类辊锻模组及应用其的加工方法

1.本发明涉及锻造生产加工模具技术领域，特别是涉及一种类辊锻模组及应用其的加工方法。


背景技术：

2.辊锻是连续的轧制过程，坯料在辊锻模具中经过，模具的型槽会对金属坯料施加压力，使坯料产生塑性形变，通过设计型槽的样式即可获得所需要相应形状的锻坯或者锻件。辊锻成形方法可以使坯料连续且分步地变形，坯料与模具接触面积小，所以只需要很小吨位的压机。模具滚动的形式使辊锻可以连续大批量进行生产加工，效率较高。同时辊锻设备成本较低，也较易满足自动化生产条件。辊锻技术在航空航天、汽车、日用五金行业都有广泛应用。
3.相关技术中，坯料在两个模具的间隙进入，坯料的高度方向一般高于型腔高度，会受到压缩。被压缩的坯料沿横向展宽方向与轴向长度方向流动，且后者为主要流动形式。被加工的坯料横截面积会减小，长度会变长，适用于轴向分配材料的长轴类锻件，对于展宽过大或截面形状复杂的锻件，会产生变形区域材料分配不到位的现象。材料在成形过程中会流向已变形区域，导致该区域形状难以控制，严重影响成形精度与成形质量。与此同时，在零件形状为非对称的情况下，辊锻过程会导致左右或上下的不均匀变形，使毛坯或锻件产生严重的弯曲。发生在已成形部分的弯曲，将导致辊锻生产的锻件不符合要求。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种类辊锻模组，坯料在辊锻模的挤压作用下进入第一型腔，在后续的锻造过程中，第一型腔能够固定坯料的位置和形状，避免已成形部分出现弯曲，可以精确控制坯料的成形精度和成形质量。
5.与此同时，本发明还提出了一种类辊锻加工方法。
6.根据本发明第一方面实施例提供的类辊锻模组，包括：
7.成形平模，构造有辊压平面，所述辊压平面上设有第一型腔；
8.辊锻模，构造有弧面，所述弧面上设有第二型腔，所述弧面相切于所述辊压平面，所述第一型腔与所述第二型腔相对应。
9.根据本发明的一个实施例，所述辊锻模包括圆形辊模、扇形辊模以及半圆形辊模。
10.根据本发明的一个实施例，还包括第一驱动组件和第二驱动组件；
11.所述第一驱动组件连接于所述成形平模，适于使所述成形平模沿直线运动；
12.所述第二驱动组件连接于所述辊锻模，适于使所述辊锻模转动运动。
13.根据本发明的一个实施例，还包括定位机构，所述定位机构连接于所述成形平模，且对应于所述第一型腔设置。
14.根据本发明的一个实施例，还包括顶出机构，所述顶出机构连接于所述成形平模，
且对应于所述第一型腔设置。
15.根据本发明的一个实施例，还包括导向组件，所述导向组件连接于所述成形平模，适于使所述成形平模沿直线运动。
16.根据本发明第二方面实施例提供的类辊锻加工方法，包括以下步骤：
17.固定坯料；
18.通过设置在平面结构处的第一型腔以及设置在弧面结构处的第二型腔对坯料进行挤压；
19.将坯料压入第一型腔内定型，然后继续锻造。
20.根据本发明的一个实施例，所述通过设置在平面结构处的第一型腔以及设置在弧面结构处的第二型腔对坯料进行挤压，具体包括：
21.设置在平面结构处的第一型腔沿直线运动，设置在弧面结构处的第二型腔转动；
22.所述第一型腔与所述第二型腔同步运动，对坯料进行挤压。
23.根据本发明的一个实施例，所述通过设置在平面结构处的第一型腔以及设置在弧面结构处的第二型腔对坯料进行挤压，具体包括：
24.设置在平面结构处的第一型腔沿直线运动，设置在弧面结构处的第二型腔转动；
25.所述第一型腔与所述第二型腔差速运动，对坯料进行挤压。
26.根据本发明的一个实施例，所述通过设置在平面结构处的第一型腔以及设置在弧面结构处的第二型腔对坯料进行挤压，之前还包括：
27.根据坯料不同位置处的变形程度设置挤压时的功率。
