一种薄壁筒形金属零件的冷锻成型工艺的制作方法

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种薄壁筒形金属零件的冷锻成型工艺。

背景技术：

薄壁筒形金属零件是一种常见的机械零部件，其应用领域繁多。如图1所示，其示出了一种典型的薄壁筒形金属零件，其一端具有开口101，另一端为封闭的底部102，开口101一端的外壁上形成有台阶部105，底部102的内表面形成有凸台103，底部102的外表面形成有花形凹槽103，所述凸台103与所述花形凹槽103对应设置。

现有技术中，一般采用温锻和机切削相结合的方法完成上述薄壁筒形金属零件的成型。如图2所示，其具体工艺过程如下：1、首先，选择合适的棒料，经机床完成制坯，得到棒状坯料100a；2、采用温锻反挤工艺，对棒状坯料100a进行挤压，以获得杯状坯料100b，所述杯状坯料100b的外壁保留一定的余量；3、使用铣床在杯状坯料100b的底部铣出花形凹槽，得到带有花形凹槽的杯状坯料100c；4、对杯状坯料100c的底部内表面及侧壁的下部进行车削，以形成凸台及台阶部，获得薄壁筒形金属零件成品100d。

现有技术中的薄壁筒形金属零件工艺存在如下技术缺陷：1、工艺流程复杂，生产效率低下；2、车削工艺需产生大量的废料，造成了原材料的极大浪费，加大了生产成本。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种薄壁筒形金属零件的冷锻成型工艺，其技术方案如下：

一种薄壁筒形金属零件的冷锻成型工艺，其包括如下步骤：

下料：准备棒状坯料；

冷锻反挤：将棒状坯料放入具有第一预定形状的反挤模具中对所述棒状坯料进行反挤，以获得底部的外表面形成有花形凹槽、底部的内表面形成有凸台的杯状毛坯，所述杯状毛坯的侧壁保留有预定的余量；

冷锻正挤：将杯状毛坯放入具有第二预定形状的正挤模具中对所述杯状毛坯进行正挤，以获得侧壁的上部形成有台阶部的薄壁筒形金属零件成品。

在一个具体实施例中，所述下料步骤与所述冷锻反挤步骤之间还包括有如下步骤：第一次球化退火：利用退火炉对所述棒状坯料进行球化退火，以降低坯料的硬度，达到软化坯料的目的，便于后续工艺；第一次表面处理：使用抛丸清洗机对棒状坯料的表面进行抛丸清洗，以增大棒状坯料的表面积，然后对棒状坯料进行磷皂化处理，使得棒状坯料表面温润，便于后续工艺。

在一个具体实施例中，所述冷锻反挤步骤与所述冷锻正挤步骤之间还包括如下步骤：第二次球化退火：利用退火炉对所述杯状毛坯进行球化退火，以降低杯状毛坯的硬度，达到软化杯状毛坯的目的，便于后续工艺；第二次表面处理：使用抛丸清洗机对杯状毛坯的表面进行抛丸清洗，以增大杯状毛坯的表面积，然后对杯状毛坯进行磷皂化处理，使得杯状毛坯表面温润，便于后续工艺。

在一个具体实施例中，所述反挤模具包括：连接在上模座上的上冲头，所述上冲头能够随所述上模座上下移动；连接在下模座上的凹模，所述凹模内形成有模腔，所述模腔的孔径大于所述上冲头的直径；设置在所述模腔下方的下冲头，所述下冲头的上端面的中心位置设有花形凸起部；当所述上冲头随所述上模座向下移动并进入所述模腔时，所述上冲头的外壁与所述模腔的内壁保留有第一空隙，所述上冲头的下端与所述花形凸起部抵触，所述第一空隙的尺寸与所述杯状毛坯的侧壁尺寸相匹配。

