一次合模多次局部加载成形方法技术

本发明专利技术公开了一次合模多次局部加载成形方法，具体方法为将加热好的毛坯放置于下凹模内；上凹模下行，上凹模与下凹模接触至闭合，坯料在模具内预成形；上冲头、下冲头对型腔内的毛坯实施多次局部打击，型腔内的毛坯在冲头的作用下，金属沿径向型腔流动；毛坯逐步充满型腔，至在型腔内成形。采取一次合模多次局部打击方式，实现对毛坯多次局部加载的累积成形，大幅度降低设备吨位，提高了模具寿命，且零件尺寸精度与闭塞精密锻造等同。一次合模多次局部加载成形方法是一种设备与工艺的集成创新，材料利用率高，组织性能好，设备吨位要求低，节材节能，特别适合支叉类难成形复杂零件的锻造。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，具体方法为将加热好的毛坯放置于下凹模内；上凹模下行，上凹模与下凹模接触至闭合，坯料在模具内预成形；上冲头、下冲头对型腔内的毛坯实施多次局部打击，型腔内的毛坯在冲头的作用下，金属沿径向型腔流动；毛坯逐步充满型腔，至在型腔内成形。采取一次合模多次局部打击方式，实现对毛坯多次局部加载的累积成形，大幅度降低设备吨位，提高了模具寿命，且零件尺寸精度与闭塞精密锻造等同。是一种设备与工艺的集成创新，材料利用率高，组织性能好，设备吨位要求低，节材节能，特别适合支叉类难成形复杂零件的锻造。【专利说明】
本专利技术涉及金属塑性成形
，具体涉及金属热锻精密成形的方法，属于金属精密成形新方法。
技术介绍
典型的支叉类锻件(如十字轴)、盘类锻件(如齿轮、星形套)，爪形类锻件(汽车发电爪极)等，传统的加工方式采用开式模锻，形成的飞边较多，材料利用率较低；成形后，还需后续加工才能达到零件精度要求，工序多、浪费原料。例如一些轿车精密零件如行星和半轴齿轮、星形套、十字轴承等如果采用切削加工方法，不仅材料利用率很低一平均不到40%，而且耗费工时多，生产成本极高。随着技术的进步，金属精密成形工艺不断地改进，目前已发展到复动模锻精密成形技术，闭塞锻造一在封闭凹模内通过一个或两个冲头，单向或者对向挤压金属一次成形，获得无飞边的近净精锻件，此技术可使上述零件一次成形不需后续加工。虽然该技术材料利用率高，生产效率高,但是该种技术设备吨位要求高,生产设备投资成本大,能耗高。
技术实现思路
为了有效地解决
技术介绍
中金属塑性成形所存在的材料利用率较低、工序多、费原料、设备吨位大、设备投资成本高、能耗高等问题，本专利技术提供一次合模多次局部加载成形的新方法，采用多次局部加载方法，使零件加工更加合理，对此类零件的制造工艺进行创新。的基本原理:基于力的等压传递和金属刚性平移流动的特点，将加热毛坯置于模具中，在合模力作用下(可由闭塞模架、双动压机等动力机构提供)合模并预成形，然后根据具体零件形状特点和成形要求，对闭合模腔中的毛坯施加多次局部打击力，至毛坯成形。该方法以较小的成形力使金属局部变形和刚性平移逐步充满支叉型腔，一次合模多次局部加载成形工艺兼顾模锻和自由锻的双重特点，具有模锻的精度及自由锻的灵活性，是一种设备与工艺的集成创新。本专利技术的与闭塞锻造和多向模锻相比不同点在于:闭塞锻造与多向模锻通过压力机提供的静压力，使毛坯在一次冲程中获得足够变形量的整体成形，设备吨位大、模具寿命低；而本方法通过锻锤提供的多次局部打击力，累积毛坯多次加载中局部变形，从而实现小设备干大活的逐步成形，提高了模具寿命。金属精密成形方法中对毛坯进行打击的冲头包括上冲头、下冲头，冲头的形状根据零件的形状进行选择。冲头对坯料实行局部打击，根据金属坯料毛坯的状态的材质设置冲头的作用顺序、作用力以及打击次数。本专利技术所述的，具体成形过程包括如下步骤: (1)锯床精确下料、加热金属毛坯； (2)将加热好的毛坯放置于下凹模内，并进行定位； (3)上凹模下行，上凹模与下凹模接触至闭合，施加锁模力，毛坯在模具内预成形； (4)冲头对模腔内的毛坯实施多次局部打击，型腔内的毛坯在冲头的作用下，毛坯沿径向型腔流动； (5 )毛坯刚性平移，逐步充满型腔，至在型腔内成形。本专利技术的有益效果为:本专利技术一次合模多次局部加载的成形方法有效结合了模锻和自由锻工艺特点，以等压传递及刚性平移原理为出发点，对毛坯局部施加多次打击力，局部加载可减少成形力的加载面积，多次加载可将一次大变形量分解为多次小变形量，自由锻设备(锻锤)将静压力变为动压力(冲击力)，可降低设备吨位及能耗；有利于成形带轴向枝丫或径向枝丫的复杂异形零件，使零件组织性能好，材料利用率高。