[發明專利]一種帶預緊結構的高筋成形模具

在審

• 申請號: 202210286209.3
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114632904A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 金永洪;金俊松;魏聰;阮小磊;朱國軍;王新云;周發明;鄧磊;李偉;龔攀
• 申請（專利權）人: 湖北三環車橋有限公司
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;G06F30/17;G06F119/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 齊明銳

本發明涉及鍛造模具技術領域，尤其涉及一種帶預緊結構的高筋成形模具，其包括基體，所述基體設置有成形高筋的型腔，所述型腔的外圍設置有若干個楔形槽，所述楔形槽嵌入有楔塊，所述楔塊與所述楔形槽過盈配合，所述楔塊的頂部設置有緊固壓板，所述緊固壓板通過緊固螺釘固定于所述基體。本發明在高筋型腔的外圍設置預緊結構，即在應力集中區的附近設置過盈配合的所述楔形槽和所述楔塊，從而抵消鍛造時所述型腔承受的巨大膨脹應力，降低模具基體在應力集中區的應變，防止模具過早開裂，增加模具使用壽命。

技術領域

本發明涉及鍛造模具技術領域，特別是涉及一種帶預緊結構的高筋成形模具。

背景技術

帶有高筋的工件，如窄而高的凸肋，以及扭曲的T型、L型、H型或Z型截面的高筋件，在采用鍛造工藝生產時，鍛造模具對應設置的窄而深的型腔，將承受巨大的應力，尤其是在型腔的底部會出現嚴重的應力集中，從而使拉應力極易超出許用范圍而導致型腔過早開裂，大幅增加了模具制造和維修成本。

為了解決模具應力過大，提高模具承載能力，延長模具壽命，縮小模具體積以及降低模具制造與維修成本，通常采用預緊結構。預緊結構的模具，在型腔承受成型載荷時，預緊所形成的壓應力能夠部分甚至全部抵消由成型載荷所產生的拉應力，從而提高模具的承載能力。

現有技術中對于預緊模具結構已經有了一定的研究，如CN101371290A公開了一種差速器齒輪成形模具，其上凹模與上模預緊內圈內孔的上圓臺過盈配合，通過應力內圈與凹模過盈配合的方式預緊；CN 106270205 A公開了一種帶旋壓結構的預緊增厚成形模具；CN 109522678 A公開了鍛造模具精確預緊設計。這些技術方案雖然對模具三層或多層組合凹模結構進行了預緊優化，但均是基于厚壁圓筒理論和強度理論，對于型腔為圓柱形的正擠壓凹模和反擠壓凹模比較適用，其預緊結構為圓形預緊圈，僅適用于具有圓形截面的擠壓模、具有圓形截面的軸桿類零件鍛模和直齒圓柱齒輪鍛模，不適用一些具有長度大且窄而深的筋或者凸肋類零部件的鍛模，因為圓形的預緊圈在此類型腔凹模上無法使用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，而提供一種帶預緊結構的高筋成形模具，其在窄而深的型腔的外側應力集中區域點對點對應設置預緊結構，從而抵消鍛造時來自型腔的膨脹應力，即抵消型腔附近模具基體內的拉應力，從而減小模具基體的應變，進而防止模具開裂。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種帶預緊結構的高筋成形模具，包括基體，所述基體設置有成形高筋的型腔，所述型腔的外圍設置有若干個楔形槽，所述楔形槽嵌入有楔塊，所述楔塊與所述楔形槽過盈配合，所述楔塊的頂部設置有緊固壓板，所述緊固壓板通過緊固螺釘固定于所述基體，所述楔塊與所述緊固壓板之間通過連接螺釘固定為一體。

進一步的，所述楔形槽平行于所述型腔，所述楔形槽的長度大于所述型腔，所述楔形槽的深度大于所述型腔。所述楔形槽設置于所述型腔的應力集中區，從而利于抵消應力。

進一步的，所述楔塊是帶有拔模角的長方體，所述楔塊的傾斜角度為1～3°。

進一步的，裝配好后的所述楔塊的底端與所述楔形槽的底部之間的間隙為3～5mm。

進一步的，所述基體在所述楔形槽的下方設置有頂料孔。所述頂料孔在維修時可穿入頂料桿，從而便于從下方把所述楔塊頂出。

進一步的，所述楔塊材質的熱膨脹系數≥所述基體。

進一步的，設定所述型腔頂部的長為m₂、寬為n₂，所述型腔的深為h₂，所述型腔壁傾角為α₂，所述型腔受到的均布載荷為P，所述基體的彈性模量為E，許用應力{σ},所述型腔中線到所述型腔外壁頂點的距離為a，所述型腔中線到所述楔形槽近所述型腔端頂點的距離為b，根據模具壁厚強度校核和壁厚圓筒理論，b值按強度條件計算為：