一种用于柴油机气门座的闭式模锻模具及其加工工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于气门座的闭式模锻模具及其加工工艺，具体的说是一种用于多种类型的船用柴油机气门座闭式模锻模具及其加工工艺，属于热锻锻造技术领域。
【背景技术】
[0002]气门座是船用柴油机的重要部件之一，在柴油机工作时，气门座要与气门杆高频率的接触摩擦和碰撞，由于它们工作在特殊的高温环境中，故气门座必须采用能够承受高温强度和抗氧气腐蚀的耐热钢来制造，而耐热钢的可锻性比一般锻造用的合金结构钢要高得多，是一种可锻性很差的难锻造材质。
[0003]在气门座的制造中，由于船用柴油机的种类繁多、生产批量小，耐热钢的可锻性差，各相关生产企业在制造气门座时，基本多采用自由锻造工艺，但由于自由锻造工艺加工方式多是靠人为经验锻打制坯，毛坯成形差，容易因工艺温度不稳定、材料可锻性低而产生组织折叠、性能达不到要求，不良品率高，导致金属材料利用率低、消耗大的问题。因此，需采用闭式模锻工艺，通过在压力机上对锻件进行模锻成形及冲连皮模，提高材料利用率和金属组织性能，降低不良品率。
[0004]但目前锻件成形及冲孔受工艺温度、锻件厚度影响，需三套模具实现。要在三台压力机上短时间内实现三个工序，每台压力机至少需要两人操作，生产成本过高。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题，是克服现有技术的缺点，提供一种结构合理、性能稳定，能够在一台压力机上实现制坯、成形、冲孔的三个过程，通过更换少量部件就能加工多种类型的船用柴油机气门座闭式模锻模具及其加工工艺。
[0006]为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于柴油机气门座的闭式模锻模具，包括压力机，压力机的工作台面上通过同一模架依次固定有制坯模、冲连皮模及成形模；制坯模、冲连皮模及成形模在同一模架上呈品字形布置；模架包括上模座及下模座，上、下模座通过支撑机构固定连接；所述成形模包括设置于上模座底部的上模应力圈，上模应力圈的内部通过上模芯压紧圈固定有上模芯，上模芯的底部与下模芯相触接，上、下模芯组成闭式模膛；下模芯封闭于下模内，下模外侧套接有下模应力圈；成形模外置有上、下承击块，上、下承击块为同一轴线布置。
[0007]本发明进一步限定的技术方案是:前述的用于柴油机气门座的闭式模锻模具，制坯模由上而下依次包括制坯上模、制坯下模、制坯下模座及制坯模调整垫片；制坯模通过调整螺栓与上模座相连接，通过导向销与下模座相连接；制坯模调整垫片为可拆卸式。
[0008]进一步的，前述的用于柴油机气门座的闭式模锻模具，冲连皮模由上而下依次包括冲头座、卸料板、冲头、冲连皮定位1?及冲连皮1?座。冲头座的下固定有冲头，冲头穿过卸料板上的中心孔与冲连皮定位模上的冲头开槽相配合，卸料板通过两侧的螺栓与冲连皮定位模固定连接，冲连皮定位模的下端通过主轴连接有冲连皮模座。
[0009]进一步的，前述的用于柴油机气门座的闭式模锻模具，上模芯呈锥台结构，所述锥台横截面积较大的一面与上模应力圈相触接。
[0010]进一步的，前述的用于柴油机气门座的闭式模锻模具，上模芯与上模应力圈之间设有上垫板，所述上垫板通过上垫板螺钉固定于上模芯的顶端。
[0011]进一步的，前述的用于柴油机气门座的闭式模锻模具，支撑机构对称设置于上、下模座的两端，包括导柱，所述导柱的外侧套接有导套。
[0012]进一步的，前述的用于柴油机气门座的闭式模锻模具，下模座与下模芯之间设有下垫板，所述下垫板上设有开孔，所述开孔内穿有下顶杆，所述下顶杆的一端与下模芯径向相触，另一端安装于下模座内部。
[0013]进一步的，前述的用于柴油机气门座的闭式模锻模具，上、下模应力圈及上、下模座、螺栓组成限位锁止结构，上、下模应力圈上设有直槽，上、下模座上开有T形槽，上、下模应力圈及上、下模座之间均有间距，间距通过螺栓固定连接。
[0014]本发明提供的用于柴油机气门座的闭式模锻加工工艺，加工工艺步骤为:
1、首先根据气门座的规格选用制造材料，通过全自动圆锯机中自带的电子秤对材料进行称重，同时对材料重量进行自动分选；完成称重分选后利用探伤仪进行超声波探伤；
I1、采用中频感应加热装置对材料进行加热，所述中频感应加热装置包括温度自动控制装置及坯料自动分选机构，该中频感应加热装置安装于压力机制坯模的左侧；依据不同材料，进行中频感应加热至锻造工艺所要求的温度后，在制坯模上进行镦粗；为了使坯料在模中定位牢靠，根据气门座外径大小不同，应进行至少一次镦粗，并依据材料不同控制镦粗变形量；
