[發明專利]7A04鋁合金機匣體類零件多向模鍛工藝與模具

有效

• 申請號: 200810046626.0
• 申請日: 2008-01-04
• 公開（公告）號: CN101214526A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 夏巨諶;胡國安;王新云;鄧磊;冀東生
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02;B21J13/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 方放

技術領域

本發明屬于金屬材料塑性成形技術領域，特別涉及用于槍械7A04鋁合金機匣體類零件的多向模鍛生產工藝與模具。

背景技術

7A04鋁合金比強度和比剛度高，但塑性差，塑性變形流動阻力大，且速度敏感性強。目前，國內軍工系統對于7A04鋁合金機匣體類零件，傳統的方法是采用模鍛錘上開式模鍛工藝生產，其工藝流程為下料→加熱→制坯→預鍛→加熱→終鍛→切邊。其工藝存在的主要問題是，飛邊金屬損耗大，機加工余量和鍛件公差大，材料利用率僅為41.4％，因錘模鍛速度高(5000～6000mm/s)，常因速度敏感性強而引起鍛件表面裂紋。劉川林、曹洋、黃美平等“機匣等溫成形工藝數值模擬”(制造技術與實踐，2004(4)，35～38)采用DEFORM3D軟件對機匣等溫成形工藝進行了數值模擬，模擬結果表明可以采用等溫模鍛工藝來成形LC4(7A04)鋁合金機匣鍛件，最大成形力為4700KN，模鍛時假設上模壓下速度為6mm/s，而不是實際的等溫模鍛成形速度。徐鐵漢“7A04鋁合金機匣工藝研究與應用”(制造技術與實踐，2005(5)，31～34)敘述了7A04鋁合金機匣等溫成形工藝的研究與應用情況，7A04鋁合金鍛造溫度為420℃，采用垂直分模剖分式鑲塊模具結構，模具加熱溫度為400℃，在5000KN油壓機上模鍛成形；還說明了采用傳統工藝生產的普通鍛件重1.45Kg，用料2.415Kg，而等溫成形鍛件重1.00Kg，用料1.65～1.75Kg，其材料利用率為58.8％。但該文未說明等溫成形的實際成形速度。劉潤廣、劉芳、道淳志等，在“7075鋁合金防扭臂下接頭等溫體積成形工藝的研究”(鍛壓技術，1999，24(5)：6～9)提出的等溫模鍛成形工藝用于等溫鍛造的壓力機的變形速度為0.05～0.5mm/s，生產效率極低。現有的等溫模鍛成形工藝是將模具和毛坯(經過制坯的毛坯)保持在恒定的高溫(t＝420℃)時模鍛成形，其優點是可一次成形出形狀復雜的鍛件，所需模鍛力小，鍛件材料利用率比普通模鍛大為提高，但因用于等溫鍛造的壓力機的變形速度為0.05～0.5mm/s生產效率極低，且模具一直處于高溫狀態(400℃)導致使用壽命低。

迄今為止，除夏巨諶、胡國安等人發表的“機匣體多向模鍛熱力耦合數值模擬”(鍛壓技術，2007，32(3)：12～15)涉及本發明技術外，未見國內外有相同技術的研究與應用報道；“機匣體多向模鍛熱力耦合數值模擬”工藝采用一次模鍛成形，只適合于加工形狀簡單、變形均勻的機匣體類零件。

發明內容

本發明提供7A04鋁合金機匣體類零件多向模鍛工藝，并提供實現多向模鍛工藝的多向模鍛模具，目的在于有效克服現有開式模鍛工藝和等溫模鍛工藝存在的問題。

本發明的一種7A04鋁合金機匣體類零件多向模鍛工藝，順序包括下料、加熱、制坯、再加熱、多向模鍛步驟，其特征在于，所述多向模鍛步驟過程為：

(1)用多向模鍛模具對加熱的7A04鋁合金輥鍛毛坯多向預鍛成形，將毛坯放入多向模鍛模具的預鍛模膛，毛坯溫度為430℃～450℃，所述模具上、下半凹模的溫度為200℃～220℃；相對于預先設計的終鍛件，所得預鍛件內凹槽槽深在大頭端未到位，鍛件兩側凸臺未成形；

(2)再用多向模鍛模具對預鍛成形的模鍛件實現多向終鍛成形，將預鍛件翻轉180°放入多向模鍛模具的終鍛模膛內，預鍛件溫度≥350℃，模具上、下半凹模的溫度為200℃～220℃，得到無飛邊的機匣體模鍛件。

本發明的多向模鍛模具，包括對稱的上、下半凹模，預鍛凸模、終鍛凸模、預鍛凸模固定板、終鍛凸模固定板以及模架，模架由上、下模座組成，分別用于固定上半凹模以及下半凹模，其特征在于：

上半凹模與下半凹模具有凸形截面，為水平對稱分模結構；所述預鍛凸模與終鍛凸模具有凸形截面，位于模具縱向對稱線的左右兩邊；上、下半凹模對應預鍛凸模部位沒有用于成形鍛件兩側凸臺的型槽，上、下半凹模對應終鍛凸模部位具有用于成形鍛件兩側凸臺的型槽；預鍛凸模對應于鍛件大頭端的凸模高度比終鍛凸模的凸模高度少8～9mm，預鍛凸模其他部位凸模高度比終鍛凸模的凸模高度多2～3mm；終鍛凸模與上、下半凹模所構成的終鍛模膛的形狀及尺寸與預先設計的機匣體終鍛熱鍛件形狀及尺寸完全相同。

所述的多向模鍛模具，其特征在于：

所述上半凹模對應預鍛凸模和終鍛凸模前后兩端均設有3°～5°的拔模斜面，下半凹模和下模座對應預鍛件和終鍛件大小兩端設置有頂出孔；

所述上半凹模和下半凹模均設置有導正銷和導正孔；