专利名称：平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种曲轴模具，特别涉及一种曲轴终锻前的滚挤制坯模具。
背景技术：
曲轴是内燃机的关键零部件，其结构形状、工作过程、受力情况都相当复杂，对发 动机的总体尺寸、重量、可靠性及制造成本都有很大影响。在锻造曲轴的过程中，由于多方 面的原因，很容易产生充不满、裂纹、折叠等缺陷，这些缺陷的产生会导致曲轴报废，而曲轴 造价比较高，由于缺陷而导致报废将造成很大的经济损失。由于曲轴在模锻中属大变形锻 件，为了使材料在终锻时能够充满模膛，而且使最终成形过程中金属流动顺畅而无折叠缺 陷，必须对材料进行制坯工步，长轴类锻件制坯工步的作用是改变原毛坯的形状，合理的分 配坯料，以适应锻件横截面形状的要求，使金属能直接通过终锻而较好的充满模膛。制坯工 步对于提高材料利用率具有极其重要的意义，它可以极大的减少飞边的尺寸，获得理想的 经济效益。另外一个好的制坯模具，成形出来的坯件确保了直接终锻无缺陷且所需载荷不 会太大，可以将正常的制坯一预锻一终锻工序，减少为制坯一终锻两个工序。现有的终锻前 的滚挤制坯模具，由于制得坯料的横截面的最大直径处没有对应终锻锻造模具的最深处， 因此导致在终锻过程中不能取得很好的成形效果，填充度差、容易产生裂纹、折叠等缺陷。针对上述不足，需提供一种形状和尺寸合理分布的滚挤制坯模具，使得通过该模 具滚挤制坯得到的毛坯能够合理分配坯料，适应终锻过程中对锻件横截面形状的要求，不 必经过预锻就能使金属直接通过终锻而较好的填充满模膛，极大的减少飞边的尺寸，有效 提高材料利用率，节约了制作工艺，获得理想的经济效益；同时防止产生裂纹、折叠等缺陷。
发明内容有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种形状和尺寸合理分布的滚挤制坯模具， 使得通过该模具滚挤制坯的到的毛坯能够合理分配坯料，适应终锻过程中对锻件横截面形 状的要求，不必经过预锻就能使金属直接通过终锻而较好的填充满模膛，极大的减少飞边 的尺寸，有效提高材料利用率，获得理想的经济效益；同时防止产生裂纹、折叠等缺陷。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种平面分模曲轴终锻前 的滚挤制坯模具，包括上模和下模，上模和下模共同围成模膛，所述模膛沿垂直于模膛轴 线方向的截面为椭圆形，椭圆长轴位于模口所在的平面上且与模膛轴线垂直，长轴为短轴 的1.5倍，上模或下模上沿模膛的轴线且垂直于模口平面的截面上的内模面由直线段I、 圆弧段I、圆弧段II、圆弧段III、圆弧段IV、圆弧段V、圆弧段VI、圆弧段通、圆弧段VDI和圆弧 段IX依次外切连接而成；其中，圆弧段I、圆弧段II、圆弧段III、圆弧段IV、圆弧段V、圆弧段 VI、圆弧段ΥΠ、圆弧段VDI和圆弧段IX的半径依次分别为48mm、34mm、80mm、96mm、14mm、96mm、 80mm,34mm和74mm ；各线段之间沿模膛的轴线距离分别为AB46mm，BC=55mm, CD=58mm, DE =104mm, EF=35mm, FG=Ilmm, GH=44mm, HI=90mm, IJ=51mm, JQ=26mm。进一步，所述直线段I与模膛轴线之间的夹角为45° ；[0007]进一步，所述上模或下模上沿模膛的轴线且垂直于模口平面的截面上的内模面上 的圆弧段IX的尾端还连接有直线段II，直线段与模膛轴线之间的夹角为45° ；进一步，所述内模面的粗糙度Ra ( 0. 8um ；进一步，所述上模和下模的模口均倒圆角。本实用新型的有益效果本实用新型的平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具，首 先采用三维造型手段得到终锻件模型，之后剖切一系列横截面在三维造型软件中计算截面 积，根据经验公式初步换算出型膛的尺寸及初始下料的棒坯尺寸，最后经过CAE软件对成 形过程数值模拟，通过模拟分析来改进制坯模膛以消除成形过程中的折叠、充不满等缺陷。 由于本实用新型的制坯滚挤模具具有与终锻模具相匹配的结构和形状，使得滚挤坯料分配 更加合理，适应终锻过程中对锻件横截面形状的要求，不必经过预锻就能使金属直接通过 终锻而较好的填充满模膛，极大的减少飞边的尺寸，有效提高材料利用率，获得理想的经济 效益；同时防止产生裂纹、折叠等缺陷，成品合格率较高。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述
图1为本实用新型合模时的结构剖视图；图2为下模的俯视图；图3为
图1中的A-A向截面(旋转)视图。
具体实施方式
图1为本实用新型合模时的结构剖视图，图2为下模的俯视图，图3为
