一種臺(tái)階軸毛坯的閉塞精鍛裝置的制作方法

本發(fā)明涉及金屬成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種臺(tái)階軸毛坯的閉塞精鍛裝置。

背景技術(shù)：

軸根據(jù)其使用要求，一般設(shè)計(jì)成臺(tái)階式，其毛坯成形方式一般有棒料鍛造、多道次擠壓墩頭成形、楔橫軋成形、徑向鍛造或旋轉(zhuǎn)鍛造等。棒料鍛造存在著效率低、材料利用率低等問題，多道次擠壓墩頭生產(chǎn)效率低、需要多工位設(shè)備，而楔橫軋、徑向鍛造或旋轉(zhuǎn)鍛造都需要專用設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種臺(tái)階軸毛坯的閉塞精鍛裝置，以解決現(xiàn)有傳統(tǒng)鍛造擠壓存在的效率低的問題，而楔橫軋、徑向鍛造或旋轉(zhuǎn)鍛造需要專用設(shè)備，投資大的問題。本發(fā)明能夠在一臺(tái)設(shè)備上完成該復(fù)雜毛坯的成形，具有生產(chǎn)效率高，鍛件流線好、質(zhì)量好，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種臺(tái)階軸毛坯的閉塞精鍛裝置，包括上模、下模芯、上滑塊結(jié)構(gòu)、下滑塊結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力圈、導(dǎo)向限位筒、支撐板和下模座；導(dǎo)向限位筒固定在下模座上，導(dǎo)向限位筒的底部固定有阻力單元，阻力單元的頂部固定有支撐板；支撐板上放置著同軸設(shè)置的下模芯和預(yù)應(yīng)力圈，預(yù)應(yīng)力圈和下模芯通過過盈配合緊固在一起，預(yù)應(yīng)力圈設(shè)置于下模芯外周；上模設(shè)置于下模芯和預(yù)應(yīng)力圈上方，固定于壓力機(jī)滑塊上，能夠隨壓力機(jī)滑塊上下運(yùn)動(dòng)；下模芯設(shè)有型腔，型腔中安裝有用于和下模芯配合成形臺(tái)階軸工件上臺(tái)階和下臺(tái)階的上滑塊結(jié)構(gòu)和下滑塊結(jié)構(gòu)；下模座的中心孔裝有能夠沿下模座的中心孔上下運(yùn)動(dòng)下頂桿；下頂桿上端放置著上頂桿；上頂桿延伸至下模芯的下模芯中心孔中。

進(jìn)一步的，所述阻力單元為油缸，油缸通過臺(tái)階孔固定在下模座上；油缸中裝有柱塞，柱塞在油壓的控制下能夠沿油缸上下運(yùn)動(dòng)；油缸上端固定有限位塊，用于對(duì)柱塞的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限位；柱塞上端固定有支撐板。

進(jìn)一步的，上模的下表面中心設(shè)有一個(gè)定位槽，用于成形時(shí)棒料進(jìn)行定位。

進(jìn)一步的，下模芯的軸向上設(shè)有下模芯中心孔、下臺(tái)階孔和上臺(tái)階孔，其中上臺(tái)階孔的直徑等于工件的上臺(tái)階的直徑，下臺(tái)階孔的直徑等于工件的下臺(tái)階的直徑。

進(jìn)一步的，下模芯的頂部設(shè)有對(duì)稱設(shè)置的十字形開口，每個(gè)開口位置在下模芯的外圓周上設(shè)有上導(dǎo)滑槽和下導(dǎo)滑槽；每個(gè)上導(dǎo)滑槽中安裝有一個(gè)上滑塊結(jié)構(gòu)，每個(gè)下導(dǎo)滑槽中安裝有一個(gè)下滑塊結(jié)構(gòu)；上滑塊結(jié)構(gòu)包括上滑塊、上彈性元件和上擋塊；上滑塊包括相互連接的上成形塊和上導(dǎo)向塊，上成形塊的前端具有上工作面；上成形塊的兩側(cè)和十字設(shè)置的開口對(duì)應(yīng)的側(cè)壁配合；上導(dǎo)向塊安裝于上導(dǎo)滑槽中；上導(dǎo)向塊的前端設(shè)有前定位面，上導(dǎo)向塊的前定位面和上導(dǎo)滑槽的前端定位面配合，對(duì)上滑塊徑向向心的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定位；上彈性元件一端抵持在上導(dǎo)向塊的后端面上的孔中，另一端抵持在上擋塊上的孔中，上擋塊緊固在上導(dǎo)滑槽中；下滑塊結(jié)構(gòu)包括下滑塊、下彈性元件下?lián)鯄K；下滑塊包括相互連接的下成形塊和下導(dǎo)向塊，下成形塊的前端具有下工作面；下成形塊的兩側(cè)和十字設(shè)置的開口對(duì)應(yīng)的側(cè)壁配合；下導(dǎo)向塊安裝于下導(dǎo)滑槽中；下導(dǎo)向塊的前端設(shè)有前定位面，下導(dǎo)向塊的前定位面和下導(dǎo)滑槽的前端定位面配合，對(duì)下滑塊徑向向心的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定位；下彈性元件一端抵持在下導(dǎo)向塊的后端面上的孔中，另一端抵持在下?lián)鯄K的孔中，下?lián)鯄K緊固在下導(dǎo)滑槽中。

