发动机连杆粉末锻造的方法
【专利摘要】本发明提供了一种发动机连杆粉末锻造的方法，所述方法包括：步骤1：制作相似形粉末预制坯；步骤2：锻造所述预制坯。本发明提供一种发动机连杆的粉末锻造方法，通过采用金属粉末作为原材料，以及合理制作预制坯，提高了发动机连杆的锻造精度，同时提高了原材料的利用率，并减少了锻造时产生的能量消耗。
【专利说明】发动机连杆粉末锻造的方法【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机连杆的制作领域，具体涉及一种发动机连杆粉末锻造的方法。【背景技术】[0002]连杆是汽车发动机中受交变应力极大的零件，要求高强度、高精度，图1为一典型连杆锻件图，传统汽车用连杆一般均用高强度钢锻造而成，首先将切好的原料经中频感应加热炉加热至锻造温度，再在压辊锻机上多道辊压成两头为球形，中段为圆杆状的毛坯，再在锻压机上预锻，最后在终锻模内终锻成形，图2为典型钢锻连杆的锻造示意图，如图2所示，由于是在在上下两个开式模块:上模2.1和下模2.3中终锻成型，此时多余金属沿中间水平模面周边溢出形成飞边2.7，而大孔中间留有连皮2.6，小孔往往锻不出来而形成盲孔2.4。飞边2.7与连皮2.6待以后切除，盲孔2.4靠机加工切除，因此浪费的金属材料大于总重50%，而且锻件2.2周边均留有模锻斜度2.5增加了锻件重量。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供了一种发动机连杆粉末锻造的方法，通过采用金属粉末作为原材料，以及合理制作预制坯，提高了发动机连杆的锻造精度，同时提高了原材料的利用率，并减少了锻造时产生的能量消耗。
[0004]本发明提供的一种发动机连杆的粉末锻造方法，包括:
[0005]步骤1:制作相似形粉末预制坯；
[0006]步骤2:锻造所述预制坯。
[0007]所述步骤I包括:
[0008]步骤1.1:确定相似形预制坯的式样和尺寸；
[0009]步骤1.2:根据步骤1.1确定的相似形预制坯的式样和尺寸，确定并制作相似形预制坯模具；
[0010]步骤1.3:向相似形预制坯模具内装粉；
[0011]步骤1.4:压制和脱模，得到相似形粉末预制坯。
[0012]所述步骤1.1包括:
[0013]步骤1.1.1:将待制作的发动机连杆的几何形状分解成多个几何体；
[0014]步骤1.1.2:基于所述多个几何体确定相似形预制坯:相似形预制坯的两端的中心距与待制作的发动机连杆两端的中心距相同；所述相似形预制坯的高度高于待制作的发动机连杆的高度；所述相似形预制坯的外缘尺寸小于待制作的发动机连杆的外缘尺寸；所述相似形预制坯的内缘尺寸大于待制作的发动机连杆的内缘尺寸。
[0015]所述步骤1.2包括:
[0016]步骤1.2.1:确定相似形预制坯模具的凹模型腔尺寸:所述凹模型腔尺寸与步骤
1.1确定的相似形预制坯的水平投影尺寸相同；
[0017]步骤1.2.2:确定相似形预制坯模具各部分模冲的水平截面尺寸:所述各部分模冲的水平截面尺寸与步骤1.1确定的相似形预制坯的水平投影尺寸相同；
[0018]步骤1.2.3:根据预制坯的密度和原料粉的松装比或者根据设定密度，确定相似形预制坯模具的装粉高度；
[0019]步骤1.2.4:制作相似形预制坯模具。
[0020]所述步骤2包括:
[0021]步骤2.1:确定锻件式样和尺寸；
[0022]步骤2.2:根据步骤2.1确定的锻件的式样和尺寸，确定并制作闭式锻模；
[0023]步骤2.3:加热预制坯并放入闭式锻模内模，闭式锻模的上模下压将预制坯锻压至充满闭式锻模的模腔并致密，然后退回上模；
[0024]步骤2.4:从闭式锻模的凹模内顶出闭式锻模的下模，从而完成锻造成型。
[0025]所述步骤2.1确定的锻件的两端中心孔距与待制作的发动机连杆两端的中心距相同；所述锻件的高度与待制作的发动机连杆的高度相同；所述锻件的外周边壁部分为直壁；所述锻件两端的内孔壁带有斜度。
[0026]所述步骤2.2包括:
