[发明专利]一种异形端面外圆带凸台的厚壁空心锻件整体成形方法

权利要求书

1.一种异形端面外圆带凸台的厚壁空心锻件整体成形方法，包括如下步骤： 

1）获取锻件零件图，包含形状和尺寸； 

2）根据锻件形状和尺寸，采用模拟模锻过程优化锻坯形状，并结合体积不变原理计算锻坯的尺寸值； 

3）根据锻件和锻坯设计组合模，包括上环体、成形模、芯模、异形端面环体、下环体； 

4）模锻。 

2.根据权利要求1所述异形端面外圆带凸台的厚壁空心锻件整体成形方法，其特征在于，模锻包括如下步骤： 

①将锻坯在加热炉内加热至材料的始锻温度、保温一定时间后，出炉吊入所述的组合模中； 

②组合模置于压力机工作台上，组合模组装关系为：异形端面环体位于最底，外部套设成形模，芯部穿设芯模，异形端面环体之上的成形模与芯模之间部位夹设锻坯，锻坯之上压设上环体； 

③用压力机活动横梁对上环体施加压力，直至上环体上端面与成形模及芯模的上端面平齐后停止压下； 

④将模具组件和锻件一起起吊，将下环体垫在异形端面环体下面，活动横梁再次压下，观察下环体完全压入成形模后，模锻成形结束，脱模获得成品锻件。 

3.根据权利要求1或2所述的异形端面外圆带凸台的厚壁空心锻件整体成形方法，其特征在于，所述锻件包括： 

1）直段台阶部，包含特征尺寸：内径D₃，外径D₂，直段台阶长度L₇； 

2）一侧的锥形台阶部，紧接于直段台阶部之后，包含特征尺寸：大端外缘D₁，小端外缘D₂，锥形张角θ₂，锥形台阶长度L₈，锥形小端距离直段台阶部端面L₇； 

3）与锥形台阶部同侧的中间直段台阶部，紧接于锥形台阶部之后，包含特征尺寸：最大外缘D₁，长度为：L₀-（L₁+L₈+L₇），其中L₁为马鞍形环带轴向长度； 

4）与锥形台阶部和中间直段台阶部相对侧的外圆凸台部，包含特征尺寸：凸台长L₃，凸台宽L₅，凸台外缘距中心线距离L₆，凸台近端距直段台阶部11外端面为L₄。 

5）马鞍形环带部，紧接于中间直段台阶部之后，包含特征尺寸：环带外缘D₀，环带外端是以半径为R₀的圆弧构成的马鞍形曲面，环带内侧是以半径为R₁的圆弧构成的马鞍形曲面，两段圆弧的圆心都位于锻件轴线上，环带轴向长度为L₁，环带内侧与中间直段台阶部交线倒圆角； 

6）芯部，自直段台阶部开始，先是一段等径段，长度L₂、内径D₃；然后是接续性锥形变径段，变径张角为θ₁；锥形变径延伸至与半径R₀的马鞍形曲面相交为止，其交线位置倒圆角。 

4.根据权利要求3所述的异形端面外圆带凸台的厚壁空心锻件整体成形方法，其特征在于，对应于所述锻件，所述锻坯设计的具体方法是： 

首先根据锻件的零件图，利用三维造型软件造型后测得锻件体积V₀，锻坯的体积V选取为K V₀(K=1.05～1.1)；同时设计锻坯为筒形结构，尺寸如下： 

D₄=D₁+△t 

T₀=D₁-D₃+30mm 

其中D₄为锻坯的外径，T₀为锻坯的壁厚，L₉为锻坯长度，△t锻造余量，取值为20～30mm，折合为单侧壁厚余量为10～15mm。 

5.根据权利要求3或4所述的异形端面外圆带凸台的厚壁空心锻件整体成形方法，其特征在于，对应于所述锻件和锻坯，模具各部分结构尺寸如下： 

对于上环体，有： 

外径D₅=D₁+△t-10 

内径D₆=D₄+10mm=D₁+△t+10mm 

内径张角θ₃=θ₂

总长L₁₀=L₇+L₈+5△t 

台阶高L₁₁=L₁₀-L₄-△t 

台阶宽L₁₂=L₅+△t 

台阶外侧面距中心线距离L₁₃=L₆+△t 

对于成形模，有： 

内小径D₇=D₁+△t 

内大径D₈=D₀+△t 

总长L₁₄=L₀+10△t 

内大径长L₁₅=R₀-R₁+5△t 

台阶部高L₁₆=L₃+L₄+6△t 

台阶部宽L₁₇=L₁₂+10mm=L₅+△t+10mm 

台阶部外侧距中心线距离L₁₈=L₁₃+5mm=L₆+△t+5mm 

内圆弧半径R₂=R₁-△t 

对于芯模，有： 

小端外径D₉=D₃-△t 

大端外径D₁₀=D₉+2（L₁₉-L₂₀-L₂₁）*cos（θ₄/2） 

总长L₁₉=L₁₄=L₀+10△t 

大端长L₂₀=L₁₄-L₀-5△t=5△t 

小端长L₂₁=L₂+5△t 

大小端之间的锥形过渡张角θ₄=θ₁

对于异形端面环体，有： 

内径D₁₁=D₁₀+10mm=D₃-△t+10mm 

外径D₁₂=D₈-10mm=D₀+△t-10mm 

高L₂₂=L₁+5△t 

对于下环体，有： 

内径D₁₃=D₁₁+20mm=D₃-△t+30mm 

外径D₁₄=D₁₂-20mm=D₈-30mm 

高L₂₃=5△t 。