[发明专利]一次合模多次局部加载成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属塑性成形技术领域，具体涉及金属热锻精密成形的方法，属于金属精密成形新方法。 

背景技术

典型的支叉类锻件（如十字轴）、盘类锻件（如齿轮、星形套）,爪形类锻件（汽车发电爪极）等，传统的加工方式采用开式模锻，形成的飞边较多，材料利用率较低；成形后，还需后续加工才能达到零件精度要求，工序多、浪费原料。例如一些轿车精密零件如行星和半轴齿轮、星形套、十字轴承等如果采用切削加工方法，不仅材料利用率很低—平均不到40%，而且耗费工时多，生产成本极高。 

随着技术的进步，金属精密成形工艺不断地改进，目前已发展到复动模锻精密成形技术，闭塞锻造—在封闭凹模内通过一个或两个冲头，单向或者对向挤压金属一次成形，获得无飞边的近净精锻件，此技术可使上述零件一次成形不需后续加工。虽然该技术材料利用率高，生产效率高，但是该种技术设备吨位要求高，生产设备投资成本大，能耗高。 

发明内容

为了有效地解决背景技术中金属塑性成形所存在的材料利用率较低、工序多、费原料、设备吨位大、设备投资成本高、能耗高等问题，本发明提供一次合模多次局部加载成形的新方法，采用多次局部加载方法，使零件加工更加合理，对此类零件的制造工艺进行创新。 

一次合模多次局部加载成形方法的基本原理：基于力的等压传递和金属刚性平移流动的特点，将加热毛坯置于模具中，在合模力作用下（可由闭塞模架、双动压机等动力机构提供）合模并预成形，然后根据具体零件形状特点和成形要求，对闭合模腔中的毛坯施加多次局部打击力，至毛坯成形。 

该方法以较小的成形力使金属局部变形和刚性平移逐步充满支叉型腔，一次合模多次局部加载成形工艺兼顾模锻和自由锻的双重特点，具有模锻的精度及自由锻的灵活性，是一种设备与工艺的集成创新。 

本发明的一次合模多次局部加载成形方法与闭塞锻造和多向模锻相比不同点在于：闭塞锻造与多向模锻通过压力机提供的静压力，使毛坯在一次冲程中获得足够变形量的整体成形，设备吨位大、模具寿命低；而本方法通过锻锤提供的多次局部打击力，累积毛坯多次加载中局部变形，从而实现小设备干大活的逐步成形，提高了模具寿命。 

金属精密成形方法中对毛坯进行打击的冲头包括上冲头、下冲头，冲头的形状根据零件的形状进行选择。 

冲头对坯料实行局部打击，根据金属坯料毛坯的状态的材质设置冲头的作用顺序、作用力以及打击次数。 

本发明所述的一次合模多次局部加载成形方法，具体成形过程包括如下步骤： 

（1）锯床精确下料、加热金属毛坯； 

（2）将加热好的毛坯放置于下凹模内，并进行定位；

（3）上凹模下行，上凹模与下凹模接触至闭合，施加锁模力，毛坯在模具内预成形；

（4）冲头对模腔内的毛坯实施多次局部打击，型腔内的毛坯在冲头的作用下，毛坯沿径向型腔流动；

（5）毛坯刚性平移，逐步充满型腔，至在型腔内成形。

本发明的有益效果为：本发明一次合模多次局部加载的成形方法有效结合了模锻和自由锻工艺特点，以等压传递及刚性平移原理为出发点，对毛坯局部施加多次打击力，局部加载可减少成形力的加载面积，多次加载可将一次大变形量分解为多次小变形量，自由锻设备（锻锤）将静压力变为动压力（冲击力），可降低设备吨位及能耗；有利于成形带轴向枝丫或径向枝丫的复杂异形零件，使零件组织性能好，材料利用率高。 

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。 

图 1 是本发明的圆柱毛坯示意图。 

图 2 是本发明的十字轴零件示意图。 

图 3 本发明的合模预成形示意图。 

图 4 本发明的首次施加局部打击力成形示意图。 

图 5 本发明的二次施加局部打击力成形示意图。 

图 6 是本发明的金属流动原理示意图。 

1－上冲头，2－上凹模，3－下凹模，4－下冲头，5－毛坯。 

具体实施方式

为了更好的理解本发明的方法，下面结合十字轴零件成形过程进行说明，应理解具体的实施例不构成对本发明所保护范围的限制。 

a.如图1所示，根据零件的尺寸及体积不变的原则，采用锯床下料的棒料（尺寸：D=65，H=48mm），并对其加热至1150℃。