CN102909298B - 一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法及成形模具 - Google Patents

Abstract

一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法及成形模具，属于冶金系统锻造技术领域。本发明的成形方法，包括：对棒料进行下料、平端面和倒圆角，并进行加热，保温准备进行锻造；模具预热后，将下胎模放入外模套中，将棒料放入下胎模的型腔内，在外模套内放入上胎模，将上胎模和下胎模逐渐打靠，将锻件从模具中取出，并重新加热；将锻件拔长杆部，将锻件从加热炉中取出，使用测具进行定位确定分料处；采用摔子将杆部进行滚圆，并卡压中部凹档；接着，采用摔子滚圆直径，并拔长、滚圆杆部端头；最后，使用测具进行定位确定中间法兰处，并保证锻件的总长度满足要求。本发明的成形模具，包括外模套，在外模套的通孔内设置有具有型腔的下胎模和上胎模。

Description

一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法及成形模具

技术领域

本发明属于冶金系统锻造技术领域，特别是涉及一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法及成形模具。

背景技术

生产叶片类锻件时需要合适的预制坯，该预制坯一般在平锻机上进行顶锻成形。顶锻成形需要设计专用的模具并进行多道次的聚集，每道次要求一定的聚集比。同时，所设计的顶锻成形模具要求具有夹持部分、支撑部分和挡料部分，并且顶锻成形不能超过设备的载荷极限和最大成形尺寸，一般只适合不带凹档的回转类锻件。对于同时具有头部大扭角法兰和中间法兰的荒坯锻件，中间法兰很难顶锻成形，同时头部的大扭角法兰需要较大的顶锻载荷，并且不能超出设备限定的成形直径尺寸。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法及成形模具。针对顶锻成形需要设计专用模具，成形过程需要校核设备载荷、锻件尺寸、形状等问题，本发明通过设计合理的通用成形模具、简易工装和测具，节省了生产成本，而且大大缩短了新品的制造周期。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法，包括如下步骤：

步骤一：下料和加热，

首先，对棒料进行锯床下料，采用车床进行平端面和倒圆角；然后，通过加热炉进行加热，保温准备进行锻造；

步骤二：通过成形模具进行锻件头部的锻造成形，

将成形模具预热后，首先，将固定下胎模放入外模套的通孔内的下部中，并放置于工作平台上；然后，将步骤一保温的棒料从加热炉中取出，放入固定下胎模的型腔内，在外模套的通孔内的上部放入导向上胎模，通过锻锤将导向上胎模和固定下胎模逐渐打靠；最后，将锻件从成形模具中取出，并将锻件放入加热炉进行重新加热；

步骤三：将锻件拔长杆部，

将步骤二加工后的锻件从加热炉中取出，并放置在工作平台上，首先，使用尺寸控制用测具进行定位，确定分料处；然后，采用成形用摔子将锻件杆部进行滚圆，并卡压中部凹档；接着，采用摔子滚圆直径，并拔长、滚圆锻件杆部端头；最后，使用尺寸控制用测具进行定位，确定中间法兰处，并保证锻件的总长度满足最终设计要求。

步骤三中所述的尺寸控制用测具，包括工作部分和夹持部分，在所述工作部分设置有第一定位凸起和第二定位凸起，在测杆的首端设置有首端挡板，在测杆的末端设置有末端挡板；所述第一定位凸起与锻件的分料处相对应，所述第二定位凸起与锻件的中间法兰处相对应，所述首端挡板至末端挡板的距离与锻件的长度相同。

所述带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形模具，包括具有通孔的外模套，在所述外模套的通孔内的下部设置有具有型腔的固定下胎模，在外模套的通孔内的上部设置有具有型腔的导向上胎模。

为防止锻件头部成形时错移，所述型腔中的大扭角法兰型腔设置在固定下胎模中。

为防止锻件头部成形时扭转，所述导向上胎模和固定下胎模均设置有定位平面，所述外模套的通孔与导向上胎模和固定下胎模相配合。

为了便于固定本发明的成形模具，在所述外模套的外部设置有第一卡槽。

为了便于夹持导向上胎模，在所述导向上胎模的外部设置有第二卡槽。

本发明的有益效果：

1、本发明采用通用成形模具在自由锻锤上生产出平锻机很难成形的锻件，方法简便，操作灵活，节省了生产成本，而且大大缩短了新品的制造周期；

2、针对成形模具无法顺利取出带凹档的锻件的难点，本发明采用一套成形模具成形后再卡压、拔长凹档的方法进行了有效解决；

3、本发明通过设计尺寸控制用测具，准确控制了锻件杆部拔长位置和拔长长度，获得的锻件形状、尺寸一致性较好，质量较高。

采用本发明已生产钛合金、不锈钢材质锻件120余件，保证了带阻尼台转子叶片锻件的生产，创造了巨大的经济效益。

附图说明

图1为本发明的带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形模具的结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为本发明采用的成形用摔子的结构示意图；

