1.一種帶枝椏桿件的模鍛裝置,包括上模具(2)和下模具(3),所述上模具(2)和所述下模具(3)合在一起,內部形成用于容納鍛件坯料的主型腔(7)和枝椏型腔(8),其特征在于:還包括主活塞(1)和副活塞(4),所述主活塞(1)與所述主型腔(7)的一端滑動配合,所述主型腔(7)的另一端封閉,所述主型腔(7)的側面設有枝椏型腔(8),所述枝椏型腔(8)有兩個或兩個以上,所述副活塞(4)的數量與所述枝椏型腔(8)的數量相對應,所述枝椏型腔(8)的一端與所述主型腔(7)相連接,所述副活塞(4)與所述枝椏型腔(8)的另一端滑動配合,所述主活塞(1)的施力方向與所述枝椏型腔(8)的軸線方向形成夾角P,夾角P為30°~90°,所述主型腔(7)與所述枝椏型腔(8)的連接處有圓弧過渡,圓弧半徑R=0.564~1.128,公式中S為鍛件坯料的截面面積;所述枝椏型腔(8)的直徑Φ=0.564~1.128,所述枝椏型腔(8)的可擠壓的最大長度H=1.128,上述公式中S均為鍛件坯料的截面面積。
2.根據權利要求1所述的帶枝椏桿件的模鍛裝置,其特征在于:所述主活塞(1)與所述主型腔(7)之間的間隙A為0.5mm~1.5mm,所述副活塞(4)與所述枝椏型腔(8)之間的間隙C為0.5mm~1.5mm。
3.根據權利要求1所述的帶枝椏桿件的模鍛裝置,其特征在于:所述主型腔(7)和枝椏型腔(8)均具有滲碳層,表面粗糙度Ra≤6.3。
4.根據權利要求1所述的帶枝椏桿件的模鍛裝置,其特征在于:所述主活塞(1)和副活塞(4)均裝連有位置傳感器,位置傳感器電連接到控制器,控制器控制主活塞(1)和副活塞(4)的運動。
5.一種采用如權利要求1至4任一項所述的帶枝椏桿件的模鍛裝置的帶枝椏桿件的模鍛方法,其特征在于:包括以下步驟:
1)、選用一定長度的棒材,車削后表面粗糙度Ra≤3.2,將棒材表面涂抹玻璃潤滑劑,再將棒材加熱到溫度為1200℃~1250℃,成為鍛件坯料(5);
2)、將上模具(2)和下模具(3)預熱到溫度為200℃~250℃,將主型腔(7)和枝椏型腔(8)涂抹玻璃潤滑劑;
3)、將鍛件坯料(5)放入主型腔(7)中,將上模具(2)和下模具(3)合模,確保鍛件坯料(5)與主型腔(7)之間的間隙在B=0.017+1mm,其中S為鍛件坯料(5)的截面面積;
4)、主活塞(1)對鍛件坯料(5)施加一個軸向的成型力,在成型力的作用下,鍛件坯料(5)的部分材料從主型腔(7)向枝椏型腔(8)內流動;隨著材料在枝椏型腔(8)內填充,副活塞(4)后退運動,當枝椏長度伸長到設定值時,副活塞(4)停止運動,阻擋枝椏繼續伸長,同時主活塞(1)停止前行;
5)、將上模具(2)和下模具(3)拆卸后,取出帶枝椏的鍛件。
6.根據權利要求5所述的帶枝椏桿件的模鍛方法,其特征在于:
在4)步驟中,采用位置傳感器檢測主活塞(1)和副活塞(4)的位置,當枝椏型腔(8)內的枝椏長度達到設定值時,發出指令,控制器使副活塞(4)停止運動,且控制器使主活塞(1)停止前行。
7.根據權利要求5所述的帶枝椏桿件的模鍛方法,其特征在于:
當生產帶兩個枝椏的鍛件時,采用的模鍛裝置中的副活塞(4)為兩個,分別為第一副活塞(41)和第二副活塞(42);在4)步驟中,按照以下順序動作:
第一階段,主活塞(1)對鍛件坯料(5)施加成型力,同時第一副活塞(41)保持不動,第二副活塞(42)呈自由運動狀態,鍛件坯料(5)的部分原材料在成型力的作用下,填充到第二副活塞(42)所在區域,形成一個枝椏形狀;
第二階段,主活塞(1)對鍛件坯料(5)施加成型力,安裝在第二副活塞(42)上的位置傳感器檢測到第二副活塞(42)已經達到預定位置,位置傳感器向控制器發出信息,控制器使第二副活塞(42)停止運動,于此同時,撤去第一副活塞(41)的保持力,第一副活塞(41)在鍛件坯料(5)的部分原材料的推力下后退運動,原材料填充第一副活塞(41)所在區域,形成另一枝椏形狀;
第三階段,主活塞(1)對鍛件坯料(5)繼續施加成型力,第二副活塞(42)保持不動,第一副活塞(41)上的位置傳感器檢測到第一副活塞(41)的位移達到設定位置,完成了第一副活塞(41)所在區域的枝椏填充,隨之,位置傳感器向控制器發出信息,控制器使第一副活塞(41)停止運動,同時使主活塞(1)停止施加成型力,這時,第一副活塞(41)和第二副活塞(42)所在區域的枝椏依次成型完畢。