[0027]步骤2.2.1:确定闭式锻模的凹模内腔尺寸:所述闭式锻模的凹模内腔尺寸与步骤2.1确定的锻件的外形投影尺寸相同，且凹模内腔的腔壁为直壁；
[0028]步骤2.2.2:确定闭式锻模的大芯棒和小芯棒:所述大芯棒的外径与步骤2.1确定的锻件的大孔内径相同；所述小芯棒的外径与步骤2.1确定的锻件的小孔内径相同；高度方向均带适当的脱模斜度。
[0029]由上述技术方案可知，本发明提供的一种发动机连杆粉末锻造的方法，通过对预制坯模具采用相似形设计，使得预制坯成形后与传统锻件相比两头中心孔距不变，各部分高度方向高度增高，而周边部分外缘尺寸缩减，内缘尺寸增大，保证成形后的预制坯可以顺利进入闭式锻模内锻造成形；此外，预制坯设计时基本遵循单位长度与锻件相应部位质量相等的原则，并根据所设计预制坯的密度进行相应尺寸的设计，可保证预制坯锻造时各部位密度均匀。预制坯设计为与锻件相似形状，中心孔距与锻件相同，仅周边有均匀的间隙，保证入模后定位准确，不致产生折叠、充不满等缺陷。闭式模锻保证了锻件不出飞边，无冲孔连皮或盲孔，不仅节约大量金属而且模具寿命大大提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为典型连杆锻件图；
[0031]图2为典型钢锻连杆的锻造示意图；
[0032]图3a为待制作的发动机连杆的几何形状分解示意图；
[0033]图3b为待制作的发动机连杆的几何形状分解俯视图；
[0034]图4为采用本发明方法确定的模具中轴线纵向中心截面处装粉高度的示意图；
[0035]图5a为采用本发明方法制作的相似形粉末预制坯的结构示意图；
[0036]图5b为采用本发明方法制作的相似形粉末预制坯的结构俯视图；
[0037]图6为采用本发明方法确定的锻件结构示意图；
[0038]图7为采用本发明方法制作的闭式锻模的结构示意图。【具体实施方式】
[0039]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行进一步的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]本发明提供的一种发动机连杆粉末锻造的方法，包括:
[0041]步骤1:制作相似形粉末预制坯；
[0042]其中，所述步骤I包括:
[0043]步骤1.1:确定相似形预制坯的式样和尺寸；
[0044]其中，所述步骤1.1包括:
[0045]步骤1.1.1:将待制作的发动机连杆的几何形状分解成多个几何体；
[0046]为保证粉末预制坯的成形，首先将待制作的发动机连杆的几何形状分解为粉末易于成形的多个几何体。图3a、图3b给出了待制作的发动机连杆的几何形状分解示意图，如图3a、图3b所示，沿长度方向可分为五个基本等高的几何体组合:大端加强台3.1 ;大端圆环体3.2 ;大小端连接平台并接杆部3.3 ;杆部凹槽部3.4 ;小端圆环体3.5.各几何体间连接的过渡部分暂不考虑，待锻造时成形。
[0047]步骤1.1.2:基于所述多个几何体确定相似形预制坯:相似形预制坯的两端的中心距与待制作的发动机连杆两端的中心距相同；所述相似形预制坯的高度高于待制作的发动机连杆的高度；所述相似形预制坯的外缘尺寸小于待制作的发动机连杆的外缘尺寸；所述相似形预制坯的内缘尺寸大于待制作的发动机连杆的内缘尺寸。
[0048]步骤1.2:根据步骤1.1确定的相似形预制坯的式样和尺寸，确定并制作相似形预制坯模具；
[0049]其中，所述步骤1.2包括:
[0050]步骤1.2.1:确定相似形预制坯模具的凹模型腔尺寸:所述凹模型腔尺寸与步骤
1.1确定的相似形预制坯的水平投影尺寸相同；
[0051]步骤1.2.2:确定相似形预制坯模具各部分模冲的水平截面尺寸:所述各部分模冲的水平截面尺寸与步骤1.1确定的相似形预制坯的水平投影尺寸相同。凹模内运动的各上下模冲(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5)的水平投影尺寸如图5a所示可折合成预制坯最终的水平投影轮廓；
