[發明專利]一種帶凸緣結構的不等厚金屬件板鍛造方法及模具

有效

• 申請號: 202110355890.8
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113020516B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 董文正;李彥濤;林啟權;童輝;王地
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B21J5/12
• 分類號: B21J5/12;B21J5/02;B21J13/02;B21D22/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種帶凸緣結構的不等厚金屬件板鍛造方法及模具，屬于金屬先進成形制造和塑性加工領域，工藝流程為：首先將板料進行拉深成形制得筒形預成形坯件；然后預成形坯件被轉移至剪擠模凹模上，壓機內側滑塊豎直向下運動帶動芯軸壓合坯件內表面，隨后壓機外側滑塊豎直向下運動帶動凸模剪擠坯件筒壁金屬成形出帶凸緣結構不等厚金屬件；最后壓機外滑塊、內滑塊依次豎直向上運動使得零件與上模脫離，采用手工或者機械手方式完成取件。本方法實現了凸緣結構的成形和金屬件壁厚差異化分布，具有成形載荷低、力學性能良好、尺寸精度高及生產效率高等優勢，拓展了板鍛造技術應用范圍，有利于實現輕量化構件的一體化設計與制造，為復雜構件精確成形提供新思路。

技術領域

本發明涉及的是金屬先進成形制造和塑性加工領域，具體是一種帶凸緣結構的不等厚金屬件板鍛造方法及模具。

背景技術

功能集成化、結構輕量化的高性能零件在產品競爭力提升、產品增值等方面有著不可替代的優勢，因此在汽車、航空航天等領域得以廣泛應用，但此類結構零件普遍存在成形可控性差等難題，對零件先進成形制造技術帶來嚴峻挑戰。

本例中的帶有凸緣結構的不等厚零件可采用鑄造、焊接、旋壓或者擠壓等方法中的一種或者兩種及以上成形。鑄造成形時，零件內部易存在氣孔、夾雜，組織成分均勻性差，力學性能難以滿足要求。采用拉深或旋壓等成形出筒形基體和頂部的不等厚的法蘭部分，然后采用焊接方法進行連接，此方法破壞了金屬流線完整性，生產線效率低，零件承載能力嚴重降低。正擠壓成形時，零件存在脫模問題，模具結構復雜，成形載荷大且生產效率低、難以滿足批量化生產需求。

發明內容

為解決現有技術存在的不足，本發明提出了一種帶凸緣結構的不等厚金屬件板鍛造方法及模具，能夠在一個工序實現了凸緣結構的成形和金屬件壁厚差異化分布，具有成形載荷低、力學性能良好、尺寸精度高及生產效率高等優勢。

本發明通過以下技術方案實現：

本發明涉及的一種帶凸緣結構的不等厚金屬件板鍛造方法，包括如下步驟：

步驟(1)確定合適的板料規格在拉深模具中成形出筒形預成形坯件；

步驟(2)轉移預成形坯件至剪擠模凹模并依靠零件外輪廓定位，壓機內側滑塊帶動芯軸豎直向下運動壓合坯件內表面并提供穩定壓料力；隨后外側滑塊帶動凸模豎直向下運動剪擠坯件側壁金屬成形出帶凸緣結構的不等厚金屬零件；

步驟(3)壓機外滑塊、內滑塊分別帶動凸模和芯軸豎直向上運動先后和制件分離，采用手工或者機械手方式完成取件。

本發明涉及的一種帶凸緣結構的不等厚金屬件板鍛造模具，包括上模部分和下模部分；上模部分包括上模座、上模墊板、上模固定板、凸模、芯軸和緊固元件；下模部分包括下模座、凹模、定位塊及調整和緊固元件。

所述的不等厚金屬件凸緣部分厚度介于原始板料厚度的0.5倍和1.5倍之間，不等厚金屬件凸緣部分寬度介于5-15mm之間。

所述的壓機內、外滑塊工作速度范圍10-50mm/s。

所述的芯軸以可拆卸方式單獨和壓機內滑塊連接，其安裝精度和壓料力均有壓機內滑塊保證和提供。

所述的凸模、上模固定板、上模墊板和上模座通過螺釘緊固后和壓機外滑塊連接。

所述的芯軸設計成階梯型，底部尺寸和坯件相匹配，直徑最大處凸緣需磨削加工。

優選地，所述的凸模工作部分圓角R介于0.2-1.0mm之間。

所述凸模外表面中部加工有退刀槽，退刀槽以下區域和內表面需精密拋光加工；在剪擠坯件筒壁金屬時，凸模內、外表面分別和芯軸、定位塊小間隙滑動導向保證零件成形精度。

定位塊設計成L型且內、外表面及中部面需磨削加工；壓機外滑塊位于下死點時，凸模鐓死于定位塊中部面。