专利名称：一种轴叉类零件模锻件加工的预锻模具结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械零件加工的模具结构，具体是涉及轴叉类模锻件加工的 预锻模具结构。
背景技术：
轴叉类锻件是大量应用于汽车和集装箱船的传动和绑扎系统中的重要连接件，传 递发动机的扭矩和承受弯曲组合载荷。目前，全世界汽车、卡车、重型卡车、大客车和其他各 种车类传动系统，以及集装箱船均采用该轴叉类模锻件作为关键的传动和绑扎固定部件， 市场需求量很大。因此在生产加工过程其加工工艺稍作改变，质量稍有提高，成本稍有降低 将产生极大的市场影响和经济效应。轴叉类产品一端是一根柱状输出轴，另一端是U形叉口，近似Y字状，叉口的叉间 宽度大小、叉耳深浅、叉长不一，叉耳壁厚相对比较薄。目前国内一般制造厂家先采用模锻 工艺加工成轴叉类叉耳模锻件，然后再在两个叉耳机加工两个圆孔和输出轴采用加工或摩 擦焊接，完成零件的制造生产。如此加工方式的工艺比较繁杂、烦琐，具两个叉耳机加工圆孔和输出轴采用加工 或摩擦焊的两次加工方式，常有焊接缺陷，发生断裂事故，影响产品质量甚至安全问题。目前，国内外加工轴叉类模锻件加工工艺有一种广泛使用着的是模具结构均采用 平面对称分模形式，在机械出版社2008年出版(第3版)，中国机械工程学会塑性工程学会 编写的《锻压手册》第1卷第784页中介绍的套管叉模锻工艺。首先将圆形的钢厂棒料截断 落料、加热、出坯、预锻、终锻、切边、整形。此工艺是将出坯好的坯料摆放在预锻模膛中，然 后，随着预锻上模的下行逐渐对坯料施压，坯料分别被正挤和反挤入下模和上模的型腔中， 经过终锻形成产品锻件。棒料经截断落料、加热、出坯后呈近似手榴弹的大小阶梯轴状，经预锻初步呈Y字 状的，然后终锻，由于产品水平放置，两叉耳整体俯视呈U字形，每个叉耳壁为垂直摆置，放 置在锻压模中恰好上下对称，即上下模的分型面位于轴叉的水平对称面上。然而，由于轴叉类件的特点，叉部壁厚都较薄，叉间开档较大，预锻劈料时，金属难 以挤入叉头部的型腔中，最后导致终锻成型时叉头部的最高点及边缘角易缺料，造成锻件 报废，材料浪费，特别是大量加工中的产品发现，位于模具中的轴叉大部分上模的上表面叉 耳比较光洁、饱满，而预锻下模中的叉耳的下表面往往存在一些缺损、缺陷，影响产品机械 加工质量，造成缺料，孔与锻件结构倾斜，提高了废品率。况且，现有技术在预锻时将近似手榴弹的大小阶梯轴状坯料放入下模时，与下模 中间的平块不易对中、放置不稳，影响模锻生产速度和质量。传统工艺为了解决预锻下模没有充足、缺料的问题，就要在U形叉口加大用料量， 增大坯料的用量，这样造成了材料的浪费，还加重了模具的承受压力，有时还必须加大锻压 的吨位，增加动力、电力能源消耗，同时，生产中坯料放置不稳的缺陷仍无法解决。因此，本 领域希望有进一步的改良措施。发明内容本实用新型的目的是提供一种轴叉类零件模锻件加工的预锻模具结构，主要是解 决现有锻造工艺易使锻件的叉头部产生充不满的问题，实现节省材料，降低锻件报废率，增 加模具寿命，减少和节省设备的投入、投资和能源的消耗；提高产品质量、降低生产成本、有 利环境保护的目的。同时，也希望能解决坯料放置对中、平稳的问题。本实用新型的目的由以下技术方案予以实现一种轴叉类零件模锻件加工的预锻模具结构，包括水平放置轴叉类零件锻压模具 的预锻上模和预锻下模，其特征在于在轴叉类零件的外边沿，上下模的分型面位于零件上 下的对称中心面；在叉耳部分内圈的分型面，即呈U字的内圈，预锻上模向下伸出一圈，预 锻下模向下凹下相应高度的一圈。锻压模具的锻压过程有如此特点，将出坯好的坯料摆放在预锻模膛中，然后，随着 预锻上模的下行逐渐对坯料施压，坯料分别被正挤和反挤入下模和上模的型腔中。但由于 金属流动性和材料在模具中的摩擦阻力等原因，金属原料在挤压过程中容易往上充填，预 锻上模的充满情况要好于下模，这最终导致终锻成型时，上模已经充满，但下模局部还没有 充足，造成缺料，废品率提高了。因此，本实用新型在本领域中首次提出了 在轴叉类零件的 外边沿，上下模的分型面位于零件上下的对称中心面；可以保证零件的外圈可以脱模，即使 为圆形的轴也不受影响，而在叉耳部分内圈的分型面，即呈U字的内圈，预锻上模向下伸出 一圈，预锻下模向下凹下相应高度的一圈。上模的深度相对下模为深，上模在锻造过程中受 到相对下模较大的挤压力，即使上模内腔深度深也能获得较丰满、充足，表面光洁的成品， 而预锻下模由于深度变浅，即使充填力不大，也能达到在较浅的内腔中成品饱满、光洁的下 表面。