专利名称：回转体锻件无飞边精密锻压成形模具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金属材料的热加工的技术领域，涉及金属材料的塑性成形 加工技术，更具体地说，本实用新型涉及回转体锻件无飞边精密锻压成形模具。
背景技术：
锻压是人类发明的最古老的生产技术之一，不仅因为它能合理地利用金属 的塑性，省时节能的获得产品的形状，而且还能改变金属的性能，通过改善金 属的内部组织，提高原始金属本身的承载能力，进而收到节材的效果。
我国的锻压行业经过几十年的飞速发展，在各方面已经建立了完整的体系。 在工艺上不断优化，开始发展精密成型工艺、省力成形工艺及其复合工艺；在 设备方面，在开发自制新型锻压设备的同时，还进口了一些高、精、尖、大的 锻压设备，在品种和数量上，作为发展中国家已经名列前茅，可与先进工业国 家相媲美。但是就全行业普遍的生产水平来看，不仅与世界先进水平差距很大， 就是与国内外其它机械制造行业相比，也是最落后的行业之一。
近年来，随着汽车工业的飞速发展，客观上对锻压技术也提出了更新、更 高的要求。对于锻压产品来说，不但形状越来越复杂，且精度要求也越来越高， 在材料利用率方面，通过借助有限元分析的方法，不断完善制坯技术，使材料 利用率大为提高。在闭式锻(一种净形锻造)方面，也取得了不小的突破，简 单齿轮毛坯件无飞边精密成型已经在生产上得以应用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是提供回转体锻件无飞边精密锻压成形模具， 其目的是在锻造过程中采用有限元模拟的方法来模拟金属的形变过程，从而选择合适的坯料形状，实现回转体锻件的无飞边精密成形。 为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为
本实用新型所提供的回转体锻件无飞边精密锻压成形模具，用于回转体锻 件的锻压成型，包括制坯模、预锻模和终锻模，所述的制坯模、预锻模和终锻 模均包括上模、下模，在所述的锻压成形模具闭合后，所述的上模、下模形成 所述的回转体锻件的型腔，所述的预锻模和终锻模的型腔为封闭式结构，即所 述型腔为完全密闭的。
为使本实用新型更加完善，还进一步提出了以下更为详尽和具体的技术方 案，以获得最佳的实用效果，更好地实现发明目的，并提高本实用新型的新颖 性和创造性
所述的终锻模的型腔的形状和大小，与所述的回转体锻件(热态下)完全 一致。
所述的预锻模的型腔体积比所述的回转体锻件终锻模形腔的体积大5% 8%。
所述的预锻模的上模上设上模锁扣，所述的下模上设下模锁扣，所述的上 模锁扣为环形，所述的下模锁扣的外形与所述的上模锁扣的环形内孔为滑动配 合，在所述的锻压成形模具闭合时，所述的上模锁扣套在所述的下模锁扣上。
所述的下模上设成型顶杆，所述的成型顶杆设在所述的回转体锻件下方的 下模孔内。
所述的成型顶杆的端面与回转体锻件的端面形状相对应。
本实用新型采用上述技术方案，是一种少无切削新技术，是塑性成形技术 的一个主要发展方向。精锻件与普通模锻件相比，在提高锻件精度，节约材料， 提高锻件机械性能方面效果尤其显著。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明
图1为本实用新型中的终锻模成型完成时结构示意图2为本实用新型中的终锻模成型前的结构示意图3为本实用新型的制坯模结构示意图4为本实用新型中的始锻模成型前的结构示意图5为本实用新型中的始锻模成型完成时结构示意图6为本实用新型中的终锻模的详细结构示意图。
图中标记为-
1、上模，2、压圈，3、上模锁扣，4、下模，5、下模锁扣，6、成型顶杆， 7、回转体锻件。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式
如所 涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作 用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本 领域的技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的 理解。
如图1至图6所表达的本实用新型的结构，本实用新型是回转体锻件无飞 边精密锻压成形模具，用于回转体锻件7的锻压成型，包括制坯模、预锻模和 终锻模，所述的制坯模、预锻模和终锻模均包括上模l、下模4。
