薄壁件渐进镦锻成形模具的制作方法
【专利摘要】一种金属材料塑性成形技术领域的薄壁件渐进镦锻成形模具，包括：冲头、芯棒、反顶支撑件和凹模，其中：凹模设有上下两个连通的圆柱形空腔，反顶支撑件设置在下圆柱形空腔内且两者间隙配合，芯棒设置在上圆柱形空腔内且两者之间设有冲头，冲头与芯棒、凹模之间均为间隙配合；芯棒与反顶支撑件上下对应设置；所述的下圆柱形空腔的内径小于冲头的外径、大于芯棒外径；所述的芯棒、反顶支撑件、冲头和凹模构成封闭型腔。本实用新型通过渐进镦锻，减小了单次镦锻的坯件高度，能够有效防止板料屈曲现象的发生。
【专利说明】
薄壁件渐进镦锻成形模具
技术领域
[0001] 本实用新型涉及的是一种金属材料塑性成形领域的技术，具体是一种薄壁件渐进 镦锻成形模具。
【背景技术】
[0002] 随着汽车轻量化要求的不断提高，汽车零部件的功能不断集成，如图1所示的薄壁 齿形件及壁厚不同的复杂盘类件，其结构形状复杂度不断提高，应用也愈加广泛，因此，提 高该类零件的加工精度和生产效率具有重要意义。薄壁齿形件一般具有筒形件的基体，在 周向具有均布或局部的功能齿形，齿形的大小相对于零件的整体尺寸小得多，若采用整体 镦锻，容易产生折叠等缺陷，且成形载荷较大;若采用机加工等方式，成形效率较低。
[0003] 目前最常用的加工方法是旋压，通过旋压筒形件侧壁，从而将材料挤入凹模型腔。 但采用旋压生产工艺，除了设备成本高，技术要求较高外，同时还会伴随齿顶不平、填充不 满、表面压痕等缺陷。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型针对现有技术中工艺复杂，涉及模芯种类较多等缺陷，提出了一种薄 壁件渐进镦锻成形模具，通过渐进镦锻，减小了单次镦锻的坯件高度，能够有效防止板料屈 曲现象的发生。
[0005] 本实用新型是通过以下技术方案实现的，
[0006] 本实用新型包括:冲头、芯棒、反顶支撑件和凹模，其中：凹模设有上下两个连通的 圆柱形空腔，反顶支撑件设置在下圆柱形空腔内且两者间隙配合，芯棒设置在上圆柱形空 腔内且两者之间设有冲头，冲头与芯棒、凹模之间均为间隙配合，芯棒与反顶支撑件上下对 应设置；
[0007] 所述的下圆柱形空腔的内径小于冲头的外径、大于芯棒的外径；
[0008] 所述的芯棒、反顶支撑件、冲头和凹模构成封闭型腔。
[0009] 所述的冲头周向均布有齿牙，所述的上圆柱形空腔对应设有齿槽，齿牙与齿槽间 隙配合。
[0010] 所述的冲头和凹模分别设有各自独立的下行控制液压设备，冲头和凹模在单次镦 锻下行停止时，封闭型腔高度减小、体积保持不变。
[0011] 技术效果
[0012] 与现有技术相比，本实用新型中采用了冲头和凹模两个主动元件，通过对下行速 度的调节以及下行位置的控制，将整体镦锻分解为小区域镦锻的渐进累积，在此过程中无 需更换冲头和凹模，减小了单次镦锻的坯件高度，能够防止镦锻过程发生屈曲、填充不满等 缺陷，实现无缺陷镦锻。
【附图说明】
[0013] 图1为典型壁厚差零件及薄壁齿形件示意图；
[0014] 图2为本实用新型中装置结构示意图；
[0015] 图中：（a)为主视图，（b)为俯视图；
[0016] 图3为本实用新型中凹模结构示意图；
[0017] 图中：（a)为俯视图，（b)为剖面图；
[0018] 图4为本实用新型中环齿冲头结构示意图；
[0019] 图中：（a)为俯视图，（b)为剖面图；
[0020] 图5为本实用新型中成形方法流程图；
[0021 ]图中：（a)为初始状态图，（b)为成形状态图，（c)为终止状态图；
[0022]图6为薄壁外齿件某一齿牙镦锻前后的变化图；
[0023]图中：（a)和(c)为镦锻前的结构图，（b)和(d)为镦锻后的结构图；
[0024] 图7为薄壁外齿件成形效果对比图；
[0025] 图中：（a)为坯料示意图，（b) -步镦锻成形效果图，（c)渐进镦锻成形效果图
[0026] 图中：环齿冲头1、芯棒2、坯件3、反顶支撑件4、凹模5、封闭型腔31、环齿空腔51、圆 柱形空腔52。
【具体实施方式】
[0027] 下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限 于下述的实施例。
[0028] 实施例1