图1中 的A-A向截面(旋转)视图。如图所示本实用新型的平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具， 包括上模1和下模2，上模1和下模2共同围成模膛3，所述模膛3沿垂直于模膛轴线方向的 截面为椭圆形，椭圆长轴位于模口所在的平面上且与模膛轴线垂直，长轴为短轴的1.5倍， 上模1或下模2上沿模膛3的轴线且垂直于模口平面的截面上的内模面由直线段I 4、圆 弧段I 5、圆弧段II 6、圆弧段III 7、圆弧段IV 8、圆弧段V 9、圆弧段VI 10、圆弧段ΥΠ 11、圆弧 段VDI12和圆弧段IX 13依次外切连接而成；其中，圆弧段I 5、圆弧段II 6、圆弧段III 7、圆弧 段IV 8、圆弧段V 9、圆弧段VI 10、圆弧段ΥΠ 11、圆弧段VDI12和圆弧段IX 13的半径依次分别 为48mm、34mm、80mm、96mm、14mm、96mm、80mm、34mm和74mm ；各线段之间沿模膛的轴线距离 分别为AB=26mm, BC=55mm, CD=58mm, DE=104mm, EF=35mm,FG=Ilmm, GH=44mm, HI=90mm, IJ=51mm, JQ=26mm。本实用新型的模具的设计方法是 首先三维造型出终锻件模型，之后剖切一系列横截面在三维造型软件中计算截面积，根据 经验公式初步换算出型膛的尺寸及初始下料的棒坯尺寸，最后经过CAE软件对成形过程数 值模拟，通过模拟分析来改进制坯模膛以消除成形过程中的折叠、充不满等缺陷。采用本方 法得到的终锻前滚挤制坯模具，与现有的滚挤制坯模具相比，由于增加终锻模具最深截面 处所对应的滚挤模膛高度尺寸，从而增加模膛的聚料效果；滚挤坯料分配更加合理，适应终 锻过程中对锻件横截面形状的要求，不必经过预锻就能使金属直接通过终锻而较好的填充 满模膛，极大的减少飞边的尺寸，有效提高材料利用率，获得理想的经济效益；同时防止产 生裂纹、折叠等缺陷，成品合格率较高。[0017]本实施例中，所述直线段I 4与模膛轴线之间的夹角为45°。采用45°设计的结 构，使得所得滚挤模具的口部夹持料方便，便于操作，提高工作效率。本实施例中，所述上模1或下模2上沿模膛3的轴线且垂直于模口平面的截面上 的内模面上的圆弧段IX 13的尾端还连接有直线段II 14，直线段14与模膛轴线之间的夹角 为45°。该结构能够使合模后在模膛的尾端产生一定空隙，能够容纳轴线延展出来的坯料， 使得坯料在模具中运动更加顺畅，有利于坯料的成形。本实施例中，所述内模面的粗糙度Ra为0. Sum。保证合理的表面粗糙度，有利于后 续终锻以及最终的打磨等工序，为后续工序打好制造基础，总体上节约了曲轴的成形时间。 本实施例中，所述上模1和下模2的模口均倒圆角，防止模口棱角对坯料划伤，同时也防止 对操作工人造成伤害。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具，包括上模(1)和下模(2)，合模时上模 (1)和下模(2)共同围成模膛(3)，其特征在于所述模膛(3)沿垂直于模膛轴线方向的截面 为椭圆形，椭圆长轴位于模口所在的平面上且与模膛轴线垂直，长轴为短轴的1.5倍，上模 (1)或下模(2)上沿模膛(3)的轴线且垂直于模口平面的截面上的内模面由直线段I (4)、 圆弧段I (5)、圆弧段II (6)、圆弧段111(7)、圆弧段IV(8)、圆弧段乂(9)、圆弧段/1(10)、圆 弧段ΥΠ (11)、圆弧段VDK12)和圆弧段IX (13)依次外切连接而成；其中，圆弧段I (5)、圆弧 段II (6)、圆弧段111(7)、圆弧段IV (8)、圆弧段V (9)、圆弧段VI (10)、圆弧段ΥΠ (11)、圆弧 段VDK12)和圆弧段ΙΧ(13)的半径依次分别为48mm、34mm、80mm、96mm、14mm、96mm、80mm、 34mm和74mm ；各线段端点之间沿模膛的轴线距离分别为AB=26mm，BC=55mm, CD=58mm, DE= 104mm, EF=35mm,FG=Ilmm, GH=44mm, HI=90mm, IJ=51mm, JQ=26mm。
2.根据权利要求1所述的平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具，其特征在于所述直 线段I (4)与模膛轴线之间的夹角为45°。
3.根据权利要求2所述的平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具，其特征在于所述上 模(1)或下模(2)上沿模膛(3)的轴线且垂直于模口平面的截面上的内模面上的圆弧段IX (13)的尾端还连接有直线段II (14)，直线段(14)与模膛轴线之间的夹角为45°。
4.根据权利要求3所述的平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具，其特征在于所述内 模面的粗糙度Ra ( 0. 8um。
5.根据权利要求4所述的平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具，其特征在于所述上 模(1)和下模(2)的模口均倒圆角。
专利摘要本实用新型公开了一种平面分模曲轴终锻前的滚挤制坯模具，包括上模和下模，上模和下模共同围成模膛，所述模膛沿垂直于模膛轴线方向的截面为椭圆形，椭圆长轴位于模口所在的平面上且与模膛轴线垂直，长轴为短轴的1.5倍，上模或下模上沿模膛的轴线且垂直于模口平面的截面上的内模面由直线段Ⅰ和多段圆弧段依次外切连接而成；由于本实用新型的制坯滚挤模具具有与终锻模具相适形的结构和形状，使得滚挤坯料分配更加合理，适应终锻过程中对锻件横截面形状的要求，不必经过预锻就能使金属直接通过终锻而较好的填充满模膛，极大的减少飞边的尺寸，有效提高材料利用率，获得理想的经济效益；同时防止产生裂纹、折叠等缺陷，成品合格率较高。
文档编号B21C25/02GK201913125SQ20102063115
公开日2011年8月3日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者周杰, 权国政, 王凤彪, 王阳, 陈涛 申请人:重庆大学