无飞边精密成形属于闭式锻造范畴，其成型过程是在封闭的模腔内完成， 不产生飞边，因此，材料利用率大大提高， 一般能节约材料5% 10%，同时锻 件的精度也得到相应的提升。以其显著的节材效果，无飞边精密成形技术理应有较大的发展，但因受制于诸多因素，使用单位较少，文献资料也不多。
影响闭式模锻的主要因素有设备适用性(锻造力、顶料功能应具备足够 的顶料力、顶料行程和顶料延时)、下料精度、加热条件、模具设计、模具精度、 操作因素等。因此，在无飞边精密成形工艺的推广应用时，必须满足以下条件:
1、 下料精度(重量)要求较高。金属过多会使变形功急剧增加，模具寿命 下降；下料小，则难以充满。
2、 可靠的顶料系统，将锻件顶出型腔。
3、 合理的成型工艺。
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服 其缺陷，实现回转体锻件的无飞边精密成形的发明目的，本实用新型采取的技 术方案为
如图1所示，本实用新型所提供的这种回转体锻件无飞边精密锻压成形模
具，在所述的锻压成形模具闭合后，所述的上模l、下模4形成所述的回转体锻 件7的型腔，所述的预锻模和终锻模的型腔为封闭式结构，即所述型腔为完全 密闭的。
对于回转体类锻件，由于其形状并不复杂，因此其尺寸精度要求都比较高， 其形状以轮毂、法兰为主。在无飞边精密成形过程中，通常采用锯料-加热-制坯-预锻-终锻的工艺路线。
下面以一个FAG前轮毂为例来具体说明
1、首先，锻件重量计算和下料精度的控制
利用手工或AUTOUCAD精确计算出锻件的名义重量后，再根据锻件的公 差要求和烧损最终确定锻件的下料重量。下料精度是无飞边模锻的关键，它直 接影响着锻件的精度。控制下料精度的指标是重量公差和端面斜度。在生产过程中，重量公差太大，则锻件精度难以保证；过小，则下料时难以控制。因此， 其重量公差为锻件重量的0.5%是比较适中的。
对该FAG轮毂来说，其重量公差为土10g是能够做到的。另外，其断面斜 度a，力求最小，高速带锯锯料的ci值为0.5。左右，因此，下料精度的指标定 为a <0.5。。
2、加热温度的控制和烧损率。
烧损率主要是通过设备的选择来控制的，但是应该尽量避免重复加热给重 量带来的影响，锻件加热温度对无飞边精密成形来说也是很关键的，在生产过 程中，最好采用连续加热的方式，避免材料各部分受热不均给锻件成形造成影 响。
以下是本实用新型提供的具体实施示例，供本领域的技术人员在实施本实 用新型时参考和选用 实施例一-
本实用新型所述的终锻模的型腔的形状和大小，与所述的回转体锻件7完 全一致。
对终锻模的设计来说，则相对比较简单，其型腔形状可以直接根据锻件图 加放一定的热縮量来确定，如图1和图2所示。由于该技术不产生飞边,因此在 设计时应根据等体积的原则进行，同时考虑到生产有关因素的影响。
实施例二
本实用新型所述的预锻模的型腔体积比所述的回转体锻件7终锻后的体积 大5% 8%。
如图4和图5所示，对于飞边问题的解决方法， 一般采用将预锻模形腔体 积放大，其一般比终锻件大5%-8%，其体积放大的位置主要是在法兰厚度上，这就允许预锻时有部分的充不满，不至于产生飞边。 实施例三
本实用新型所述的预锻模的上模1上设上模锁扣3，所述的下模4上设下模
锁扣5，所述的上模锁扣3为环形，所述的下模锁扣5的外形与所述的上模锁扣 3的环形内孔为滑动配合，在所述的锻压成形模具闭合时，所述的上模锁扣3套 在所述的下模锁扣5上。
对于回转体无飞边精密成型预锻模的设计时，其主要解决
1、 设计过程中要充分考虑压挤毛坯在预锻模型腔内的定位问题；
2、 预锻时不能形成飞边，以免在终锻时形成折叠；
3、 锻件同轴度的问题。
因此，在预锻模的设计上，其定位问题主要根据锻件形状结合制坯工步来 确定；对于回转体类锻件，由于其结构比较简单，成型也不是很困难的事，因 此，其锻件一般都要求有很高的精度，其加工余量也相对较小，其锻件各部分 的同轴度问题也是很关键的，在无飞边精密成形的模具设计中，如图6所示， 采取增加锁扣的方法，将其上模做成分体，即由上模1和压圈2组成，同时在 压圈2上增加上模锁扣3，与下模4上的下模锁扣5配合，其单边间隙保证在 0.15 0.2mm之间，这样就能很好的解决其同轴度问题了。这样压圈2还具有通 用性，不会随着模具的报废而报废，节约了模具材料。同时预锻件某些部位可 以进行简化，以提高模具寿命和简化模具制造。
