專利名稱：一種冷鍛方法及冷擠模具的制作方法
一種冷鍛方法及冷擠模具
技術領域：
本發明涉及金屬精密鍛造領域，特別涉及一種冷鍛方法及冷擠模具。
背景技術：
在現有技術中，經常采用冷鍛反擠壓工藝鍛造具有內孔的零件，該工藝具有加工效率高，材料損耗低等優點。請參考圖I所示，其為采用現有冷鍛反擠壓工藝得到的零件剖面圖。該零件為具有內孔的筒形圓柱體。其外圓直徑為D，內孔直徑為d，桶底厚度為b，側壁厚度為t，口部缺陷為C。由于原材料的性能(比如屈服點強度，抗拉強度，伸長率等)以及反擠壓模具強度的限制，因此，對適用反擠壓工藝鍛造該類零件的尺寸也有相應的要求。具體的，合理的尺寸要求是底厚b彡O. 8t，變形量ε =d2/D2的要求范圍是15% 80%，同時口 部缺陷c ^ O. 3t。對于不符合此要求的具有內孔的零件一般采用其他效率偏低的切削加工類方法制得。但是，采用切削加工類方法制造具有內孔的零件使得材料消耗多、加工效率低，從而增加了產品成本。因此，有必要提出一種改進的技術方案來解決上述問題。
發明內容本發明的目的之一在于提供一種冷鍛方法，其可以鍛造多種尺寸的具有內孔的零件，并且可以提高生產效率、保證產品精度。本發明的目的之二在于提供一種冷擠模具，其可以鍛造多種尺寸的具有內孔的零件，并且可以提高生產效率、保證產品精度。為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，本發明提供了一種冷鍛方法，其包括冷擠和成形，所述冷擠為通過冷擠模具對坯料進行擠壓形成鍛坯，所述鍛坯包括具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體；所述成形為去除鍛坯中的多余材料以得到具有內孔的零件。進一步的，在所述成形工序中采用切削方式切除掉所述鍛坯的分流體以得到具有盲孔的柱體零件。進一步的，在所述成形工序中采用沖裁方式將所述鍛坯中的筒形柱體的內孔對應的部分去除以得到具有通孔的柱體零件。進一步的，所述冷擠模具包括上沖頭，形成有入料腔和分流腔的下模，所述上沖頭的外部形狀與零件的內孔相一致；所述入料腔用于容納坯料，其形狀與坯料的外形一致；所述分流腔設置于所述入料腔的底部，并通過分流腔上的分流口與入料腔的底部相通，所述分流腔與所述入料腔為同軸空腔。進一步的，所述分流腔為圓柱體，其分流腔直徑小于零件的內孔直徑。更進一步的，所述零件的內孔直徑為I. 05倍的分流腔直徑。再進一步的，所述冷擠工序包括將所述坯料放入下模中的入料腔內；上沖頭向下運動；當上沖頭完全貼合坯料時，坯料受力增加，坯料中位于內孔的材料通過入料腔底部的分流腔進行分流；當上沖頭下行至最低位時，所述冷擠工序完成，形成具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體的鍛坯。根據本發明的另一方面，本發明提出一種冷擠模具，其包括上沖頭，形成有入料腔和分流腔的下模，所述上沖頭的外部形狀與零件的內孔相一致；所述入料腔用于容納坯料，其形狀與坯料的外形一致；所述分流腔設置于所述入料腔的底部，并通過分流腔上的分流口與入料腔的底部相通，所述分流腔與所述入料腔為同軸空腔。進一步的，所述分流腔為圓柱體，所述零件的內孔直徑為I. 05倍的分流腔直徑。更進一步的，所述冷擠成形內腔工序包括將所述圓坯料放入下模中的入料腔內；上沖頭向下運動；當上沖頭完全貼合坯料時，坯料受力增加，坯料中位于內孔的材料通過入料腔底部的分流腔進行分流；當上沖頭下行至最低位時，所述冷擠工序完成，形成具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體的鍛坯。
與現有技術相比，本發明的冷鍛方法包括冷擠工序和成形工序，其中，在冷擠工序中，使放于冷擠模具入料腔中的坯料的位于零件內孔的材料通過分流腔進行分流，從而形成具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體的鍛坯；然后將鍛坯中的多余材料去除，從而得到具有內孔的產品零件。由于采用分流腔進行分流，使得不適合采用冷鍛反擠的零件也可以采用本發明中的方法進行加工，這樣，不僅可以提高生產效率，而且可以保證廣品精度。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中圖I為采用現有冷鍛反擠壓工藝得到的零件剖面圖；圖2為本發明鍛造具有內孔的鍛件的冷鍛方法在一個實施例中的工藝流程圖；圖3 (a)為冷擠工序得到的廣品形狀；圖3 (b)為采用切削方式切除掉圖3 (a)中所述鍛坯的分流體以得到具有盲孔的柱體零件；圖3 (C)為采用沖裁方式將圖3 (a)中所述鍛坯中的筒形柱體的內孔對應的部分去除以得到具有通孔的柱體零件；和圖4為本發明在一個實施例中的產品形狀變化過程圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發明至少一個實現方式中的特定特征、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。