進(jìn)一步的，上工作面為弧面，其弧度與上臺(tái)階的弧度相同；上導(dǎo)向塊沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，后端面碰到上擋塊的前端面時(shí)達(dá)到極限位置，此時(shí)四個(gè)上工作面與上臺(tái)階孔的內(nèi)表面圍繞成一個(gè)完整的圓面，該圓面的直徑與上臺(tái)階的直徑相同，高度與上臺(tái)階的高度相同；下工作面為弧面，其弧度與下臺(tái)階的弧度相同；下導(dǎo)向塊沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，后端面碰到下?lián)鯄K的前端面時(shí)達(dá)到極限位置，此時(shí)四個(gè)下工作面與下臺(tái)階孔的內(nèi)表面圍繞成一個(gè)完整的圓面，該圓面的直徑與下臺(tái)階的直徑相同，高度與下臺(tái)階的高度相同。

進(jìn)一步的，上彈性元件和下彈性元件為彈簧或者可控液壓阻力元件。

進(jìn)一步的，上擋塊固定在上導(dǎo)滑槽中；下?lián)鯄K固定在下導(dǎo)滑槽中。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)兩個(gè)臺(tái)階軸可在一次壓下即可完成，具有效率高的特點(diǎn)。

2)產(chǎn)品的成形精度高、材料利用率高。

3)可在普通壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)，對(duì)設(shè)備要求低，加工柔性好。

4)經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。

附圖說明

圖1為棒料的示意圖；

圖2為工件的示意圖；

圖3為成形裝置鍛造開始時(shí)的示意圖；

圖4為成形裝置鍛造結(jié)束時(shí)的示意圖；

圖5為上模的示意圖；

圖6為下模芯的示意圖；

圖7為上滑塊的示意圖；

圖8為下滑塊的示意圖；

圖9為上擋塊的示意圖；

圖10為下?lián)鯄K的示意圖；

圖11為沿圖3中A-A線的剖視圖；

圖12為沿圖3中B-B線的剖視圖；

圖13為沿圖4中C-C線的剖視圖；

圖14為沿圖4中D-D線的剖視圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1所示，棒料1為圓柱形金屬棒材。請(qǐng)參閱圖2所示，最終所要成型的工件2包括圓柱形主體203和設(shè)置在主體203中上部的上臺(tái)階201和下臺(tái)階202，上臺(tái)階201的直徑大于下臺(tái)階202的直徑；下臺(tái)階202的直徑小于上臺(tái)階201的直徑，大于主體203的直徑。

請(qǐng)參閱圖3至圖14所示，本發(fā)明一種臺(tái)階軸毛坯的閉塞精鍛裝置，包括上模3、下模芯4、上滑塊結(jié)構(gòu)5、下滑塊結(jié)構(gòu)6、預(yù)應(yīng)力圈7、導(dǎo)向限位筒8、支撐板9、油缸13和下模座14。

導(dǎo)向限位筒8固定在下模座14上，導(dǎo)向限位筒8通過臺(tái)階孔將油缸13固定在下模座14上。油缸13中裝有柱塞12，柱塞12在油壓的控制下沿油缸13能夠上下運(yùn)動(dòng)。油缸13上端固定有限位塊11，用于對(duì)柱塞12的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限位。柱塞12上端固定有支撐板9。支撐板9上放置著同軸設(shè)置的下模芯4和預(yù)應(yīng)力圈7，預(yù)應(yīng)力圈7和下模芯4通過過盈配合緊固在一起，預(yù)應(yīng)力圈7設(shè)置于下模芯4外周。在下模座14中心孔裝有下頂桿15，能夠沿下模座14的中心孔上下運(yùn)動(dòng)；下頂桿15上端放置著上頂桿10，能夠沿下模芯4的中心孔將工件2頂出。