图4为本发明采用的尺寸控制用测具的结构示意图；

a）为本发明采用的尺寸控制用测具确定分料处时的使用状态图；

b）为本发明采用的尺寸控制用测具确定中间法兰处时的使用状态图；

图中，1—第二卡槽，2—导向上胎模，3—通孔，4—外模套，5—固定下胎模，6—型腔，7—第一卡槽，8—上摔，9—下摔，10—凹腔，11—连杆，12—工作部分，13—第一定位凸起，14—第二定位凸起，15—中间法兰处，16—末端挡板，17—分料处，18—首端挡板，19—中部凹档，20—定位平面，21—大扭角法兰型腔，22—夹持部分。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明：

实施例1

一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法，包括如下步骤：

步骤一：下料和加热，

首先，对车光表面的TC4钛合金棒料进行锯床下料，棒料直径为65mm，长度为340mm；采用车床进行平端面至Ra6.3μm，倒圆角R5～R8mm；然后，通过加热炉加热至950±10℃，保温35～90分钟后准备进行锻造；

步骤二：通过成形模具进行锻件头部的锻造成形，

将成形模具预热至200～300℃后，首先，将固定下胎模5放入外模套4的通孔3内的下部中，并放置于工作平台上；然后，将步骤一保温的钛合金棒料从加热炉中取出，放入固定下胎模5的型腔6内，在外模套4的通孔3内的上部按正确的方向和位置放入导向上胎模2，通过自由锻锤将导向上胎模2和固定下胎模5逐渐打靠；最后，将成形模具进行翻转，放置在漏盘上，采用一垫块在锤击作用下将锻件和导向上胎模2从外模套4中顶出，将锻件从成形模具中取出，并将锻件放入加热炉进行重新加热；

步骤三：将锻件拔长杆部，

将步骤二加工后的锻件从加热炉中取出，并放置在工作平台上，首先，使用尺寸控制用测具进行定位，确定分料处17，如图4中a）所示；然后，采用D=65mm的成形用摔子将带斜度的锻件杆部进行滚圆，并采用D=60mm的摔子卡压中部凹档19；接着，采用D=50mm的摔子滚圆直径，并采用D=60mm和50mm的摔子拔长、滚圆锻件杆部端头；最后，使用尺寸控制用测具进行定位，确定中间法兰处15，并保证锻件的总长度满足最终设计要求。

实施例2

一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法，包括如下步骤：

步骤一：下料和加热，

首先，对车光表面的TC4钛合金棒料进行锯床下料，棒料直径为70mm，长度为340mm；采用车床进行平端面至Ra6.3μm，倒圆角R5～R8 mm；然后，通过加热炉加热至950±10℃，保温35～90分钟后准备进行锻造；

步骤二：通过成形模具进行锻件头部的锻造成形，

将成形模具预热至200～300℃后，首先，将固定下胎模5放入外模套4的通孔3内的下部中，并放置于工作平台上；然后，将步骤一保温的钛合金棒料从加热炉中取出，放入固定下胎模5的型腔6内，在外模套4的通孔3内的上部按正确的方向和位置放入导向上胎模2，通过自由锻锤将导向上胎模2和固定下胎模5逐渐打靠；最后，将成形模具进行翻转，放置在漏盘上，采用一垫块在锤击作用下将锻件和导向上胎模2从外模套4中顶出，将锻件从成形模具中取出，并将锻件放入加热炉进行重新加热；

步骤三：将锻件拔长杆部，

将步骤二加工后的锻件从加热炉中取出，并放置在工作平台上，首先，使用尺寸控制用测具进行定位，确定分料处17，如图4中a）所示；然后，采用D=70mm的成形用摔子将带斜度的锻件杆部进行滚圆，并采用D=60mm的摔子卡压中部凹档19；接着，采用D=50mm的摔子滚圆直径，并采用D=60mm和50mm的摔子拔长、滚圆锻件杆部端头；最后，使用尺寸控制用测具进行定位，确定中间法兰处15，并保证锻件的总长度满足最终设计要求。

实施例3

一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法，包括如下步骤：

步骤一：下料和加热，

首先，对车光表面的TC4钛合金棒料进行锯床下料，棒料直径为80mm，长度为340mm；采用车床进行平端面至Ra6.3μm，倒圆角R5～R8 mm；然后，通过加热炉加热至950±10℃，保温35～90分钟后准备进行锻造；

