省材料，节约加工成本，提高生产效率，降低不良率，降低人工成本，且加工出的产品相比机加工，具有完整的流线，提高了产品的机械性能；2、顶杆的中部设有轴肩，所述顶杆上从所述轴肩上端到所述限位垫板底面之间套接有弹簧，能够防止顶杆卡住没有正常的落下造成模具无法正常的工作的情况；3、水平冲头与所述左右冲头座的传力面之间设有左右冲头垫块，水平冲头与所述前后冲头座的传力面之间设有前后冲头垫块，可以起到调整尺寸和保护水平冲头、左右冲头座和前后冲头座的作用；4、模体的外端侧面连接有限位垫板，起到调整尺寸和保护模体的作用；5、支撑板的卡槽底部连接有支撑调整垫块，支撑调整垫块支撑在所述左右冲头座和所述前后冲头座驱动斜块的下端，方便调整左右冲头座和前后冲头座驱动斜块的高度；6、支撑调整垫块设置为半圆垫块，支撑板的卡槽底部设置为与所述半圆垫块匹配的半圆槽，方便加工；7、本中空多向锻造工艺，节省材料，节约加工成本，提高生产效率，产品具有完整的流线，提高了产品的机械性能。
附图说明
图1是中空多向锻造模具的主视半剖结构示意图；
图2是中空多向锻造模具的俯视半剖结构示意图；
图3是中空多向锻造模具的左视半剖结构示意图。
图中序号：1为支撑板连接杆、2为支撑板法兰、3为支撑板、4为模体、5为上冲头锁紧螺母、6为上冲头接块、7为上冲头、8为凹模压圈、9为水平冲头、10为支撑调整垫块、11为左右冲头垫块、12为上凹模、13为下凹模、14为顶杆、15为垫板、16为后挤压固定块、17为侧边盖板、18为前后冲头座、19为前后冲头座驱动斜块、20为前后冲头垫块、21为左右冲头座、22为中间盖板、23为弹簧、24为限位垫板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
参见1-图3所示，一种中空多向锻造模具，包括：模体4，所述模体4的后端通过后挤压固定块16在机床上定位，所述模体4的前端通过紧固件固定在机床上，所述模体4的中部设有容置凹模的第一通孔，所述凹模的中部设有第二通孔，为了方便制造，所述凹模包括上凹模12和下凹模13两部分，所述上凹模12的内径大于下凹模13的内径，方便墩粗锻件和在锻件上部锻孔，所述模体4的下端通过垫板15安装在机床上，所述垫板15支撑在所述模体4的下端，所述垫板15的中部设有与第二通孔孔径相同的第三通孔，所述模体4的外端侧面连接有限位垫板24，所述模体4上部中间设有前后贯通的纵向凹槽，所述模体4上部从前到后依次设有左右贯通且与所述纵向凹槽相交的第一横向凹槽、第二横向凹槽和第三横向凹槽；顶杆14，其下端与底部驱动装置连接且其上端穿过所述第三通孔；上冲头7，其悬挂在所述凹模上部且与上部驱动装置连接，所述上冲头7可以做成多种形状；模体盖板，其固定盖在所述模体4上端，所述模体盖板的中部设有供所述上冲头7穿过的通孔，所述上凹模12和所述模体盖板之间还设有凹模压圈8，模体盖板包括两块，分别为中间盖板22和侧边盖板17，中间盖板22和侧边盖板17的作用：一方面防止废杂物掉落到前后冲头座驱动斜块联动结构中，另一方面是对前后冲头座驱动斜块19进行Z向的限位；和水平冲头机构，所述水平冲头机构包括左右冲头座21、前后冲头座18、前后冲头座驱动斜块19和支撑板3，所左右冲头座21和前后冲头座18的内端均连接有水平冲头9，所述左右冲头座21为两个，左右对称设置在所述第二横向凹槽内，所述前后冲头座驱动斜块19为四个，其中两个左右对称设置在所述第一横