[0052]步骤1.2.3:根据预制坯的密度和原料粉的松装比或者根据设定密度，确定相似形预制坯模具的装粉高度；
[0053]图4为模具中轴线纵向中心截面处装粉高度的示意图，图中4.1?4.5分别为对应图5a、图5b预制还的各下段模冲。
[0054]步骤1.2.4:制作相似形预制坯模具。
[0055]步骤1.3:向相似形预制坯模具内装粉；
[0056]步骤1.4:压制和脱模，得到相似形粉末预制坯。
[0057]为使装粉后顺利压制和脱模，上模冲下压后迫使阴模浮动并迫使下模冲动作至机器止动位置即压制成所要的粉末预制坯。最后上模冲上升回位后，所有下模冲平行上顶将压坯顶至凹模上平面，即可取下工件完成压制工艺全过程。[0058]图5a、图5b为采用本发明方法制作的相似形粉末预制坯的结构示意图；如图5a、图5b所示，相似形粉末预制坯包括:大端加强台5.1 ;大端圆环体5.2 ;大小端连接平台接杆部5.3 ;杆部凹槽部5.4 ;小端圆环体5.5。各几何体间连接的过渡部分暂不考虑，待锻造时成形。除部分过渡圆弧外均与锻件几何体相似，以保证锻造时各部分主要以镦粗方式充满型腔并提高密度，而沿轴线方向流动很少，这样金属成形饱满、流动均匀，不易出现折叠、充不满等缺陷，同时最大程度的保证各部位密度均匀、性能一致。设计时基本遵循单位长度与锻件质量相等的原则，并根据所设计预制坯的密度进行相应尺寸的设计。
[0059]步骤2:锻造所述预制坯。
[0060]其中，所述步骤2包括:
[0061]步骤2.1:确定锻件式样和尺寸；
[0062]其中，所述步骤2.1确定的锻件的两端中心孔距与待制作的发动机连杆两端的中心距相同；所述锻件的高度与待制作的发动机连杆的高度相同；所述锻件的外周边壁部分为直壁；所述锻件两端的内孔壁带有斜度。图6为采用本发明方法确定的锻件结构示意图。
[0063]步骤2.2:根据步骤2.1确定的锻件的式样和尺寸，确定并制作闭式锻模；
[0064]其中，所述步骤2.2包括:
[0065]步骤2.2.1:确定闭式锻模的凹模内腔尺寸:所述闭式锻模的凹模内腔尺寸与步骤2.1确定的锻件的外形投影尺寸相同，且凹模内腔的腔壁为直壁；
[0066]步骤2.2.2:确定闭式锻模的大芯棒和小芯棒:所述大芯棒的外径与步骤2.1确定的锻件的大孔内径相同；所述小芯棒的外径与步骤2.1确定的锻件的小孔内径相同；高度方向均带适当的脱模斜度。
[0067]图7为采用本发明方法制作的闭式锻模的结构示意图。如图7所示，闭式锻模包括:上模套筒7.1 ;大芯棒7.2 ;上压头7.3 ;小芯棒7.4 ;上小套筒7.5 ；
[0068]整体凹模7.6 ;下模套筒7.7 ;下压头7.8。
[0069]步骤2.3:加热预制坯并放入闭式锻模内模7.6，闭式锻模的上模下压将预制坯锻压至充满闭式锻模的模腔并致密，然后退回上模；
[0070]步骤2.4:从闭式锻模的凹模7.6内顶出闭式锻模的下模，下模零件包括下模套筒
7.7，下压头7.8及锻件，从而完成锻造成型。
[0071]由上述技术方案可知，本发明提供的一种发动机连杆粉末锻造的方法，通过对预制坯模具采用相似形设计，使得预制坯成形后与传统锻件相比两头中心孔距不变，各部分高度方向高度增高，而周边部分外缘尺寸缩减，内缘尺寸增大，保证成形后的预制坯可以顺利进入闭式锻模内锻造成形；此外，预制坯设计时基本遵循单位长度与锻件相应部位质量相等的原则，并根据所设计预制坯的密度进行相应尺寸的设计，可保证预制坯锻造时各部位密度均匀。预制坯设计为与锻件相似形状，中心孔距与锻件相同，仅周边有均匀的间隙，保证入模后定位准确，不致产生折叠、充不满等缺陷。闭式模锻保证了锻件不出飞边，无冲孔连皮或盲孔，不仅节约大量金属而且模具寿命大大提高。
[0072]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精o Irri τη)-1-ι I 八 1.1.