28.本发明中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
29.类辊锻模组及应用其的加工方法，包括成形平模和辊锻模，成形平模构造有辊压平面，辊压平面上设有第一型腔。辊锻模构造有弧面，弧面上设有第二型腔。使用时，成形平模沿直线运动，辊锻模发生转动，弧面相切于辊压平面。第一型腔与第二型腔对坯料进行挤压，将坯料辊锻成形。辊锻模将坯料挤压至第一型腔内，在后续的锻造过程中，第一型腔能够固定坯料的位置和形状，避免已成形部分出现弯曲，可以精确控制坯料的成形精度和成形质量。
附图说明
30.图1为本发明实施例提供的类辊锻模组的示意性结构图一；
31.图2为本发明实施例提供的类辊锻模组的示意性结构图二；
32.图3为本发明实施例提供的类辊锻模组的示意性结构图三；
33.图4为本发明实施例提供的类辊锻加工方法的流程图一；
34.图5为本发明实施例提供的类辊锻加工方法的流程图二；
35.图6为本发明实施例提供的类辊锻加工方法的流程图三；
36.图7为本发明实施例提供的类辊锻加工方法的流程图四。
37.附图标记：
38.1、成形平模；10、辊压平面；11、第一型腔；2、辊锻模；20、弧面；21、第二型腔。
具体实施方式
39.为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
40.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。
42.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
44.相关技术中，展宽过大或截面形状复杂的锻件，会产生变形区域材料分配不到位的现象。材料在成形过程中会流向已变形区域，导致该区域形状难以控制，严重影响成形精度与成形质量。与此同时，在零件形状为非对称的情况下，辊锻过程会导致左右或上下的不均匀变形，使毛坯或锻件产生严重的弯曲。
45.根据本发明第一方面实施例提供的类辊锻模组，请参阅图1至图3，包括成形平模1和辊锻模2。
46.成形平模1和辊锻模2由刚度较大和耐高温性能良好的材料制作，能够在高温条件下保持结构的稳定，避免出现变形。
47.成形平模1上构造有辊压平面10，辊压平面10上设有第一型腔11。
48.辊锻模2上构造有弧面20，弧面20上设有第二型腔21。
49.第一型腔11和第二型腔21的形状、尺寸根据需要锻造的产品来确定。
50.在第一种实施例中，辊压平面10或者弧面20的局部向内凹陷形成凹型腔。
51.在第二种实施例中，辊压平面10或者弧面20的局部向外凸出形成凸型腔。
52.在第三种实施例中，辊压平面10或者弧面20上可以同时设置凸型腔和凹型腔，也可以在一个面上设置凸型腔，另一个面上设置凹型腔。
53.使用时，成形平模1沿直线运动，辊锻模2发生转动，辊压平面10与弧面20相切。第一型腔11与第二型腔21相对应，在运动过程中，第一型腔11与第二型腔21互相扣合。
54.第一型腔11与第二型腔21扣合后，两个型腔接触的位置围成辊锻的横截面。坯料被该横截面挤压后，形成具有特定形状和尺寸的产品。
55.需要说明的是，在成形平模1与辊锻模2挤压坯料的过程中，辊锻模2可以将坯料压入第一型腔11内，第一型腔11既发挥挤压作用，又发挥定型作用。
56.在后续的锻造过程中，辊锻模2反复挤压坯料，可以使坯料连续分步变形，不需要太大吨位的挤压机。锻造过程可以连续、大批量生产，也不会产生较大的噪音。
57.同时，第一型腔11对坯料进行定型和定位，避免坯料出现滑动而影响产品的精度，避免已经成形的部位出现弯曲而影响产品的质量。辊锻模2在挤压坯料时，坯料可以在第一型腔11内横向展宽，坯料均匀分布在第一型腔11内，适用于锻造横向展宽较大的产品，也适用于形状复杂、结构不对称的产品。