向凹槽内，另外两个左右对称设置在所述第三横向凹槽内，所述前后冲头座18为两个，前后对称设置在所述纵向凹槽内，所述模体4的左右两端各设置一个所述支撑板3；其中，所述前后冲头座驱动斜块19的外端和所述左右冲头座21的外端均伸出模体4且与设在其外侧的支撑板3连接，所述支撑板3通过支撑板连接杆1与左右驱动装置连接，所述左右驱动装置伸缩时通过所述支撑板3带动所述前后冲头座驱动斜块19和所述左右冲头座21同时左右运动，所述前后冲头座18的左右两端均设置为斜面，所述斜面上设有卡槽，所述前后冲头座驱动斜块19的内端滑动连接在所述卡槽内，所述前后冲头座驱动斜块19左右运动时带动所述前后冲头座18前后运动，采用斜面结构与前后冲头座驱动斜块19配合，当前后冲头座驱动斜块19向两侧做分开运动时，左右两个方向的前后冲头座驱动斜块19对前后冲头座的综合作用力向外，能够驱动前后冲头座18向外运动，当前后冲头座驱动斜块19向中间做合拢运动时，左右两个方向的前后冲头座驱动斜块19对前后冲头座18的综合作用力向内，能够驱动前后冲头座向内运动；所述凹模上设有供所述水平冲头穿过的通孔；所述底部驱动装置、上部驱动装置和左右驱动装置为气缸或液压缸。
为了防止顶杆14被卡在凹模内，所述顶杆14的中部设有轴肩，所述顶杆14上从所述轴肩上端到所述限位垫板15底面之间套接有弹簧23。
本实施例中，左右冲头座21和前后冲头座18与水平冲头9的连接方式为：所述左右冲头座21和所述前后冲头座18内均设有卡槽，所述水平冲头9的连接端的宽度较宽，所述水平冲头9的连接端卡接在所述左右冲头座21的卡槽内和所述前后冲头座18的卡槽内，所述水平冲头9与所述左右冲头座21的传力面之间设有左右冲头垫块11，所述水平冲头9与所述前后冲头座18的传力面之间设有前后冲头垫块20。
所述支撑板3通过支撑板法兰2与支撑板连接杆1连接，所述上冲头7通过上冲头锁紧螺母5与上冲头接块6连接，所述上冲头接块6与上部驱动装置连接。
为了和机床上的特定结构配合，所述限位垫板15设置为十字形垫板，所述模体4设置为从前部看为H型的模体。
本实施例中，支撑板3与左右冲头座21和前后冲头座驱动斜块19的具体连接结构为：所述支撑板3内端设有上下方向的卡槽，所述左右冲头座21和所述前后冲头座驱动斜块19的外端卡在所述支撑板的卡槽内，所述支撑板3的卡槽底部连接有支撑调整垫块10，所述支撑调整垫块10支撑在所述左右冲头座21和所述前后冲头座驱动斜块19的下端。
为方便加工，所述支撑调整垫块10设置为半圆垫块，所述支撑板3的卡槽底部设置为与所述半圆垫块匹配的半圆槽。
一种中空多向锻造工艺，所述中空多向锻造工艺为采用上述任一条所述的中空多向锻造模具实现单工位一次成型锻件的锻造工艺，具体工艺步骤如下：首先将加热到锻件温度的金属棒料放入凹模中，之后控制上冲头7向下运动挤压锻件成镦粗状态的同时成型锻件上部内孔，然后控制两侧左右驱动装置向中间运动，通过左右冲头座21作用于水平冲头9使水平冲头9向中间挤压锻件，通过前后冲头座驱动斜块19将力作用到前后冲头座18上从而改变力的方向，通过前后冲头座18推动水平冲头向中间挤压锻件，加工完成后，控制上部驱动装置和左右驱动装置带动上冲头7和水平冲头9退回，控制底部驱动装置作用于顶杆14将锻件顶出，取出锻件后重复以上动作进行下次操作。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。