本發明的冷鍛方法包括冷擠工序和成形工序，其中，在冷擠工序中，將放于冷擠模具入料腔中的坯料的位于零件內孔的材料通過分流腔進行分流，從而形成具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體的鍛坯；然后將鍛坯中的多余材料去除，從而得到具有內孔的零件。這樣，不僅可以提高生產效率，而且可以保證產品精度。請參考圖2所示，其為本發明鍛造具有內孔的鍛件的冷鍛方法在一個實施例中的工藝流程圖。請參考圖3所示，其為本發明在一個實施例中的產品形狀變化過程圖。以下結合圖3具體介紹圖2所示工藝流程。所述工藝流程包括如下步驟。步驟210、冷擠。所述冷擠為通過冷擠模具對坯料進行擠壓形成鍛坯，所述鍛坯包括具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體；請參考圖4所示，其為利用本發明中的冷擠模具進行冷擠工序的產品成形過程 圖。圖中的冷擠模具包括上沖頭410，形成有入料腔422和分流腔424的下模420。所述上沖頭410的外部形狀與零件(或者稱為鍛件)的內孔相一致。在本實施例中，上沖頭410為圓柱體，其外圓直徑為dl (即零件的內孔為圓柱體，內孔直徑為dl)。所述入料腔422用于容納坯料430，其形狀與坯料430的外形一致。在本實施例中，所述入料腔422的形狀為圓柱體，其腔內直徑為D(即坯料的形狀為圓柱體，其外圓直徑為D)，并且D > dl。所述分流腔424設置于所述入料腔422的底部，并通過分流腔424上的分流口與入料腔的底部相通，所述分流腔與所述入料腔為同軸空腔。在本實施例中，所述分流腔424為圓柱體，其分流腔的腔內直徑為d2，且分流腔的腔內直徑d2小于零件的內孔直徑dl。優選的，dl ^ I. 05d2。接下來詳細介紹利用冷擠模具進行冷擠的過程。將所述坯料430放入下模中的入料腔422內；上沖頭410向下運動；當上沖頭410完全貼合坯料430時，坯料受力增加，由于上沖頭410尺寸小于所述坯料430的外圓尺寸，在所述坯料430受力增大的情況下，所述上沖頭410擠壓坯料中位于零件內孔的材料，坯料中位于內孔的材料通過入料腔底部的分流腔進行分流；當上沖頭410下行至最低位時，所述冷擠工序完成，形成具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體的鍛坯。圖3 Ca)為冷擠工序得到的產品形狀，其包括具有內孔的筒形圓柱體和與筒形圓柱體底部相連的柱狀分流體的鍛坯。其中，鍛坯中具有內孔的筒形圓柱體部分的外圓直徑為D，內孔直徑為dl，桶底厚度為bl，側壁厚度為tl，口部缺陷為Cl ;鍛坯中的柱狀分流體的外圓直徑為d2,并且d2略小于dl, dl ^ I. 05d2。由于冷擠模具分流腔的內腔直徑d2略小于零件的內孔直徑dl。優選的，dl ^ I. 05d2。，因此，在冷擠壓過程中，可以使放于入料腔522中的坯料的位于零件內孔的材料整體平移至分流腔430內，由于分流腔的內腔直徑d2比零件的內孔直徑dl小，使產品材料向分流腔430擠壓時產生壓應力，使鍛坯的內孔成形時無材料撕裂缺陷。另外由于坯料中位于零件內孔的材料是平移至分流腔，可以使鍛坯不會產生口部Cl的塌角缺陷。步驟220、成形。去除鍛坯中的多余材料，從而得到具有內孔的零件。
3 (b)為在所述成形工序中采用切削方式切除掉圖3 Ca)中所述鍛坯的分流體以得到具有盲孔的柱體零件。該零件的外圓直徑為D，內孔直徑為dl，桶底厚度為bl，側壁厚度為tl，口部缺陷為Cl。3 (c)為在所述成形工序中采用沖裁方式將圖3 Ca)中所述鍛坯中筒形柱體的內孔對應的部分去除以得到具有通孔的柱體零件。本發明的冷鍛方法包括冷擠工序和成形工序，其中所述冷擠工序為通過冷擠模具對坯料進行擠壓，由于冷擠模具包括入料腔422和設置于入料腔底部的分流腔，且分流腔的內腔直徑d2小于零件的內孔直徑dl。優選的，dl 1.05d2。此尺寸要求是為了在冷擠壓過程中，使放于入料腔422中的坯料的位于零件內孔的材料整體平移至分流腔430內，由于分流腔的內腔直徑d2比零件的內孔直徑dl小，使產品材料向分流腔430擠壓時產生壓應力，使鍛坯的內孔成形時無材料撕裂缺陷。另外由于坯料中位于零件內孔的材料是平移至分流腔，可以使零件不會產生口部c的塌角缺陷。