請(qǐng)參閱圖5所示，上模3的下表面31中心設(shè)有一個(gè)定位槽32，用于成形時(shí)對(duì)坯料1進(jìn)行定位；合模后，下表面31和下模芯4接觸，推動(dòng)下模芯4下行。

請(qǐng)參閱圖3、4、6所示，下模芯4的軸向上設(shè)有中心孔43、下臺(tái)階孔42和上臺(tái)階孔41，其中上臺(tái)階孔41的直徑大于下臺(tái)階孔42的直徑，下臺(tái)階孔42直徑大于中心孔43的直徑，其中上臺(tái)階孔41的直徑等于工件2的上臺(tái)階201的直徑，下臺(tái)階孔42的直徑等于工件2的下臺(tái)階202的直徑；為方便放料和頂出工件，在中心孔43、下臺(tái)階孔42和上臺(tái)階孔41上均設(shè)有拔模斜度。上模3同軸設(shè)置于下模芯4和預(yù)應(yīng)力圈7上方，固定于壓力機(jī)滑塊上，能夠隨壓力機(jī)滑塊上下運(yùn)動(dòng)。

下模芯4的頂部設(shè)有對(duì)稱設(shè)置的十字形開口40，每個(gè)開口位置在下模芯的外圓周上開有上導(dǎo)滑槽44和下導(dǎo)滑槽45；上導(dǎo)滑槽44前端有前端定位面441，后端有后端定位面；下導(dǎo)滑槽45前端有前端定位面451，后端有后端定位面；每個(gè)上導(dǎo)滑槽44中安裝有一個(gè)上滑塊51，每個(gè)下導(dǎo)滑槽45中安裝有一個(gè)下滑塊61。

上滑塊51包括相互連接的上成形塊5100和上導(dǎo)向塊5101，上成形塊5100的前端具有上工作面512，上工作面512擁有1度的拔模斜度；上成形塊5100的兩側(cè)為側(cè)導(dǎo)滑面513，用于和對(duì)應(yīng)開口的側(cè)壁配合，上成形塊5100的頂部設(shè)有上導(dǎo)滑面511；上導(dǎo)向塊5101安裝于上導(dǎo)滑槽44中，上導(dǎo)滑槽44的寬度大于開口的寬度；上導(dǎo)向塊5101的寬度大于上成形塊5100的寬度，上導(dǎo)向塊5101的前端設(shè)有前定位面514，前定位面514和上導(dǎo)滑槽44的前端定位面441的配合，對(duì)上滑塊51徑向向下模芯4中心的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定位；上導(dǎo)滑槽44中還安裝有上彈性元件52和上擋塊53；上擋塊53兩側(cè)耳部534上設(shè)有螺紋孔533，上擋塊53通過螺釘穿過兩個(gè)螺紋孔533固定在上導(dǎo)滑槽44中；上擋塊53的前端面532作為上導(dǎo)滑槽44后端的后端定位面，用于限制上滑塊51向外的滑動(dòng)極限位置；上擋塊53的前端面532上設(shè)有凹槽531；上彈性元件52后端安裝在凹槽531中，上彈性元件52前端安裝在導(dǎo)向塊5101的凹槽中；上彈性元件52一端抵持在上導(dǎo)向塊5101的后端面515上，另一端抵持在上擋塊53上。上工作面512為弧面，其弧度與上臺(tái)階201的弧度相同；上導(dǎo)向塊5101沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，后端面515碰到上擋塊53的前端面532，達(dá)到極限位置，此時(shí)四個(gè)工作面512與上臺(tái)階孔41的內(nèi)表面圍繞成一個(gè)完整的圓面，該圓面的直徑與上臺(tái)階201的直徑相同，高度與上臺(tái)階201的高度相同。

