大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具和成形方法技术

本发明专利技术提供了一种大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具，包括锻模，锻模包括上模和下模，锻模采用平直分模，上模上设置有球窝成型面，球窝成型面的球心相对锻件设计尺寸上移1.5

【技术实现步骤摘要】
大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具和成形方法


[0001]本专利技术涉及液压支架柱窝领域，具体的说，涉及了一种大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具和成形方法。

技术介绍

[0002]近年来，为适应采煤综合机械化的发展需求，液压支架迅速发展，依据煤层赋存条件，支架支护高度不断增加，8.8米液压支架作为目前世界第一的大采高液压支架，其支护高度、工作阻力、支护中心距均创世界之最。
[0003]柱窝作为煤矿液压支架的关键核心承力部件，主要用在支架的顶梁和底座上面，是立柱两头的接触和支撑部位，承受载荷大，制造标准高。
[0004]为满足8.8米液压支架使用要求，导致相应的柱窝结构模锻成形难度大，综合力学性能要求高，制造成本居高不下。
[0005]如何保证此类锻件的锻造成形及顺利出模，高质量地完成此类锻件的工艺研发，成为大采高液压支架研发成功的关键。
[0006]具体的，该件所用生产设备为18吨全液压模锻锤，而理论上需要的设备应为60吨锻锤，属超大型模锻件，设备依赖程度高，生产难度大，模具成本高，材料、能源、工具消耗大；此外，国标规定钢质模锻件范围为0
‑
500
㎏
，该锻件重量为1250
㎏
，锻造工艺参数超行业标准，无工艺编制参考依据，工艺编制困难，且锻件超重，无法一火成型，锻件厚度很难预测；模具尺寸超行业标准，承击面、平衡错移力的锁扣类型无参考依据，整体设计难度较大。
[0007]而且，由于锻打能力受限，属于小设备打大锻件，导致球窝面、减重孔、加工余量和焊缝等处的设计均需要特别设计，模具设计也需要不同以往，成型工艺更需要大幅调整，对本领域技术人员来说存在较大挑战。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种满足超大型锻件的各项指标、顺利完成超大型锻件的生产任务、保证锻造质量的大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具和成形方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具，包括锻模，所述锻模包括上模和下模，所述锻模采用平直分模，所述上模上设置有球窝成型面，所述球窝成型面的球心相对锻件设计尺寸上移1.5
‑
2.5mm，所述球窝成型面的窝口周边向下25
‑
30mm范围内向外扩2
‑
2.5mm；所述下模上设置有田字形分布的四个减重孔成型面，四个所述减重孔成型面的高度一致，减重孔成型面的侧立面拔模斜度为18
‑
23
°
，减重孔成型面的底部圆角设置为R45
‑
60，边缘位置圆角设置为R18
‑
22，减重孔成型面的顶部转角处以SR460球面过渡；所述锻模的内腔侧面拔模斜度设置为4
‑6°
。
[0010]基上所述，还包括切边模块，所述切边模具包括切边凸模和切边凹模，所述切边凹模的刃口通过镶嵌的方式安装在切边凹模上，所述切边凹模的基材为27CrNiMo钢，刃口焊
材选用硬质合金，刃口热处理硬度为HRc50
‑
55，基材硬度HRc40
‑
44,所述切边凸模的材料选用40Cr，热处理硬度HRc35
‑
40。
[0011]基上所述，所述锻模的模膛深度较设计尺寸减小11
‑
15mm，模膛收缩率为1.6%。
[0012]基上所述，所述下模的腔体底部预留5
‑
10mm的加工余量。
[0013]基上所述，所述上模的腔体底部设置25
×
45
°
的倒角，下模的腔体底部设置20
×
30
°
的倒角。
[0014]基上所述，所述锻模材料为5CrNiMo，燕尾热处理硬度为28
‑
32HRC，锻模的基体材质为33
‑
37HRC。
[0015]一种大采高液压支架用超大型底座柱窝成形方法，采用的生产设备为18吨全液压模锻锤和所述的大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具，锻件选用1320Kg的棒料下料，下料规格为φ500