在一个具体实施例中，所述正挤模具包括：连接在上模座上的上冲头，所述上冲头为嵌套式结构，其包括环状冲头及固定嵌设在所述环形冲头内的柱状冲头，所述柱状冲头的下端延伸出所述环状冲头，所述环状冲头及所述柱状冲头能随所述上模座上下移动；连接在下模座上的凹模，所述凹模内形成有模腔，所述模腔包括上下连通的上模腔及下模腔，所述上模腔的孔径与所述环状冲头的直径相匹配，所述下模腔的孔径大于所述柱状冲头的直径；设置在所述下模腔下方的下冲头；当所述环状冲头向下移动并进入所述上模腔及所述柱状冲头向下移动并进入所述下模腔时，所述环状冲头的外壁与所述上模腔的内壁相贴合，所述环状冲头的下端与所述下模腔的上端开口之间保留有第二空隙，所述柱状冲头的外壁与所述下模腔的内壁之间保留有第三空隙，其中：

所述第二空隙的尺寸与所述薄壁筒形金属零件成品的台阶部的尺寸相匹配，所述第三空隙的尺寸与所述薄壁筒形金属零件成品的侧壁尺寸相匹配。

与现有技术相比，本发明提出的薄壁筒形金属零件的冷锻成型工艺存在如下显著技术效果：只需要使用挤压工艺即能完成产品的成型，显著提升了生产效率；通过材料流动产生凸台部、台阶部，避免了废料的产生，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所述需要使用的附图进行简单描述，显而易见地，下面描述中的附图仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为一种薄壁筒形金属零件的结构示意图；

图2为图1中的薄壁筒形金属零件的坯料在现有的成型工艺中的产品形态变化图；

图3为图1中的薄壁筒形金属零件的坯料在本发明的薄壁筒形金属零件的冷锻成型工艺中的产品形态变化图；

图4为本发明提供的反挤模具的结构示意图；

图5为本发明提供的正挤模具的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图3，在一个具体实施例中，本发明提供的薄壁筒形金属零件的冷锻成型工艺包括如下步骤：

1、下料：取20CrMnTi圆钢锯切，形成棒状坯料200a。

2、第一次球化退火：利用退火炉对所述棒状坯料200a进行球化退火，以降低棒状坯料的硬度，达到软化棒状坯料的目的，便于后续工艺。

3、第一次表面处理：使用抛丸清洗机对棒状坯料200a的表面进行抛丸清洗，以增大棒状坯料的表面积，然后对棒状坯料200a进行磷皂化处理，使得棒状坯料表面温润，便于后续工艺。

3、冷锻反挤：将棒状坯料200a放入具有第一预定形状的反挤模具中对所述棒状坯料200a进行反挤，以获得底部的外表面形成有花形凹槽、底部的内表面形成有凸台的杯状毛坯200b，所述杯状毛坯200b的侧壁保留有预定的余量，以为后续的台阶部成型准备材料。

4、第二次球化退火：利用退火炉对所述杯状毛坯200b进行球化退火，以降低杯状毛坯200b的硬度，达到软化杯状毛坯200b的目的，便于后续工艺；

5、第二次表面处理：使用抛丸清洗机对杯状毛坯200b的表面进行抛丸清洗，以增大杯状毛坯200b的表面积，然后对杯状毛坯200b进行磷皂化处理，使得杯状毛坯表面温润，便于后续工艺。

6、冷锻正挤：将杯状毛坯200b放入具有第二预定形状的正挤模具中对所述杯状毛坯200b进行反挤，使得杯状毛坯200b侧壁下部的材料向上部流动，以实现台阶部的成型，获得薄壁筒形金属零件成品200c。

与现有技术相比，本发明提出的薄壁筒形金属零件的冷锻成型工艺存在如下显著技术效果：1、其只需要使用挤压工艺即能完成产品的成型，显著提升了生产效率；2、其通过材料流动产生凸台部、台阶部，避免了废料的生产，降低了生产成本。