步骤二：通过成形模具进行锻件头部的锻造成形，

将成形模具预热至200～300℃后，首先，将固定下胎模5放入外模套4的通孔3内的下部中，并放置于工作平台上；然后，将步骤一保温的钛合金棒料从加热炉中取出，放入固定下胎模5的型腔6内，在外模套4的通孔3内的上部按正确的方向和位置放入导向上胎模2，通过自由锻锤将导向上胎模2和固定下胎模5逐渐打靠；最后，将成形模具进行翻转，放置在漏盘上，采用一垫块在锤击作用下将锻件和导向上胎模2从外模套4中顶出，将锻件从成形模具中取出，并将锻件放入加热炉进行重新加热；

步骤三：将锻件拔长杆部，

将步骤二加工后的锻件从加热炉中取出，并放置在工作平台上，首先，使用尺寸控制用测具进行定位，确定分料处17，如图4中a）所示；然后，采用D=80mm的成形用摔子将带斜度的锻件杆部进行滚圆，并采用D=60mm的摔子卡压中部凹档19；接着，采用D=50mm的摔子滚圆直径，并采用D=60mm和50mm的摔子拔长、滚圆锻件杆部端头；最后，使用尺寸控制用测具进行定位，确定中间法兰处15，并保证锻件的总长度满足最终设计要求。

步骤三中所述的尺寸控制用测具，包括工作部分12和夹持部分22，在所述工作部分12设置有第一定位凸起13和第二定位凸起14，在测杆12的首端设置有首端挡板18，在测杆12的末端设置有末端挡板16；所述第一定位凸起13与锻件的分料处17相对应，所述第二定位凸起14与锻件的中间法兰处15相对应，所述首端挡板18至末端挡板16的距离与锻件的长度相同。

所述带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形模具，包括具有通孔3的外模套4，在所述外模套4的通孔3内的下部设置有具有型腔6的固定下胎模5，在外模套4的通孔3内的上部设置有具有型腔6的导向上胎模2。为防止锻件头部成形时错移，所述型腔6中的大扭角法兰型腔21设置在固定下胎模5中；为防止锻件头部成形时扭转，所述导向上胎模2和固定下胎模5均设置有定位平面20，所述外模套4的通孔3与导向上胎模2和固定下胎模5相配合。

为了便于固定本发明的成形模具，在所述外模套4的外部设置有第一卡槽7；为了便于夹持导向上胎模2，在所述导向上胎模2的外部设置有第二卡槽1；所述导向上胎模2和固定下胎模5结合后的型腔6与锻件拔长杆部前的外形相匹配。

本发明设计的成形模具可保证锻件头部大扭角法兰的成形，固定下胎模5的型腔6需要足够的金属体积，以保证拔长后锻件杆部的直径和总长度尺寸。为防止中间法兰部分出现错移和扭转，将中间法兰部分的型腔设计在固定下胎模5中，同时通过外模套4对导向上胎模2和固定下胎模5进行有效定位，防止转动。导向上胎模2从开始接触棒料时就需要在外模套4中有一定的导程距离，设计为10mm，而且导向上胎模2运动到接触固定下胎模5时，导向上胎模2的外端面需要距离外模套4外端面一定的尺寸，据此设计出导向上胎模2高度和外模套4高度。

Claims (1)

1.一种带大扭角法兰和中间法兰的锻件成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：下料和加热，

首先，对棒料进行锯床下料，采用车床进行平端面和倒圆角；然后，通过加热炉进行加热，保温准备进行锻造；

步骤二：通过成形模具进行锻件头部的锻造成形，

将成形模具预热后，首先，将固定下胎模放入外模套的通孔内的下部中，并放置于工作平台上；然后，将步骤一保温的棒料从加热炉中取出，放入固定下胎模的型腔内，在外模套的通孔内的上部放入导向上胎模，通过锻锤将导向上胎模和固定下胎模逐渐打靠；最后，将锻件从成形模具中取出，并将锻件放入加热炉进行重新加热；

步骤三：将锻件拔长杆部，

将步骤二加工后的锻件从加热炉中取出，并放置在工作平台上，首先，使用尺寸控制用测具进行定位，确定分料处；然后，采用成形用摔子将锻件杆部进行滚圆，并卡压中部凹档；接着，采用摔子滚圆直径，并拔长、滚圆锻件杆部端头；最后，使用尺寸控制用测具进行定位，确定中间法兰处，并保证锻件的总长度满足最终设计要求；

步骤三中所述的尺寸控制用测具，包括工作部分和夹持部分，在所述工作部分设置有第一定位凸起和第二定位凸起，在测杆的首端设置有首端挡板，在测杆的末端设置有末端挡板；所述第一定位凸起与锻件的分料处相对应，所述第二定位凸起与锻件的中间法兰处相对应，所述首端挡板至末端挡板的距离与锻件的长度相同。