【专利附图】【附图说明】下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的圆柱毛坯示意图。图2是本专利技术的十字轴零件示意图。图3本专利技术的合模预成形示意图。图4本专利技术的首次施加局部打击力成形示意图。图5本专利技术的二次施加局部打击力成形示意图。图6是本专利技术的金属流动原理示意图。I —上冲头，2 —上凹模，3 —下凹模，4 —下冲头，5 —毛坯。【具体实施方式】为了更好的理解本专利技术的方法，下面结合十字轴零件成形过程进行说明，应理解具体的实施例不构成对本专利技术所保护范围的限制。a.如图1所示，根据零件的尺寸及体积不变的原则，采用锯床下料的棒料(尺寸:々=65，"=48mm)，并对其加热至1150°C。b.如图3所示，首先将加热好的毛坯5放入下凹模3中，毛坯5在型腔内定位好，毛坯5下端部与下冲头4接触，在打击力的作用下，上凹模2与上冲头I同时下行，二者之间不发生相对运动，上冲头I首先与毛坯5上端接触，上冲头I与上凹模2同步向下运动直到上凹模2与下凹模3接触时，十字轴合模预成形步骤完成。然后，对上凹模2与下凹模3的模具施加锁模力Z71?，为下一次施加局部成形力做好准备。c.如图4所示，在保持预成形阶段对上凹模2与下凹模3所施加锁模力Aws条件下，并且上冲头I与上凹模I之间、下冲头4与下凹模3之间在施加局部成形力阶段均可发生相对运动。此时对上冲头I施加Z7msms;作用力，下冲头4便也会对毛坯施加一个反作用力，在二者的作用力下实现对毛坯5施加局部成形力，由于受压毛坯5遵循等压传递和刚性平移规律，处于上凹模2及下凹模3中部型腔内金属在局部力作用下，实现金属向径向型腔流动。当上凹模2及上冲头I行程达到一定值时，第一次局部打击成形过程结束。d.如图5所示，根据锻件充填情况，继续c步的多次局部打击成形，直至锻件充满支叉型腔为止，成形过程结束。如图6所示，实施局部加载作用力时，箭头所指方向为毛坯流动情况，其中上、下冲头间的金属为局部变形区，径向型腔中的金属为刚性平移区，图中虚线为合模预成形时冲头及金属流动位置，双点划线为首次施加局部打击力成形时冲头及金属流动位置，点线为二次施加局部打击力成形时冲头及金属流动位置，由图可知金属是在局部变形及刚性平行的共同作用下逐步完成型腔的填充。如图2所示，金属毛坯5在本专利技术的一次合模多次局部加载成形工艺中，最终形成十字轴零件示意图。本专利技术的一次合模多次局部加载成形工艺，局部加载可减少成形力的加载面积，多次加载可将一次大变形量分解为多次小变形量，自由锻设备(锻锤)将静压力变为冲击力，实现降低设备吨位要求，等压传递及刚性平移规律可使复杂零件近净成形，材料利用率高，节省了大量的材料，且组织性能好。特别适合长支叉的复杂异形零件的生产。【权利要求】1.，其步骤包括:锯床精确下料、加热金属毛坯，合模预成形，多次局部打击累积成形；其特征在于: (1)将加热好的毛坯放置于下凹模内，并进行定位； (2)上凹模下行，上凹模与下凹模接触至闭合，施加锁模力，毛坯在模具内预成形； (3)冲头对模腔内的毛坯实施多次局部打击，型腔内的毛坯在冲头的作用下，毛坯沿径向型腔流动； (4)毛坯刚性平移，逐步充满型腔，至在型腔内成形。2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述冲头包括上冲头、下冲头，冲头的形状根据零件的形状进行选择。3.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述的上冲头、下冲头对坯料实行局部打击，根据金属毛坯的状态设置冲头的作用顺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一次合模多次局部加载成形方法，其步骤包括：锯床精确下料、加热金属毛坯，合模预成形，多次局部打击累积成形；其特征在于：?（1）将加热好的毛坯放置于下凹模内，并进行定位；（2）上凹模下行，上凹模与下凹模接触至闭合，施加锁模力，毛坯在模具内预成形；（3）冲头对模腔内的毛坯实施多次局部打击，型腔内的毛坯在冲头的作用下，毛坯沿径向型腔流动；（4）毛坯刚性平移，逐步充满型腔，至在型腔内成形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷刚，黄瑶，贺佳阳，王楚翘，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：