[0029] 如图2和图3所示，本实施例涉及一种薄壁外齿件渐进镦锻成形模具，包括:环齿冲 头1、芯棒2、反顶支撑件4和凹模5,其中：凹模5的上部设有环齿空腔51，下部设有圆柱形空 腔52,环齿空腔51与圆柱形空腔52连通，反顶支撑件4设置在圆柱形空腔52内且两者间隙配 合，芯棒2设置在环齿空腔51内且两者之间设有环齿冲头1，环齿冲头1与芯棒2、凹模5之间 均为间隙配合，芯棒2与反顶支撑件4上下对应设置；
[0030] 所述的圆柱形空腔52的内径小于环齿冲头1的外径、大于芯棒2的外径；
[0031]所述的芯棒2、反顶支撑件4、环齿冲头1和凹模5构成封闭型腔31。
[0032]如图3和图4所示，所述的环齿冲头1周向均布有齿牙，所述的环齿空腔51对应设有 齿槽，齿牙与齿槽间隙配合。
[0033]所述的环齿冲头1和凹模5分别设有各自独立的液压设备来实现下行速度与下行 位置的控制;环齿冲头1和凹模5在单次镦锻下行停止时，封闭型腔31高度减小、体积保持不 变。
[0034] 所述的芯棒2用于定位和支撑，防止坯件3镦锻过程中，因为环齿冲头1和凹模5的 下行出现失稳的情况。
[0035] 所述的反顶支撑件4支撑坯件3,防止坯料外流。
[0036] 如图5所示，本实施例涉及一种薄壁外齿件渐进镦锻的成形方法，首先根据需成形 薄壁外齿件的尺寸拉深坯料得到坯件3，并将坯件3置于圆柱形空腔52中，坯件3开口方向朝 着环齿空腔51;然后反顶支撑件4上推坯件3至坯件3顶部与环齿空腔51底部齐平;接着将芯 棒2从环形空腔52顶部下压至坯件3底部，在芯棒2与环齿空腔51之间压入环齿冲头1至环齿 空腔51底部，将坯件3固定于封闭型腔31内；最后保持芯棒2与反顶支撑件4之间的间距不 变，控制环齿冲头1与凹模5以不同的速度下行对坯件3进行渐进镦锻，在坯件3底部与环齿 空腔51底部齐平时，完成镦锻，得到薄壁外齿件。
[0037]所述封闭型腔31和坯件3在渐进镦锻中单次镦锻下行停止时两者体积相等。
[0038] 如图6所示，所述的薄壁外齿件单个齿形横截面积为Si、高度为h，单个齿形对应的 坯件侧壁的横截面积为So、高度为Ιο，Ιο X So = Si X Iu
[0039] 所述的环齿冲头1的下行速度为VQ、下行位移量为I〇-I1;凹模5的下行速度为V1，下 行位移量为1〇;二者均为匀速下行
；避免出现凹模5下行过快、环齿冲头1下行 过慢，封闭型腔31的体积大于坯件3的体积，造成齿形填充不满、折叠等缺陷；或者凹模5下 行过慢、环齿冲头1下行过快，坯件3的体积大于封闭型腔31的体积，造成载荷突然增大，损 坏压力机或引起模具胀裂等问题。
[0040] 如图7所示，对(a)中筒形件坯料进行侧壁镦锻，如采用传统方式，一步镦锻成形， 则会出现(b)中的折叠、屈曲和齿高处填充不满等缺陷，如采用本实用新型所述的渐进镦锻 成形，则可有效避免折叠、屈曲等缺陷，同时，齿形填充率得到很大提高。
[0041 ]本实用新型既适用于薄壁外齿件的镦锻成形，同时也适用于大型空腔壳体零件的 侧壁增厚，根据零件外形选择具有相应结构的冲头与凹模即可。
【主权项】
1. 一种薄壁件渐进镦锻成形模具，其特征在于，包括:冲头、芯棒、反顶支撑件和凹模， 其中：凹模设有上下两个连通的圆柱形空腔，反顶支撑件设置在下圆柱形空腔内且两者间 隙配合，芯棒设置在上圆柱形空腔内且两者之间设有冲头，冲头与芯棒、凹模之间均为间隙 配合;芯棒与反顶支撑件上下对应设置，芯棒、反顶支撑件、冲头和凹模构成封闭型腔。2. 根据权利要求1所述的薄壁件渐进镦锻成形模具，其特征是，所述的下圆柱形空腔的 内径小于冲头的外径、大于芯棒的外径。3. 根据权利要求1所述的薄壁件渐进镦锻成形模具，其特征是，所述的冲头和凹模分别 设有各自独立的下行控制液压设备，冲头和凹模在单次镦锻下行停止时，封闭型腔高度减 小、体积保持不变。4. 根据权利要求1所述的薄壁件渐进镦锻成形模具，其特征是，所述的冲头周向均布有 齿牙，所述的上圆柱形空腔对应设有齿槽，齿牙与齿槽间隙配合。
【文档编号】B21K1/30GK205702277SQ201620586217
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】庄新村, 朱圣法, 赵震
【申请人】上海交通大学