II1、在制坯模上预锻制坯后，坯料进入冲压皮模进行冲压，其后进入成形模，为了获得优质的气门座模锻件，模锻采用上、下模芯组成的闭式模锻成形，利用上模芯对坯料在下模及下模芯中挤压成形，最终形成气门座标准件，完成后的气门座再进行空冷。
[0015]前述的用于柴油机气门座的闭式模锻加工工艺，气门座材料为4Cr9Si2、4CrlOSi2Mo 或 Crl2MoV。
[0016]前述的用于柴油机气门座的闭式模锻加工工艺，步骤III中，气门座模锻件在闭式模锻中成形时，金属流动的方向与上模芯运动的方向一致或垂直。
[0017]前述的用于柴油机气门座的闭式模锻加工工艺，步骤II中，中频感应加热装置对材料进行加热时的温度为4Cr9Si2、4CrlOSi2Mo为1120?1150 0C ；Crl2MoV为980?9900C0
[0018]本发明的特点是:本发明操作方便、性能稳定。通过将三副模具布置在一个工作台面上，利用一台压力机，完成整个锻制过程，提高生产效率，降低了生产成本。由于使用了闭式模锻，提高了材料利用率和金属组织性能。本发明通过更换少量部件达到加工多种类型的气门座的目的，不仅提高了劳动生产率，减少了模具加工费用和周期，同时也使原材料比自由锻造大为节约，改善了气门座的金属组织，提高气门座在使用中的性能，确保气门座在柴油机运行的高温状态下，从而提高气门座的使用寿命。
[0019]本发明还将两组承击块外置，使得模具不直接承受到打击，控制模具闭合高度，模具更换简单，通用性好，减少模具制造成本，提高劳动生产率。同时，由于本结构设置了限位锁止结构和外置独立冲击块装置，使得本结构能够很好的控制模具高度闭合，延长模具使用寿命。本发明还具有模具更换简单，通用性强、应用范围广的优点。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的结构示意图。
[0021]图2为本发明的工作状态示意图。
[0022]图3为本发明的制坯模的结构示意图。
[0023]图4为本发明冲连皮模的结构示意图。
[0024]图5为本发明的结构示意图的A-A剖视示意图。
[0025]图6为本发明的结构示意图的B-B剖视示意图。
【具体实施方式】
[0026]本实施例提供的一种用于柴油机气门座的闭式模锻模具，结构如图1至图6所示，包括一台压力机，该压力机的工作台面上通过同一模架依次固定有制坯模、成形模及冲连皮模三组模具，且制坯模、冲连皮模及成形模在同一模架上呈品字形布置。
[0027]其中，模架由上模座16、下模座I组成，上、下模座通过螺栓连接固定于压力机的工作台面上，该模架的安装高度及强度要求由压力机确定，压力机为上模座的上下移动提供动力能量。同时，上模座与下模座之间通过设有支撑机构固定连接，该支撑机构包括两端对称设置的导柱8，该导柱的外周套接有导套9。
[0028]在上模座的下方通过螺栓固定有上模应力圈10，且沿上模应力圈的内圆周通过上模芯压紧圈螺栓15连接有上模芯压紧圈11 ;而在上模芯压紧圈的内部固定有上模芯12，该上模芯为锥台结构，且该锥台结构截面积较大的一面与上模芯压紧圈结合，在上模芯底部通过上垫板螺钉14固定有可调整的上垫板13，模膛气门座成形高度由上垫板调整。
[0029]在上模芯的底部配套设有下模芯6，本实施例中通过上模芯与下模芯组成闭式模膛，用闭式模锻的模具的模膛限制金属变形，获得与模膛形状一致的气门座模锻件，从而改善气门座金属组织，提高气门座锻件毛坯的机械性能。同时，下模芯封闭于下模3中，通过止位配合，即通过下模芯大外圆止位配合，控制下模芯位移。该下模同样呈锥台结构，其中，下模横截面积较大的一面与下模座相触接。在下模芯的底部还安装有下垫板5，该下垫板与下模芯一并安装于下模内，并保持锻造高温下间隙均匀。在下模的外侧套接有下模应力圈2，该下模应力圈通过下模应力圈螺栓7安装于下模座上。同时，在下模芯的底部沿径向安装有下顶杆4，该下顶杆穿过下垫板上的开孔伸入下模座内；这样便可保持锻造高温下上模芯、下模芯与下模之间的径向间隙均匀，避免由于间隙过大而形成纵向毛刺，加速模具磨损，同时也造成顶出产品困难或由于间隙过小而造成上模芯与下模芯在下模孔内运动困难的问题。上、下模应力圈及上、下模座、螺栓组成限位锁止结构，该上、下模应力圈上开有直槽，上、下模座上开有T形槽，上、下模应力圈及上、下模座之间均有间距，该间距通过螺栓固定连接，其结构能保证模具防松抗震能力強，并可快速安装、调整、更换方便。
[0030]制坯模20与成形模安装于同一组模架内，由上而下依次包括制坯上模24、制坯下模25、制坯下模座26及制坯模