58.在一项实施例中，辊锻模2包括圆形辊模、扇形辊模和半圆形辊模等。
59.使用时，驱动组件带动成形平模1沿直线运动，同时带动具有弧面的辊锻模2绕着固定的轴心转动，在运动过程中对坯料进行挤压成形。
60.本发明实施例提供的类辊锻模组，基于成形精度以及成形控制的因素，成形平模1与辊锻模2可以同步运动，也可以差速运动。
61.根据本发明的一个实施例，类辊锻模组还包括第一驱动组件和第二驱动组件。
62.第一驱动组件连接于成形平模1，适于使成形平模1沿着直线运动。
63.第二驱动组件连接于辊锻模2，适于使辊锻模2沿着固定的轴心转动。
64.运动时，成形平模1上的辊压平面10与辊锻模2上的弧面20同时发生运动。
65.在一项实施例中，辊压平面10与弧面20相切，第一型腔11与第二型腔12保持同步运动，可以确保坯料成形的精度。
66.在另一项实施例中，辊压平面10与弧面20相切，第一型腔11与第二型腔12运动时存在速度差，可以控制坯料的成形效果。
67.通过控制第一驱动组件与第二驱动组件的输出功率或者运动速度，可以调节成形平模1与辊锻模2之间的运动关系。
68.在一项实施例中，第一型腔11与第二型腔12挤压坯料时，坯料不同位置处的受挤压程度不同，型腔需要克服的阻力大小也不同。因此可以根据坯料不同位置的受挤压程度制定驱动功率，使整个锻造过程平稳进行。
69.坯料挤压前，需要将坯料固定起来，方便第一型腔11与第二型腔12对坯料进行咬合。
70.在一项实施例中，坯料通过外置的定位机构固定，然后第一型腔11与第二型腔12对坯料进行咬合挤压。
71.在另一项实施例中，成形平模1上连接有定位机构，定位机构对应于第一型腔11设
置，将坯料固定在第一型腔11处。
72.坯料锻造成型后，嵌设于第一型腔11内，为了方便将成型后的产品取出，需要借助一定的工具。
73.根据本发明的一个实施例，类辊锻模组还包括顶出机构，顶出机构连接于成形平模1。
74.顶出机构对应于第一型腔11设置，设置于第一型腔11的侧面或者底面。
75.使用时，顶出结构的顶出端深入第一型腔11内，对成型后的产品施加作用力，将产品沿着第一型腔11的开口顶出。
76.本发明实施例提供的类辊锻模组，成形平模1沿着直线运动，为了确保产品的精确性，需要提升成形平模1沿直线运动时的稳定性。
77.根据本发明的一个实施例，类辊锻模组还包括导向组件，成形平模1连接于导向组件，可以使成形平模1沿着直线稳定运动。
78.在一项实施例中，导向组件包括滑轨和滑块，成形平模1连接于滑块，可以沿着滑轨做直线运动。
79.在另一项实施例中，导向组件包括直线轴承和滑杆，直线轴承滑动连接于滑杆。
80.根据本发明第二方面实施例提供的一种类辊锻加工方法，请参阅图4至图7，包括以下步骤：
81.s1、固定坯料。
82.可以理解的是，在对坯料进行辊锻之前，需要固定坯料的位置，方便模具咬合挤压坯料。
83.在一项实施例中，坯料通过独立的定位机构固定，定位机构将坯料放置在辊锻模具的型腔处，确保坯料在锻造过程中不发生移动。
84.在另一项实施中，坯料固定在模具上，多个模具扣合时咬合坯料，并对坯料进行挤压。
85.s2、通过设置在平面结构处的第一型腔以及设置在弧面结构处的第二型腔对坯料进行挤压。
86.可以理解的是，第一型腔设置在平面结构上，第一型腔的轮廓与坯料成型后的轮廓保持一致。
87.第二型腔设置在弧面结构上，第二型腔在滚动过程中对坯料进行挤压。
88.第一型腔与第二型腔扣合后，两者接触的位置围成辊锻的横截面。坯料被该横截面挤压后，形成具有特定形状和尺寸的产品。
89.s3、将坯料压入第一型腔内定型，然后继续锻造。
90.可以理解的是，辊锻过程中，坯料被挤压进入第一型腔内，第一型腔既发挥挤压作用，又发挥定型作用。