本实用新型预锻模具的下模叉部开档中的模具分模面降低的部分等于上模同位 置的叉部开档分模面凸出高度，上下模具的总飞边厚度不变，只是局部范围变成呈曲面的 分模，其它地方的型腔以一个角度斜面分模圆弧过渡。进一步，设预锻上模向下伸出一圈，或曰预锻下模向下凹下一圈的高度为HM H = O. la+0. 006b其中a为叉耳部件对称平面分模一侧内腔的最大深度b为叉耳部件最小壁厚度。在以上条件下，可以锻造出上下表面均光滑、饱满、合格的产品。本实用新型的有益效果在同等用料情况下，此种模具结构更有利于金属充满型 腔，降低锻件报废率，飞边宽度更小，水平投影面积更小，降低设备吨位，模具承受载荷更 小，增加模具寿命，并且飞边小，更节省材料，节约成本。由于预锻下模向下凹下一圈，即下模中间的平块面向下凹陷一个台阶，在预锻时 将近似手榴弹的大小阶梯轴状坯料放入下模时，恰好放入该凹陷台阶面，很自然地使坯料 对中、定位，便于预锻压成形加工，该结构也解决了原先坯料摆放偏移、不稳的老大难问题。 具有了两项非常突出性的优点，如前所述，轴叉类锻件在全世界各领域应用市场极其广泛， 数量极其巨大，因此，随着本技术的应用、实施，其产生的经济价值和社会效益(大量能源 的节省)极大。
图1为轴叉类零件模锻件的结构主视图；图2为图1的左视图；图3为图1的俯视图；图4为现有技术轴叉类零件模锻件，上下预锻模配合的主视示意图；图5为现有技术轴叉类零件模锻件，上下预锻模配合的俯视示意图；图6为本实用新型轴叉类零件模锻件，上下预锻模配合的主视示意图；图7为本实用新型轴叉类零件模锻件，上下预锻模配合的俯视示意图，本图较图5 可以显示出在叉耳端头处多一根凹下的轮廓线，形成向下凹陷一个台阶面；图8为图5的A-A剖面图；图9为图7的B-B剖面图，可以看出叉耳部分内圈的分型面预锻上模向下伸出一 圈，预锻下模向下凹下相应高度的一圈。
具体实施方式
以下结合附图进一步详细说明本实用新型的结构。一种轴叉类零件模锻件加工的预锻模具结构，包括水平放置轴叉类零件锻压模具 的预锻上模和下模，在轴叉类零件的外边沿，上下模的分型面位于零件上下的对称中心面； 在叉耳部分内圈的分型面，即呈U字的内圈，预锻上模向下伸出一圈，预锻下模向下凹下相 应高度的一圈。设所述预锻上模向下伸出一圈，或曰预锻下模向下凹下一圈的高度为H则H = O. la+0. 006b其中a为叉耳部件对称平面分模一侧内腔的最大深度b为叉耳部件最小壁厚度。实施例对于汽车FB套管叉型和AK1202型的轴叉件，通过采用预锻模分型面下伸 H为2. 2毫米和5. 5毫米，集装箱船绑扎1604、1608型轴叉通过采用预锻模分型面下伸H为 3. 1毫米，仍在原有吨位的热模锻压力机设备上加工，全部消除了上表面不充足的缺陷，该 项指标合格率达到百分之百，而原先两者的合格率仅为88%至92%，操作摆放中坯料的偏 移问题也不再存在。有此可见，一个似乎不显眼的改进，取得了极其巨大的优良效果。
权利要求1.一种轴叉类零件模锻件加工的预锻模具结构，包括水平放置轴叉类零件锻压模具的 上模和下模，其特征在于在轴叉类零件的外边沿，预锻上下模的分型面位于零件上下的对 称中心面；在叉耳部分内圈的分型面，即呈U字的内圈，预锻上模向下伸出一圈，预锻下模 向下凹下相应高度的一圈。
2.根据权利要求1所述轴叉类零件模锻件加工的预锻模具结构，其特征在于所述预锻 上模向下伸出一圈，或预锻下模向下凹下一圈的高度为H则 H = O. la+0. 006b其中a为叉耳部件对称平面分模一侧内腔的最大深度 b为叉耳部件最小壁厚度。
专利摘要本实用新型涉及一种机械零件加工的模具结构，具体是涉及轴叉类模锻件加工的预锻模具结构。一种轴叉类零件模锻件加工的预锻模具结构，包括水平放置轴叉类零件锻压模具的预锻上模和预锻下模，其特征在于在轴叉类零件的外边沿，预锻上下模的分型面位于零件上下的对称中心面；在叉耳部分内圈的分型面，即呈U字的内圈，预锻上模向下伸出一圈，预锻下模向下凹下相应高度的一圈。在同等用料情况下，此种模具结构更有利于金属充满型腔，降低锻件报废率，飞边宽度更小，水平投影面积更小，降低设备吨位，模具承受载荷更小，增加模具寿命，并且飞边小，更节省材料，节约成本，也解决了原先坯料摆放偏移、不稳的问题。
文档编号B21J13/02GK201841232SQ20102050034
公开日2011年5月25日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者孙礼宾, 汪磊, 沈江, 王为先, 王以利 申请人:上海交大中京锻压有限公司