４０Ｃｒ钢机匣体类零件多向模锻工艺方法及模具技术

４０Ｃｒ钢机匣体类零件的多向模锻工艺方法及模具，属于金属材料塑性成形技术领域，目的在于有效地避免现有开式模锻工艺和等温模锻工艺存在的问题。本发明专利技术多向模锻工艺，包括下料、加热、多向模锻步骤，多向模锻过程为：（１）下棒料经中频感应加热至１０００℃～１１８０℃；（２）用多向模锻模具对加热毛坯一次成形。本发明专利技术的多向模锻模具，包括旋转对称的左、右侧凸模，旋转对称上半凹模、下半凹模、对称的侧凸模固定板以及上、下模座、上、下半凹模垫板组成的模架。本发明专利技术工艺流程合理，工艺参数与性能稳定；模具结构简单，制造、安装和使用方便，工作可靠；可大大减少锻件同模膛的摩擦阻力，显著提高模具寿命，提高锻件表面质量，材料利用率大，并且实现了一次成形，无需预锻。

【技术实现步骤摘要】
40Cr钢机匣体类零件多向模锻工艺方法及模具
本专利技术属于金属材料塑性成形
，特别涉及用于生产机械40Cr钢机匣体 类零件的多向模锻生产工艺及模具。
技术介绍
40Cr钢是一种低淬透性调质钢，也是国内应用最广泛的合金调质钢，但是40Cr钢 的机加性能不太好。目前，国内军工系统对于40Cr钢机匣体类零件，传统的方法是采用模 锻锤上开式模锻工艺生产，其工艺流程为下料一加热一锻造一切边。其工艺存在的主要问 题是，飞边过厚，金属损耗大，锻件公差大，后续的机械加工余量大，材料的利用率低，另外 由于锤模锻速度高，常因速度敏感性强而引起锻件表面裂纹。韩家学、王勇围等“45和40Cr 钢曲柄锻造余热调制工艺”(参见金属热处理，2009 (4),75 77页)提出对40Cr圆钢经中 频感应加热精密锻造成形后进行余热恒温调质处理，能显著提高40Cr钢曲柄的淬透性和 其他力学性能，组织和硬度分布均勻。但精密锻造成形变形抗力大，模具的工作状态恶劣， 导致模具受用寿命低。邓磊、夏巨谌、王新云等“机匣体多向精锻工艺研究”(参见中国机械 工程，2009 (4),869 872页)提出了采用多向精锻工艺加工7A04机匣体类锻件的技术方 案，设计了包括辊锻制坯、多向精锻预成型和多向精锻终成形的工艺方案以及可分凹模结 构的多向精锻模具。采用热力耦合有限元方法对锻件成形过程进行了数值模拟，并在模拟 结果基础上，确定机匣体锻件需两工步多向精锻成形的工艺。其优点是锻件尺寸容易得到 保证，但制坯需要辊锻工艺，并且多向模锻工艺需两工步，效率不高。夏巨谌、胡国安等研究 了 7A04铝合金机匣体类零件多向模锻模具及多向模锻工艺(中国专利文献CN 101214526 和CN 201217051Y)等，然而没有人通过采用多向模锻工艺对40Cr钢机匣体类进行多向模 锻的研究。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种40Cr钢机匣体类零件的多向模锻工 艺方法，并提供实现多向模锻工艺的多向模锻模具，目的在于有效地克服现有开式模锻工 艺和等温模锻工艺存在的问题。本专利技术的一种40Cr钢机匣体类零件多向模锻工艺方法，其特征在于包括如下步 骤(1)根据工艺要求，选用合适形状的40Cr钢材料进行下料，得到长度合适的毛坯件；(2)在加热装置中将毛坯件加热至1000°C 1180°C ；(3 )将毛坯件移入多向模锻模具的模膛内，毛坯靠模膛内对应于热锻件大头一端放置， 对毛坯件模锻一次成形。一种用于前述模锻工艺方法的多向模锻模具，其特征在于包括上半凹模、下半 凹模、左侧凸模、右侧凸模、支撑模架以及在脱模时将锻件顶出的顶出机构，水平对称的上 半凹模与下半凹模具有凸形截面，为水平对称分模结构；左侧凸模与右侧凸模具有凸形截 面，为垂直对称结构；上半凹模、下半凹模与左侧凸模和右侧凸模对应部位设置有型槽，该型槽用于成形锻件两侧凸台；上半凹模、下半凹模、左侧凸模和右侧凸模所构成的模膛与预 先设计好的机匣体热锻件形状和尺寸相同；上半凹模与支撑模架的上模座连接，上模座带动上半凹模上下移动；下半凹模设置在 支撑模架的下模座上；左侧凸模连接在左侧凸模滑块上，右侧凸模连接在右侧凸模滑块上；左侧凸模滑块、右 侧凸模滑块分别带动左侧凸模、右侧凸模横向移动。进一步的特征是所述上半凹模对应于左侧凸模、右侧凸模的前后两端均设有 3° 5°的拔模斜面，下半凹模对应于左侧凸模、右侧凸模的前后两端均设有1° 3°的 拔模斜面。