下滑塊61包括相互連接的下成形塊6100和下導(dǎo)向塊6101，下成形塊6100的前端具有下工作面612，下工作面612擁有1度的拔模斜度；下成形塊6100的兩側(cè)為側(cè)導(dǎo)滑面613，用于和對(duì)應(yīng)開口的側(cè)壁配合，下成形塊6100的頂部設(shè)有上導(dǎo)滑面61；下導(dǎo)向塊6101安裝于下導(dǎo)滑槽45中，下導(dǎo)滑槽45的寬度大于開口的寬度；下導(dǎo)向塊6101的寬度大于下成形塊6100的寬度，下導(dǎo)向塊6101的前端設(shè)有前定位面614，前定位面614和下導(dǎo)滑槽的前端定位面451的配合，對(duì)下滑塊61徑向向下模芯4中心的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定位；下導(dǎo)滑槽45中還安裝有下彈性元件62和下?lián)鯄K63；下?lián)鯄K63兩側(cè)耳部634上設(shè)有螺紋孔633，下?lián)鯄K63通過螺釘穿過兩個(gè)螺紋孔633固定在下導(dǎo)滑槽45中；下?lián)鯄K63的前端面632作為下導(dǎo)滑槽45后端的后端定位面，用于限制下滑塊61的滑動(dòng)極限位置；下?lián)鯄K63的前端面632上設(shè)有凹槽631；下彈性元件62后端安裝在凹槽631中，下彈性元件62前端安裝在下導(dǎo)向塊6101的凹槽中；下彈性元件62一端抵持在下導(dǎo)向塊6101的后端面615上，另一端抵持在下?lián)鯄K63上。工作面612為弧面，其弧度與下臺(tái)階202的弧度相同；下導(dǎo)向塊6101沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，后端面615碰到下?lián)鯄K63的前端面632時(shí)，達(dá)到極限位置，此時(shí)四個(gè)下工作面612與下臺(tái)階孔42的內(nèi)表面圍繞成一個(gè)完整的圓面，該圓面的直徑與下臺(tái)階202的直徑相同，高度與下臺(tái)階202的高度相同。

本發(fā)明中，上模3和壓力機(jī)滑塊連接，在壓力機(jī)滑塊的帶動(dòng)下上下運(yùn)動(dòng)。下模座14固定在壓力機(jī)工作臺(tái)面上。

本發(fā)明中，將鋸切好的棒料1——稱重分選——拋丸——預(yù)涂石墨——加熱——一步閉塞多向鍛造，獲得工件2。

本發(fā)明一種臺(tái)階軸毛坯的閉塞精鍛裝置的工藝，包括以下步驟：

1)將加熱好的棒料1放入下模芯4中，四個(gè)上滑塊結(jié)構(gòu)5的上滑塊51和四個(gè)下滑塊結(jié)構(gòu)6的下滑塊61分別在上彈性元件52和下彈性元件62作用下接近棒料1上，上模3壓下，合模后上模3、下模芯4及預(yù)應(yīng)力圈7在壓力機(jī)的作用下克服油缸13的阻力同步下行，棒料1在上模3的擠壓作用下充填型腔，

2)其中四個(gè)上滑塊51承受的相同的背壓Fs，而四個(gè)下滑塊61承受相同的背壓Fx，且Fx大于Fs，

3)在上模3、下模芯4向下運(yùn)動(dòng)的過程中，模腔中的壓力增大，由于棒料1四周由上滑塊51和下滑塊61支撐，且因?yàn)樗膫€(gè)上滑塊51和四個(gè)下滑塊61各自承受相同的背壓，故棒料只發(fā)生鐓粗且不會(huì)彎曲。

4)由于Fx大于Fs，當(dāng)模腔內(nèi)壓力P增大到四個(gè)上滑塊51承受的背壓Fs時(shí)，四個(gè)上滑塊沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，隨著模腔壓力進(jìn)一步增大，增大到四個(gè)下滑塊61承受的背壓Fx時(shí)，四個(gè)下滑塊61也開始沿徑向向外運(yùn)動(dòng)。

由于Fx大于Fs，和四個(gè)上滑塊51接觸的坯料沿徑向向外流動(dòng)的速度快，而和四個(gè)下滑塊61接觸的坯料沿徑向向外流動(dòng)速度慢。

5)最終兩者同時(shí)到達(dá)或者先后到達(dá)極限位置，四個(gè)上滑塊51由上檔料53擋住，而四個(gè)下滑塊61由下?lián)鯄K63擋住，成形終了。

6)然后，壓力機(jī)回程，上模3向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，阻力單元推動(dòng)下模4、預(yù)應(yīng)力圈7隨上模3同步上行，當(dāng)預(yù)應(yīng)力圈7碰到導(dǎo)向限位筒8的限位裝置，下模運(yùn)動(dòng)到上極限位置，由導(dǎo)向限位筒8的頂部擋住后停止上行，此時(shí)上模3繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，模具打開。

7)下頂桿15向上頂，通過上頂桿10頂出工件2，由機(jī)械手夾持工件2送入后續(xù)工步。與此同時(shí)四個(gè)上滑塊51和四個(gè)下滑塊61在上彈性元件52和下彈性元件62的作用下復(fù)位，等待下一次成形。