请参考图4所示，其示出了本实施例中的冷锻反挤步骤所使用的反挤模具200的结构示意图。

所述反挤模具200包括：连接在上模座201上的上冲头202，所述上冲头202能够随所述上模座201上下移动；连接在下模座203上的凹模204，所述凹模204内形成有模腔205，所述模腔205的孔径大于所述上冲头202的直径；设置在所述模腔204下方的下冲头206，所述下冲头206的上端面的中心位置设有花形凸起部207。

当所述上冲头202随所述上模座201向下移动并进入所述模腔205时，所述上冲头202的外壁与所述模腔205的内壁保留有第一空隙，所述上冲头202的下端与所述花形凸起部207抵触。其中：所述第一空隙的尺寸与所述杯状毛坯200b的侧壁尺寸相匹配。

所述反挤模具200的反挤工作过程如下：首先将所述棒状坯料200a放置于所述模腔204内；控制所述上冲头202向下移动并进入所述模腔204内，上冲头202持续挤压所述棒状坯料200a的上端面，棒状坯料200a中间的材料开始向四周流动并缓慢流入所述上冲头202与所述模腔204之间的所述第一空隙中，侧壁逐渐成型。同时，棒状坯料200a的底部的下表面的中心位置受到花形凸起部207的持续低压，材料产生相应的流动，花形凹槽和对应的凸台逐渐成型。

反挤结束后，所述棒状坯料200a被反挤成所述杯状毛坯200b。

可见，本发明提供的反挤模具200，其通过材料流动获得底部的外表面形成有花形凹槽、底部的内表面形成有凸台的杯状毛坯200b，其提升了生产效率、降低了生产成本。

请参考图5所示，其示出了本实施例中的冷锻正挤步骤所使用的正挤模具300的结构示意图，所述正挤模具300包括：连接在上模座301上的上冲头302，所述上冲头302为嵌套式结构，其包括环状冲头302a及固定嵌设在所述环形冲头302a内的柱状冲头302b，所述柱状冲头302b的下端延伸出所述环状冲头302a；所述环状冲头302a及所述柱状冲头302b能随所述上模座301同步上下移动；连接在下模座303上的凹模304，所述凹模304内形成有模腔305，所述模腔305包括上下连通的上模腔305a及下模腔305b，所述上模腔305a的孔径与所述环状冲头302a的直径相匹配，所述下模腔305b的孔径大于所述柱状冲头302b的直径；设置在所述下模腔305b下方的下冲头306，所述下冲头306的上端面为平面结构。

当所述环状冲头302a向下移动并进入所述上模腔305a，所述柱状冲头302b向下移动并进入所述下模腔305b时，所述环状冲头302a的外壁与所述上模腔305a的内壁相贴合，所述环状冲头302a的下端与所述下模腔305b的上端开口之间保留有第二空隙；所述柱状冲头302b的外壁与所述下模腔305b的内壁之间保留有第三空隙。其中：所述第二空隙的尺寸与所述台阶部的尺寸相匹配，所述第三空隙的尺寸与所述薄壁筒形金属零件成品200c的侧壁尺寸相匹配。

所述反挤模具300的反挤工作过程如下：首先将杯状毛坯200b开口朝上放置于所述下模腔305b内；控制环状冲头302a和柱状冲头302b同步向下移动，环状冲头302向下进入上模腔305a内，柱状冲头302b向下进入所述杯状毛坯200b的内腔下并持续挤压所述杯状毛坯200b的侧壁，杯状毛坯200b侧壁上的材料向上缓慢流动并进入所述第二空隙中并逐渐充满所述第二空隙以形成台阶部，同时毛坯200b侧壁下部的厚度被不断被减薄，最终实现了薄壁筒形金属零件成品200c的成型。

可见，本发明提供的正挤模具300，其通过材料流动实现了台阶部的成型及杯状毛坯200b的侧壁减薄，从而获得薄壁筒形金属零件成品200c，其提升了生产效率、降低了生产成本。

上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。