所述的的顶出机构，由直接与锻件接触的上顶杆、顶出器垫板、下顶出器垫板、下 顶杆及下顶出器构成，上顶杆是若干根，上顶杆的下端设置在顶出器垫板上，顶出器垫板内 设置下顶出器，顶出器的下端与下顶杆的上端接触；下半凹模和下模座内都设置有顶出孔， 方便上顶杆或下顶杆穿过。所述上半凹模和下半凹模均对应设置有导正销和导正孔。本专利技术可有效的克服现有两种模锻工艺存在的问题。其中，最关键的是多向模锻 工艺与模具，将凹模设计成上半凹模与下半凹模水平对称分模结构，左、右侧凸模分布在 上、下两半凹模模块纵向对称线的两边，模膛对称分布，锻件均处于强烈的三向压应力状 态。本专利技术与模锻锤上开式模锻相比其优点是本专利技术的多向模锻在一次加热后完成，且不 需切边工序；变形金属处于强烈的三向压应力状态，因而其塑性成形性能大为提高，加上在 多向模锻液压机上模锻，其成形速度比锤上模锻成形速度低得多，不存在速度过高而出现 的速度敏感性强导致表面产生裂纹的现象发生；锻件无飞边金属损耗，且余量和公差小，比 开式模锻的材料利用率提高30%以上。本专利技术工艺流程合理，工艺参数与性能稳定；模具结构简单，制造、安装和使用方 便，工作可靠；毛坯经中频加热至1000°C 1180°C，通过锻造变形，锻件处于三向压力状态 下成形，显著提高了 40Cr钢的塑性成形性能；将模具设计成多向分模结构并实现一次多向 模锻成形，可大大减少模锻成形和锻件顶出过程中锻件同模膛表面的接触摩擦阻力，进一 步提高锻件表面质量，并显著提高模具使用寿命。本专利技术的多向模锻模具可一次成形，无需 辊锻制坯及预锻。附图说明图1某型号机匣体毛坯示意图；图2某型号机匣体锻件成品三维示意图 图3本专利技术多向模锻模具示意图； 图4本专利技术上半凹模仰视图； 图5本专利技术上半凹模左视图； 图6本专利技术左侧凸模仰视图； 图7本专利技术左侧凸模正视图。具体实施方式本专利技术的方法其步骤为(1)根据工艺要求，选用合适形状的40Cr钢材料 进行下料，得到长度合适的毛坯件；(2)在加热装置中将毛坯件加热至1000°C 1180°C；通常采用中频感应加热的方 式进行加热；可选用的温度为 1020°C、1050 °C、1060 °C、1080 °C、1100 °C >1120°C、1150 °C、 1160°C、1170°C等；(3)将毛坯件移入多向模锻模具的模膛内，毛坯靠模膛内对应于热锻件大头一端放 置，对毛坯件模锻一次成形，得到无飞边的机匣体锻件；所述多向模锻模具模膛的温度 为200°C 280°C ；得到无飞边的机体座锻件；多向模锻模具模膛的温度可以是210°C、 220 °C、230°C、240°C、245 °C、250°C、255 °C、260°C、265 °C、270°C、275 °C 等。图1为某型号机匣体毛坯示意图。所述型号机匣体毛坯是圆柱状；根据工艺要求， 选用合适形状的40Cr钢材料进行下料，得到长度合适的毛坯件，一般是选择合适直径的圆 柱状棒料，其下料长度按照工艺要求。图2为某型号机匣体锻件成品三维示意图，图中锻件大头端22，小头端23。如图3 图7所示，本专利技术多向模锻模具包括上半凹模4、下半凹模18、左侧凸模 7、右侧凸模19、支撑模架以及在脱模时将锻件顶出的顶出机构，支撑模架由上模座5、下模 座12、上凹模垫板3、下凹模垫板11组成，上半凹模4通过上凹模垫板3与上模座5连接， 上模座5与锻模压力机的主滑块连接，锻模压力机的主滑块通过上模座5带动上半凹模4 上下移动；下半凹模18设置在下模座12上，或通过下凹模垫板11设置在下模座12上；上 模座5、下模座12分别用于固定上半凹模以及下半凹模。左侧凸模7连接在左侧凸模滑块8上，左侧凸模滑块8在锻模压力机的侧向动作 机构带动下横本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种４０Ｃｒ钢机匣体类零件多向模锻工艺方法，其特征在于包括如下步骤：（１）根据工艺要求，选用合适形状的４０Ｃｒ钢材料进行下料，得到长度合适的毛坯件；（２）在加热装置中将毛坯件加热至１０００℃～１１８０℃；（３）将毛坯件移入多向模锻模具的模膛内，毛坯靠模膛内对应于热锻件大头一端放置，对毛坯件模锻一次成形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周志明，唐丽文，罗荣，范青松，胡治，胡俊德，雷彬彬，胡洋，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]