×
865，原材料选用27CrNiMo钢连铸坯，切边设备为1600吨油压机；通过以下步骤生产：1）锻件的毛坯料加热温度至上限温度1150
°
C
‑
1200
°
C，锻模预热温度200
°
C
‑
350
°
C，使用石墨乳润滑模具；2）采用所述18吨全液压模锻锤连续锻打一定时间，保证锻打时间范围内，锻件温度高于900
°
C，直到锻打完成；3）将锻件转移至所述切边设备上进行切边；4）转移至沙坑堆冷却；5）加工锻件的四个侧面及底面至设计尺寸，并采用机器人火焰切割四个立倒角。
[0016]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术由于锻件规格严重超标，重达1250Kg，超过国标规定钢制模锻件范围（0
‑
500Kg），锻打设备严重不足（使用18吨模锻锤，理论要求为60吨锻锤），属于小设备打大锻件，打击能量不足，在此基础上，将锻模进行合理设计，包括：将球心上移2mm进行补偿，避免锻件过大，冷却后锻件窝底加深；窝口周边向下25
‑
30mm处向外扩2
‑
2.5mm，解决切除飞边时窝口处容易变形的难点；减重孔呈田子筋结构，由于通常的减重孔前后尺寸深度不同，不利于金属填充，在大锻件下填充难度进一步增加，因此将前后的减重孔成型面设计高度一致，同时要考虑金属的流动性，控制减重孔侧立面拔模斜度为18
‑
23
°
，减重孔成型面的底部圆角设置为R45
‑
60，边缘位置圆角设置为R18
‑
22，减重孔成型面的顶部转角处以SR460球面过渡；为保证顺利脱模，模膛内侧面的拔模斜度设置为4
‑6°
。
[0017]进一步的，由于小设备打大锻件，很容易发生锻打力不足，在后期锻打压力增大，厚度超差严重的问题，因此设计模腔深度减小至11
‑
15mm，控制模膛收缩率为1.6%。
[0018]进一步的，由于此类锻件严重超过设备锻打能力，底部需要进一步加工，在下模的腔体底部预留5
‑
10mm的加工余量。
[0019]进一步的，所述上模的腔体底部设置25
×
45
°
的倒角，下模的腔体底部设置20
×
30
°
的倒角，为焊缝以及焊缝倒角的设计要求预留空间。
[0020]进一步的，所述锻模材料为5CrNiMo，燕尾热处理硬度为28
‑
32HRC，锻模的基体材质为33
‑
37HRC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具，其特征在于：包括锻模，所述锻模包括上模和下模，所述锻模采用平直分模，所述上模上设置有球窝成型面，所述球窝成型面的球心相对锻件设计尺寸上移1.5
‑
2.5mm，所述球窝成型面的窝口周边向下25
‑
30mm范围内向外扩2
‑
2.5mm；所述下模上设置有田字形分布的四个减重孔成型面，四个所述减重孔成型面的高度一致，减重孔成型面的侧立面拔模斜度为18
‑
23
°
，减重孔成型面的底部圆角设置为R45
‑
60，边缘位置圆角设置为R18
‑
22，减重孔成型面的顶部转角处以SR460球面过渡；所述锻模的内腔侧面拔模斜度设置为4
‑6°
。2.根据权利要求1所述的大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具，其特征在于：还包括切边模块，所述切边模具包括切边凸模和切边凹模，所述切边凹模的刃口通过镶嵌的方式安装在切边凹模上，所述切边凹模的基材为27CrNiMo钢，刃口焊材选用硬质合金，刃口热处理硬度为HRc50
‑
55，基材硬度HRc40
‑
44,所述切边凸模的材料选用40Cr，热处理硬度HRc35
‑
40。3.根据权利要求2所述的大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具，其特征在于：所述锻模的模膛深度较设计尺寸减小11
‑
15mm，模膛收缩率为1.6%。4.根据权利要求3所述的大采高液压支架用超大型底座柱窝模锻模具，其特征在于：所述下模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王腾飞，许慧杰，侯潇峰，苏昂，秦冰超，郭文强，付明伟，陈长征，
申请(专利权)人：郑州煤机格林材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：