本实用新型涉及一种非平面曲轴锻件的锻造模具，特别是一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具，属于曲轴锻件的锻造模具技术领域。
背景技术：
曲轴是发动机中的关键部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他机件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
众所周知（参见图1至图4），曲轴（曲轴锻件1）包括前端轴11、主轴颈12、连杆轴颈13、曲柄壁14、平衡块15、后端轴16。对于曲柄壁14与平衡块15而言，曲柄壁14用于连接主轴颈12与连杆轴13，平衡块15用于平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。一个连杆轴颈13和它两端的曲柄壁14及主轴颈12构成一个曲拐。
曲轴分为平面曲轴和非平面曲轴，两者的主要区别在于曲轴的连杆轴颈的相位角ω不同，该相位角ω是指：从曲轴的轴线方向上看，相邻的连杆轴颈（或者说曲拐）之间的夹角。平面曲轴（或者叫一字曲轴）的连杆轴颈的相位角ω为180°。非平面曲轴的连杆轴颈的相位角ω不等于180°；比如十字曲轴（或者叫90度曲轴），十字曲轴的连杆轴颈的相位角ω为90°；当然，根据设计需求，曲轴的连杆轴颈的相位角ω也可以为120°（即120度曲轴）。对于曲轴的制造，常采用锻造模具锻造曲轴锻件 。
现有技术中，对于非平面曲轴锻造方法通常是：锻造为平面曲轴后，在高温状态下采用扭拐机来扭拐为非平面曲轴，以使曲轴的连杆轴颈的相位角ω满足设计要求（比如扭拐为相位角ω为90°的十字曲轴）。该方法不足之处在于：①增加一台扭拐机,其设备极其昂贵, 制造成本高，生产制造需增加扭拐工序，②扭拐工序会破坏产品金属流线,造成曲轴产品力学性能,抗疲劳性能下降。
技术实现要素：
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具，本实用新型无须进行扭拐工序，能够直接锻造出非平面曲轴锻件。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具，包括上模和下模，上模的底部设置有终锻上模膛和多个预锻上模膛；下模的顶部设置有终锻下模膛和多个预锻下模膛，所述预锻下模膛与预锻上模膛的个数相同、且一一相对应；上模与下模合模后，所述终锻上模膛与终锻下模膛形成终锻模膛，各个预锻上模膛与对应的预锻下模膛形成多个预锻模膛；各个预锻模膛的轮廓逐渐接近于终锻模膛的轮廓，依次通过各个预锻模膛与终锻模膛，可实现将原坯料从各个曲轴预锻件逐步变形锻造为曲轴终锻件。
采用本实用新型的多模膛锻造模具锻造非平面曲轴锻件时，依次通过各个预锻模膛以及终锻模膛来锻造待锻造的原坯料，使得原坯料从各个曲轴预锻件逐步变形为曲轴终锻件。明显的，各个预锻模膛与对应的各个曲轴预锻件相适配，终锻模膛与曲轴终锻件相适配。
本实用新型的一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具,所述预锻模膛有2个，分别为第一预锻模膛和第二预锻模膛，且第二预锻模膛的轮廓更接近于终锻模膛的轮廓。即，预锻上模膛有2个，分别为第一预锻上模膛和第二预锻上模膛；预锻下模膛有2个，分别为第一预锻下模膛和第二预锻下模膛。上模与下模合模后，第一预锻上模膛与第一预锻下模膛形成第一预锻模膛，第二预锻上模膛与第二预锻下模膛形成第二预锻模膛。使得待锻造的原坯料逐步从第一曲轴预锻件、第二曲轴预锻件锻造为曲轴终锻件。明显的，第一预锻模膛与第一曲轴预锻件相适配，第二预锻模膛与第二曲轴预锻件相适配。同理，当然，预锻模膛还可以有3个、4个或更多个。
进一步的，所述终锻模膛位于该多模膛锻造模具的中部，第一预锻模膛与第二预锻模膛分别位于终锻模膛的两侧。即，终锻上模膛位于上模的中部，第一预锻上模膛与第二预锻上模膛分别位于终锻上模膛的两侧。终锻下模膛位于下模的中部，第一预锻下模膛与第二预锻下模膛分别位于终锻下模膛的两侧。
进一步的，所述第一预锻模膛、第二预锻模膛、终锻模膛的轴线相互平行。即，第一预锻上模膛、第二预锻上模膛、终锻上模膛的轴线相互平行。第一预锻下模膛、第二预锻下模膛、终锻下模膛的轴线相互平行。
进一步的，所述第一预锻模膛的轮廓所锻造的曲轴预锻件的变形量为60%，第二预锻模膛的轮廓所锻造的曲轴预锻件的变形量为90%，终锻模膛的轮廓所锻造的曲轴终锻件的变形量为100%。待锻造的原坯料的变形量为0，相对于原坯料而言，则，曲轴终锻件的变形量为100%，第一曲轴预锻件的变形量为60%，第二曲轴预锻件的变形量为90%。