91.在后续的锻造过程中，辊锻模反复挤压坯料，可以使坯料连续分步变形，不需要太大吨位的挤压机。锻造过程可以连续、大批量生产，也不会产生较大的噪音。
92.同时，第一型腔对坯料进行定型和定位，避免坯料出现滑动而影响产品的精度，避免已经成形的部位出现弯曲而影响产品的质量。辊锻模在挤压坯料时，坯料可以在第一型腔内横向展宽，坯料均匀分布在第一型腔内，适用于锻造横向展宽较大的产品，也适用于形
状复杂、结构不对称的产品。
93.本发明实施例提供的类辊锻加工方法，基于产品精度或者产品成形控制的不同考虑，第一型腔和第二型腔可以同步运动，也可以差速运动。
94.根据本发明的一个实施例，通过设置在平面结构处的第一型腔以及设置在弧面结构处的第二型腔对坯料进行挤压，具体包括：
95.s211、设置在平面结构处的第一型腔沿直线运动，设置在弧面结构处的第二型腔转动。
96.s212、所述第一型腔与所述第二型腔同步运动，对坯料进行挤压。
97.可以理解的是，第一型腔与第二型腔同步运动，可以避免坯料在锻造过程中出现滑动，锻造后产品的外观尺寸与型腔保持一致，提高了产品锻造的精确度，提升了产品的锻造质量。
98.在另一项实施例中，通过设置在平面结构处的第一型腔以及设置在弧面结构处的第二型腔对坯料进行挤压，具体包括：
99.s221、设置在平面结构处的第一型腔沿直线运动，设置在弧面结构处的第二型腔转动。
100.s222、所述第一型腔与所述第二型腔差速运动，对坯料进行挤压。
101.可以理解的是，第一型腔与第二型腔差速运动时，会在坯料的外表面形成不同的挤压效果。
102.使用时，第一型腔与第二型腔以不同的速度差运动，可以控制成形效果。
103.本发明实施例提供的类辊锻加工方法，第一型腔与第二型腔挤压坯料时，坯料不同位置处的挤压程度不同，需要克服的阻力大小也不同，会对锻造过程的稳定性造成影响。
104.根据本发明的一个实施例，通过设置在平面结构处的第一型腔以及设置在弧面结构处的第二型腔对坯料进行挤压，之前还包括：
105.s20、根据坯料不同位置处的变形程度设置挤压时的功率。
106.可以理解的是，根据坯料不同位置的挤压程度制定驱动功率，可以使整个锻造过程平稳进行。
107.使用时，在挤压程度较大、坯料变形程度较大的位置提供较大的功率，可以克服较大的阻力，锻造过程不会因为阻力过大而停顿。
108.同理，在挤压程度较小、坯料变形程度较小的位置提供较小的功率，可以避免锻造时坯料忽快忽慢。
109.在一项实施例中，可以控制第一型腔和第二型腔运动时的速度，确保锻造过程均匀稳定进行。
110.本发明实施例提供的类辊锻加工方法，为了便于锻造，在坯料固定前可以提高坯料和型腔的温度，在高温作用下加快坯料的锻造成形。
111.根据本发明的一项实施例，固定坯料之前还包括：
112.s10、将第一型腔加热至第一预定温度；
113.s11、将坯料加热至第二预定温度。
114.可以理解的是，第一型腔和坯料加热后，坯料容易出现塑性变形，降低了锻造过程的难度，提升了锻造效率。
115.在一项实施例中，对第一型腔和坯料预热之后，还可以对第一型腔和坯料施加润滑措施，有利于坯料嵌入第一型腔内。
116.综上所述，本发明实施例提供的类辊锻模组及应用其的加工方法，包括成形平模和辊锻模，成形平模构造有辊压平面，辊压平面上设有第一型腔。辊锻模构造有弧面，弧面上设有第二型腔。使用时，成形平模沿直线运动，辊锻模发生转动，弧面相切于辊压平面。第一型腔与第二型腔对坯料进行挤压，将坯料辊锻成形。辊锻模将坯料挤压至第一型腔内，在后续的锻造过程中，第一型腔能够固定坯料的位置和形状，避免已成形部分出现弯曲，可以精确控制坯料的成形精度和成形质量。
117.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。