实施例四
本实用新型所述的下模4上设成型顶杆6。所述的成型顶杆6设在所述的回 转体锻件7下方的下模4孔内。
锻件的出模问题是值得关注的问题。如图6所示，在预、终锻模具设计时，由于其锻件无飞边，其整个成形都 是在封闭的型腔内完成，因此其出模需要借助顶料机构来完成，同时还得保证 有足够的顶料延时，使其方便取出锻件。因此，在预、终锻模设计时，本实用 新型采用了成型顶杆的方式，来保证其具有足够的顶出力。
实施例七
本实用新型所述的成型顶杆6的端面与回转体锻件7的端面形状相对应。
把预、终锻的下模做成成型顶杆的形式，这样不但更方便锻件的脱模，还
可以使锻件尾部的长度依据成型顶杆6的长度的更改做适当调整，这样就能够 对DEFORM模拟结果产生的误差进行适当调整，起到双保险的作用。 实施例八
制坯(镦粗)模的设计，如图3所示。
制坯模具(镦粗模)的设计应引起足够的重视，因为在无飞边精密成形工 艺中，制坯模的设计起着决定性的作用。在制坯模设计时，不仅镦粗模本身要 考虑坯料的定位，而且坯料镦粗后还必须保证坯料到放入闭式锻模内时具有良 好的定位，以确保锻件的同轴度和充满良好；另外，镦粗后毛坯的形状也是至 关重要的，因为在无飞边成形过程中，其成形阻力较小，必须保证锻件能够在 产生飞边之前充满锻件。镦粗模设计好以后，必须通过有限元DEFORM模拟的 方法来了解其金属充满预锻型腔的能力及效果，通过不断地模拟和更改其镦粗 饼的形状，来选择最佳的型腔形状。
对本例所说的FAG轮毂，其制坯的形状参见图3，由于本实用新型所涉及 的都是回转体，因此模拟时只取其一个截面做二维模拟即可，且运算量小，速 度快。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的 各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于 其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、回转体锻件无飞边精密锻压成形模具，用于回转体锻件(7)的锻压成型，包括制坯模、预锻模和终锻模，所述的制坯模、预锻模和终锻模均包括上模(1)、下模(4)，在所述的锻压成形模具闭合后，所述的上模(1)、下模(4)形成所述的回转体锻件(7)的型腔，其特征在于所述的预锻模和终锻模的型腔为封闭式结构，即所述型腔为完全密闭的。
2、 按照权利要求1所述的回转体锻件无飞边精密锻压成形模具，其特征在 于所述的终锻模的型腔的形状和大小，与所述的回转体锻件(7)完全一致。
3、 按照权利要求1所述的回转体锻件无飞边精密锻压成形模具，其特征在 于所述的预锻模的型腔体积比所述的回转体锻件(7)终锻后的体积大5% 8 %。
4、 按照权利要求1或2或3所述的回转体锻件无飞边精密锻压成形模具， 其特征在于所述的预锻模的上模(1)上设上模锁扣(3)，所述的下模(4) 上设下模锁扣(5)，所述的上模锁扣(3)为环形，所述的下模锁扣(5)的外 形与所述的上模锁扣(3)的环形内孔为滑动配合，在所述的锻压成形模具闭合 时，所述的上模锁扣(3)套在所述的下模锁扣(5)上。
5、 按照权利要求1或2或3所述的回转体锻件无飞边精密锻压成形模具， 其特征在于所述的下模(4)上设成型顶杆(6)，所述的成型顶杆(6)设在 所述的回转体锻件(7)下方的下模(4)的孔内。
6、 按照权利要求5所述的回转体锻件无飞边精密锻压成形模具，其特征在 于所述的成型顶杆(6)的端面与回转体锻件(7)的端面形状相对应。
专利摘要本实用新型公开了一种回转体锻件无飞边精密锻压成形模具，包括制坯模、预锻模和终锻模，所述的制坯模、预锻模和终锻模均包括上模(1)、下模(4)，在所述的锻压成形模具闭合后，所述的上模(1)、下模(4)形成所述的回转体锻件(7)的型腔，所述的预锻模和终锻模的型腔为封闭式结构，即所述型腔为完全密闭的。采用上述技术方案，是一种少无切削新技术，是塑性成形技术的一个主要发展方向。精锻件与普通模锻件相比，在提高锻件精度，节约材料，提高锻件机械性能方面效果尤其显著。
文档编号B21J13/14GK201371217SQ20092014323
公开日2009年12月30日 申请日期2009年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者孟江峰 申请人:芜湖三联锻造有限公司