本实用新型的一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具,所述终锻上模膛、预锻上模膛旁设置有上顶件孔，所述上顶件孔贯穿上模。曲轴预锻件/曲轴终锻件锻造完毕后，脱模时，通过上顶件孔穿入顶件柱体有利于曲轴预锻件/曲轴终锻件脱离上模。
本实用新型的一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具,所述终锻下模膛、预锻下模膛旁设置有下顶件孔，所述下顶件孔贯穿下模。曲轴预锻件/曲轴终锻件锻造完毕后，脱模时，通过下顶件孔穿入顶件柱体有利于曲轴预锻件/曲轴预锻件脱离下模。
本实用新型的一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具,所述上模与下模上还设置有用于上模与下模合模时导向的导向机构。有利于上模与下模合模，并且能够避免锻造模具产生错移，影响曲轴锻件的锻造质量。
进一步的，所述导向机构包括固设于上模底部的导向柱、和设置于下模顶部的导向孔，所述导向柱可沿导向孔的孔壁作上下运动。
本实用新型的一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具,锻造曲拐与平衡块处的预锻模膛的分模面呈阶梯面状；锻造曲拐与平衡块处的终锻模膛的分模面呈阶梯面状。有利于曲轴预锻件/曲轴终锻件脱模。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具，能够直接锻造出非平面曲轴锻件，无须进行扭拐工序，能够降低曲轴锻件的生产成本；通过该多模膛锻造模具直接锻造的非平面曲轴锻件，金属流线完整顺畅，加工成曲轴成品件后，该曲轴成品件的力学性能和抗疲劳性能好，使用寿命长。
2、多个预锻模膛的设计（比如预锻模膛有2个，分别为第一预锻模膛和第二预锻模膛），使得曲轴的原坯料从曲轴预锻件逐步变形为曲轴终锻件；能够提高锻造模具的使用寿命，有利于实现批量化生产曲轴锻件。
附图说明
图1是一种曲轴锻件的结构示意图;
图2是一种曲轴锻件的正视图;
图3是图2的左视图;
图4是图2的右视图;
图5是本实用新型的多模膛锻造模具分模时的示意图;
图6是上模的结构示意图;
图7是上模的顶面示意图；
图8是下模的结构示意图；
图9是下模的底面示意图。
图中标记：1-曲轴锻件、11-前端轴、12-主轴颈、13-连杆轴颈、14-曲柄壁、15-平衡块、16-后端轴、17-分模线、2-上模、21-第一预锻上模膛、22-第二预锻上模膛、23-终锻上模膛、24-上顶件孔、25-导向柱、3-下模、31-第一预锻下模膛、32-第二预锻下模膛、33-终锻下模膛、34-下顶件孔、35-导向孔、ω-相位角。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1至图9所示，本实施例的一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具，包括上模2和下模3，上模2的底部设置有终锻上模膛23和多个预锻上模膛；下模3的顶部设置有终锻下模膛33和多个预锻下模膛，所述预锻下模膛与预锻上模膛的个数相同、且一一相对应；上模与下模合模后，所述终锻上模膛23与终锻下模膛33形成终锻模膛，各个预锻上模膛与对应的预锻下模膛形成多个预锻模膛；各个预锻模膛的轮廓逐渐接近于终锻模膛的轮廓，依次通过各个预锻模膛与终锻模膛，可实现将原坯料从各个曲轴预锻件逐步变形锻造为曲轴终锻件。
采用本实用新型的多模膛锻造模具锻造非平面曲轴锻件时，使待锻造的原坯料依次通过各个预锻模膛以及终锻模膛锻造，使得原坯料从各个曲轴预锻件逐步变形为曲轴终锻件。明显的，各个预锻模膛与对应的各个曲轴预锻件相适配，终锻模膛与曲轴终锻件相适配。
基于本实施例的进一步的优化，如图6和图8所示，在另一实施例中，所述预锻模膛有2个，分别为第一预锻模膛和第二预锻模膛，且第二预锻模膛的轮廓更接近于终锻模膛的轮廓。即，预锻上模膛有2个，分别为第一预锻上模膛21和第二预锻上模膛22；预锻下模膛有2个，分别为第一预锻下模膛31和第二预锻下模膛32。上模与下模合模后，第一预锻上模膛21与第一预锻下模膛31形成第一预锻模膛，第二预锻上模膛22与第二预锻下模膛32形成第二预锻模膛。使得待锻造的原坯料逐步从第一曲轴预锻件、第二曲轴预锻件锻造为曲轴终锻件。明显的，第一预锻模膛与第一曲轴预锻件相适配，第二预锻模膛与第二曲轴预锻件相适配。同理，当然，预锻模膛还可以有3个、4个或更多个。当然预锻模膛也可以只有1个，但是该设计不足之处在于，由于原坯料只经过一次预锻件就变形为终锻件，使得模具的使用寿命变得极短，模具容易变形开裂，难以应用于批量化生产曲轴锻件。故预锻模膛有2个或以上能够克服该问题，使得原坯料经过多次逐步的变形，提高了锻造模具的使用寿命，得以实现批量化生产曲轴锻件。
