[实用新型]锻件深孔冲头

说明书

技术领域

本实用新型涉及锻造成型技术领域，尤其涉及用于大型锻件深孔冲压成型冲头结构的改进。

背景技术

大型锻件广泛存在于各种机械设备中，如核电以及火电领域的超临界、超超临界机组系统中的大量管件、管板、正三通、斜三通以及阀体等管类零件，在这些管件的制作过程中普遍存在深孔的制作加工。锻件深孔的冲压成孔过程中，由于冲杆与坯件孔壁间的摩擦力较大，加之孔壁对冲头杆的束紧力和冲头端端部的负压作用，冲压后冲头无法从坯件中拔出，所以目前对大型块状锻件深孔是难以通过冲压成型工艺实现深孔加工的，只能在锻造坯件上，通过钻孔、镗孔等机加工方法进行深孔切削加工，目前这种加工方法存在诸多不足：首先材料利用率低，孔在机加工过程中产生的切屑成为废料而难以回用，形成优质合金材料的极大浪费。其二，切削加工不能改变孔壁周边材料的组织结构，不利于增强零件的耐温耐压性能，由于大型锻件属于厚饼实心类锻件很难热透、压实，钢锭内层、外层、心部的热力学和动力学条件存在差异，钢坯内部存在偏析、疏松和缩孔等缺陷，而深孔又往往处于钢坯裂纹、粗晶最为严重的心部位置，切削加工难以保证管孔轴向力学性能的一致性。其三，机加工工艺流程复杂、生产效率低，由于深孔的长径比较大，加工时需钻孔后再进行镗孔至预定尺寸，因此工件需在多工序中转运，生产周期长，效率低。

实用新型内容

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构合理、冲压成孔质量高的锻件深孔冲头。

为了解决上述技术问题，本实用新型的锻件深孔冲头，包括冲杆，该冲杆为圆柱杆，在所述冲杆的前端设置有半球端，在冲杆上还设置有修整环，该修整环与半球端相隔设置。

  采用上述结构后，由于冲头杆体的前端为半球端，这种结构有利于引导成孔金属从中心位置向孔壁位置挤压流动，减少冲头对金属的剪切作用，保证了金属纤维组织的连续性，使锻件组织不被破坏，金属流线完整，锻件力学性能得到增强，同时冲头在冲压过程中将金属向孔壁方向的挤压，又进一步使坯料金属内部的疏松、缩孔等孔隙缺陷能得到更加均匀的压实焊合，使铸态各方向的树枝晶能得到充分的击碎。又由于冲杆上设置有修整环，该修整环不仅能大大提高孔的尺寸精度和孔壁的表面平整度，无需后续再加工，而且通过挤压有效增强了孔壁金属的机械强度，有利于提高深孔锻件的耐高温、耐高压性能。也由于本实用新型的冲头可以对大型锻件直接进行冲压成型而非切削成孔，大大减少了材料的切削加工量，使材料利用率提高，即使是冲孔所形成的芯料也能全部回收利用。本实用新型的冲头具有结构合理、能有效提高生产效率和材料利用率的优点。

本实用新型的优选实施方式，所述修整环为椭圆环，该椭圆环的椭圆长轴位于冲杆的杆面上，椭圆长轴长度等于冲杆的直径，椭圆短轴长度为长轴长度的1/5～1/8。采用椭圆环结构，且其长轴位于冲头杆面上，有利于延长冲头对金属的挤压作用距离和时间，并能实现对孔壁金属的平缓渐近挤压成型，通过反复试验证明，该冲头成型的深孔具有表面平整，成孔尺寸精度高的优点。

本实用新型的进一步实施方式，所述半球端为半圆球体。该结构合理，便于制作加工。

本实用新型的优选实施方式，所述修整环的下端与半球端的上端相隔距离为冲杆直径的1/2～1/3。该结构不仅便于制作，而且能够在冲杆前端和相隔杆段上容纳足够的可燃物，以确保冲头可靠退模。

附图说明

下面还结合附图和具体实施方式对本实用新型的锻件深孔冲头作进一步详细说明。

图1是本实用新型锻件深孔冲头一种具体实施方式的结构示意图。

图中，1—冲杆、2—修整环、3—半球端。

具体实施方式

如图1所示的锻件深孔冲头，冲杆1为圆柱结构，杆径为259mm，冲杆1的前端为半球端3，该半球端3为半圆球体，该半圆球的直径与冲杆1的杆径相等，即圆球体直径也为259mm，在冲杆1上设置有修整环2，修整环2为椭圆环，椭圆环的长轴位于冲杆1杆面母线上，椭圆环长轴长度2a等于冲杆1的直径，椭圆短轴长度2b=40mm，约为长轴长度的1/6，椭圆环的最大外径为302mm。呈椭圆环结构的修整环2的下端与半球端3的上端相隔距离为100mm。上述的冲杆1、修整环2以及半球端3连为一整体。

上述举出了本实用新型锻件深孔冲头的一种具体结构，但本实用新型并不限于此。经过反复试验和模拟分析，椭圆环的椭圆短轴长度应优先选择为长轴长度的1/5—1/8；修整环的下端与半球端3的上端之间相间隔距离应优先选择冲杆直径的1/2—1/3。因此，只要在冲杆上采用半球端和修整环结构均落入本实用新型的保护范围内。