【权利要求】
1.一种发动机连杆粉末锻造的方法，其特征在于，所述方法包括: 步骤1:制作相似形粉末预制坯； 步骤2:锻造所述预制坯。
2.根据权利要求1所述的发动机连杆粉末锻造的方法，其特征在于，所述步骤I包括: 步骤1.1:确定相似形预制坯的式样和尺寸； 步骤1.2:根据步骤1.1确定的相似形预制坯的式样和尺寸，确定并制作相似形预制坯丰吴具； 步骤1.3:向相似形预制坯模具内装粉； 步骤1.4:压制和脱模，得到相似形粉末预制坯。
3.根据权利要求2所述的发动机连杆的锻造方法，其特征在于，所述步骤1.1包括: 步骤1.1.1:将待制作的发动机连杆的几何形状分解成多个几何体； 步骤1.1.2:基于所述多个几何体确定相似形预制坯:相似形预制坯的两端的中心距与待制作的发动机连杆两端的中心距相同；所述相似形预制坯的高度高于待制作的发动机连杆的高度；所述相似形预制坯的外缘尺寸小于待制作的发动机连杆的外缘尺寸；所述相似形预制坯的内缘尺寸大于待制作的发动机连杆的内缘尺寸。
4.根据权利要求2或3所述的发动机连杆粉末锻造的方法，其特征在于，所述步骤1.2包括: 步骤1.2.1:确定相似形预制坯模具的凹模型腔尺寸:所述凹模型腔尺寸与步骤1.1确定的相似形预制坯的水平投影尺寸相同； 步骤1.2.2:确定相似形预制坯模具各部分模冲的水平截面尺寸:所述各部分模冲的水平截面尺寸与步骤1.1确定的相似形预制坯的水平投影尺寸相同； 步骤1.2.3:根据预制坯的密度和原料粉的松装比或者根据设定密度，确定相似形预制坯模具的装粉高度； 步骤1.2.4:制作相似形预制坯模具。
5.根据权利要求1所述的发动机连杆的粉末锻造方法，其特征在于，所述步骤2包括: 步骤2.1:确定锻件式样和尺寸； 步骤2.2:根据步骤2.1确定的锻件的式样和尺寸，确定并制作闭式锻模； 步骤2.3:加热预制坯并且放入闭式锻模内，闭式锻模的上模下压将预制坯锻压至充满闭式锻模的模腔并致密，然后退回上模； 步骤2.4:从闭式锻模的凹模内用下压头顶出锻造成的粉锻件，从而完成锻造成型。
6.根据权利要求5所述的发动机连杆的粉末锻造方法，其特征在于，所述步骤2.1确定的锻件的两端中心孔距与待制作的发动机连杆两端的中心距相同；所述锻件的高度与待制作的发动机连杆的高度相同；所述锻件的外周边壁部分为直壁；所述锻件两端的内孔壁带有斜度。
7.根据权利要求5或6所述的发动机连杆的粉末锻造方法，其特征在于，所述步骤2.2包括: 步骤2.2.1:确定闭式锻模的凹模内腔尺寸:所述闭式锻模的凹模内腔尺寸与步骤2.1确定的锻件的外形投影尺寸相同，且凹模内腔的腔壁为直壁； 步骤2.2.2:确定闭式锻模的大芯棒和小芯棒:所述大芯棒的外径与步骤2.1确定的锻件的大孔内径相同；所述小芯棒的外径与步骤2.1确定的锻件的小孔内径相同；高度方向均带适当的脱模斜度 。
【文档编号】B21J5/02GK103521669SQ201310481757
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】李森蓉, 杨雪峰, 石勇, 李念辛, 赵少杰, 刘晓红, 段建鑫, 刘振华, 肖香普 申请人:武汉桂坤科技有限公司, 玉溪大红山矿业有限公司, 山东莱芜金华辰粉末冶金制品有限公司