從而使本發明的冷鍛方法不僅適用于鍛造底厚遠遠小于壁厚的具有內孔的零件，而且也可以適用于變形量不在合理范圍內的具 有內孔的零件。通過本發明的冷鍛方法制得的具有內孔的零件(如圖3 (b)和圖3 (c)所示的零件)其口部缺陷Cl彡O. 05t，底厚bl可降低至2mm。變形量ε =d2/D2的要求范圍是15% 80%，從而使通常采用切削加工類方法制造具有內孔的零件可以通過本發明的冷鍛方法制得，這樣，不僅可以提高生產效率，而且可以保證產品精度。上述說明已經充分揭露了本發明的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領域的技術人員對本發明的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本發明的權利要求書的范圍。相應地，本發明的權利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施方式
。
權利要求
1.一種冷鍛方法，其特征在于，其包括冷擠和成形， 所述冷擠為通過冷擠模具對坯料進行擠壓形成鍛坯，所述鍛坯包括具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體； 所述成形為去除鍛坯中的多余材料以得到具有內孔的零件。
2.根據權利要求I所述的冷鍛方法，其特征在于，在所述成形工序中采用切削方式切除掉所述鍛坯的分流體以得到具有盲孔的柱體零件。
3.根據權利要求I所述的冷鍛方法，其特征在于，在所述成形工序中采用沖裁方式將所述鍛坯中的筒形柱體的內孔對應的部分去除以得到具有通孔的柱體零件。
4.根據權利要求1、2或者3所述的冷鍛方法，其特征在于，所述冷擠模具包括上沖頭，形成有入料腔和分流腔的下模， 所述上沖頭的外部形狀與零件的內孔相一致； 所述入料腔用于容納坯料，其形狀與坯料的外形一致； 所述分流腔設置于所述入料腔的底部，并通過分流腔上的分流口與入料腔的底部相通，所述分流腔與所述入料腔為同軸空腔。
5.根據權利要求4所述的冷鍛方法，其特征在于，所述分流腔為圓柱體，其分流腔直徑小于零件的內孔直徑。
6.根據權利要求5所述的冷鍛方法，其特征在于，所述零件的內孔直徑為I.05倍的分流腔直徑。
7.根據權利要求4所述的鍛造方法，其特征在于，所述冷擠工序包括 將所述坯料放入下模中的入料腔內； 上沖頭向下運動； 當上沖頭完全貼合坯料時，坯料受力增加，坯料中位于內孔的材料通過入料腔底部的分流腔進行分流； 當上沖頭下行至最低位時，所述冷擠工序完成，形成具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體的鍛坯。
8.一種冷擠模具，其特征在于，其包括上沖頭，形成有入料腔和分流腔的下模， 所述上沖頭的外部形狀與零件的內孔相一致； 所述入料腔用于容納坯料，其形狀與坯料的外形一致； 所述分流腔設置于所述入料腔的底部，并通過分流腔上的分流口與入料腔的底部相通，所述分流腔與所述入料腔為同軸空腔。
9.根據權利要求8所述的冷擠模具，其特征在于，所述分流腔為圓柱體，所述零件的內孔直徑為I. 05倍的分流腔直徑。
10.根據權利要求8或者9所述的冷擠模具，其特征在于，所述冷擠成形內腔工序包括 將所述圓坯料放入下模中的入料腔內； 上沖頭向下運動； 當上沖頭完全貼合坯料時，坯料受力增加，坯料中位于內孔的材料通過入料腔底部的分流腔進行分流； 當上沖頭下行至最低位時，所述冷擠工序完成，形成具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流 體的鍛坯。
全文摘要
本發明提供一種冷鍛方法，其包括冷擠工序和成形工序，所述冷擠為通過冷擠模具對坯料進行擠壓形成鍛坯，所述鍛坯包括具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體；所述成形工序為去除鍛坯中的多余材料以得到具有內孔的零件。與現有技術相比，本發明的冷鍛方法在冷擠工序中，使放于冷擠模具入料腔中的坯料的位于零件內孔的材料通過分流腔進行分流，從而形成具有內孔的筒形柱體和與筒形柱體底部相連的分流體的鍛坯；然后將鍛坯中的多余材料去除，從而得到具有內孔的產品零件。由于采用分流腔進行分流，使得不適合采用冷鍛反擠的零件也可以采用本發明中的方法進行加工，這樣，不僅可以提高生產效率，而且可以保證產品精度。
文檔編號B21J5/02GK102814441SQ201210281510
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者蔡永輝, 王平, 徐文華, 陳愛華 申請人:江蘇森威集團飛達股份有限公司