进一步的，如图6和图8所示，在另一实施例中，所述终锻模膛位于该多模膛锻造模具的中部，第一预锻模膛与第二预锻模膛分别位于终锻模膛的两侧。即，终锻上模膛23位于上模2的中部，第一预锻上模膛21与第二预锻上模膛22分别位于终锻上模膛23的两侧。终锻下模膛33位于下模3的中部，第一预锻下模膛31与第二预锻下模膛32分别位于终锻下模膛33的两侧。
进一步的，如图6和图8所示，在另一实施例中，所述第一预锻模膛、第二预锻模膛、终锻模膛的轴线相互平行。即，第一预锻上模膛21、第二预锻上模膛22、终锻上模膛23的轴线相互平行。第一预锻下模膛31、第二预锻下模膛32、终锻下模膛33的轴线相互平行。
进一步的，在另一实施例中，所述第一预锻模膛的轮廓所锻造的曲轴预锻件的变形量为60%，第二预锻模膛的轮廓所锻造的曲轴预锻件的变形量为90%，终锻模膛的轮廓所锻造的曲轴终锻件的变形量为100%。待锻造的原坯料的变形量为0，相对于原坯料而言，则，曲轴终锻件的变形量为100%，第一曲轴预锻件的变形量为60%，第二曲轴预锻件的变形量为90%。当然，通过改变第一预锻模膛以及第二预锻模膛的轮廓，以改变第一曲轴预锻件以及第二曲轴预锻件的变形量。
基于本实施例的进一步的优化，如图6和图7所示，在另一实施例中，所述终锻上模膛、预锻上模膛旁设置有上顶件孔24，所述上顶件孔24贯穿上模2。曲轴预锻件/曲轴终锻件锻造完毕后，脱模时，通过上顶件孔24穿入顶件柱体有利于曲轴预锻件/曲轴终锻件脱离上模2（顶曲轴预锻件/曲轴终锻件的飞边）。
基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图8和图9所示，所述终锻下模膛、预锻下模膛旁设置有下顶件孔34，所述下顶件孔34贯穿下模3。曲轴预锻件/曲轴终锻件锻造完毕后，脱模时，通过下顶件孔34穿入顶件柱体有利于曲轴预锻件/曲轴预锻件脱离下模3（顶曲轴预锻件/曲轴终锻件的飞边）。
基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，所述上模2与下模3上还设置有用于上模与下模合模时导向的导向机构。有利于上模2与下模3合模，并且能够避免锻造模具产生错移，影响曲轴锻件的锻造质量。
进一步的，如图5所示，在另一实施例中，所述导向机构包括固设于上模2底部的导向柱25、和设置于下模2顶部的导向孔35，所述导向柱25可沿导向孔35的孔壁作上下运动。在其中一实施例中，导向柱25有4个，分别分布于上模2底部的4个边角上，对应的导向孔35有4个，分别分布于下模3顶部的4个边角上。可供选择的，导向柱25采用过盈配合的方式固定套装于上模2底部；当然，还可以采用螺栓或螺纹固定连接方式，或焊接的固定连接方式。
基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，锻造曲拐与平衡块处的预锻模膛的分模面阶梯面状；锻造曲拐与平衡块处的终锻模膛的分模面呈阶梯面状。有利于曲轴预锻件/曲轴终锻件脱模。采用该设计时，与该多模膛锻造模具的分模面相适配的、锻造成型的曲轴锻件的分模线17形状如图1至图4所示。
综上所述，采用本实用新型的一种直接锻造非平面曲轴的多模膛锻造模具，能够直接锻造出非平面曲轴锻件，无须进行扭拐工序，能够降低曲轴锻件的生产成本；通过该多模膛锻造模具直接锻造的非平面曲轴锻件，金属流线完整顺畅，加工成曲轴成品件后，该曲轴成品件的力学性能和抗疲劳性能好，使用寿命长。多个预锻模膛的设计（比如预锻模膛有2个，分别为第一预锻模膛和第二预锻模膛），使得曲轴的原坯料从曲轴预锻件逐步变形为曲轴终锻件；能够提高锻造模具的使用寿命，有利于实现批量化生产曲轴锻件。特别适用于非平面曲轴锻件的锻造，比如锻造十字曲轴（90度曲轴），能够锻造平衡块间距特小的曲轴，比如平衡块的检具小于14mm的曲轴锻件。当然，本实用新型的锻造模具也能用于锻造其他规格的非平面曲轴锻件，也可用于锻造平面曲轴锻件。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。