[发明专利]一种钢制柴油机活塞热挤压成形装置及工艺

说明书

本发明提供一种钢制柴油机活塞热挤压成形装置及工艺，该装置包括用于对金属坯料进行挤压形成锻件坯料的多向成形挤压装置和用于对锻件坯料进行冲孔的冲孔装置，本发明可实现钢制柴油机活塞的无飞边锻造成形，并且可以成形出活塞销孔，该工艺及装置使得成形锻件大部分金属流线得以保留，金属流线沿着锻件轮廓分布，有利于该零件在使用过程中的受力状态，同时该工艺及装置所需成形工序短，成形设备能耗较低，金属利用率较高。

技术领域

本发明涉及金属热精密锻造成形技术领域，具体涉及一种钢制柴油机活塞热挤压成形装置及工艺。

背景技术

活塞在采油机中的工作环境十分恶劣，需要承受高压燃气爆发压力、高速往返运动产生的惯性力、侧向压力和摩擦力等周期性的机械负荷作用，同时由于活塞顶面承受瞬变高温燃气作用，使活塞温度升高，而且温度分布很不均匀，造成活塞产生很大的热变形和热应力，严重时会产生拉缸、抱死等情况。目前，铝活塞具有广阔的应用前景，但是对于燃烧压力超过22Mpa及升功率大于100KW的柴油机必须使用钢活塞，有资料表明使用钢活塞的柴油机功率可提高2.5%，进而使得燃油耗降低2.5%，有利于降低二氧化碳排放。

现阶段钢活塞的生产普采用开式模锻工艺生产，需经过预制坯、终锻、切边等工序，由于存在飞边以及锻件拔模斜度大等问题容易造成金属利用率低，设备能耗大，而且活塞销孔无法锻出，使后续机加工时的工时增加，不利于成本降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种钢制柴油机活塞热挤压成形装置及工艺，其可实现钢制柴油机活塞的无飞边锻造成形，并且可以成形出活塞销孔，该工艺及装置使得成形锻件大部分金属流线得以保留，金属流线沿着锻件轮廓分布，有利于该零件在使用过程中的受力状态，同时该工艺及装置所需成形工序短，成形设备能耗较低，金属利用率较高。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种钢制柴油机活塞热挤压成形装置，包括用于对金属坯料进行挤压形成锻件坯料的多向成形挤压装置和用于对锻件坯料进行冲孔的冲孔装置，其特征在于：

所述多向成形挤压装置包括可围成用于放置金属坯料的挤压腔的上模组件、下模组件、左冲头组件和右冲头组件，其中，上模组件包括固定设置在成形压机上滑块上的上模座、嵌设在上模座的内侧并与上模座可拆卸连接的上凹模以及贯穿设置在两者内部的上冲头；所述下模组件包括固定设置在成形压机水平台面上的下模座、嵌设在下模座的内侧并与下模座可拆卸连接的下凹模以及贯穿设置在两者内部的顶杆，顶杆与上冲头的工作端相对设置且顶杆远离上冲头的一端设置有顶杆接杆，上冲头远离顶杆的一端连接有动力源油缸，顶杆接杆连接至成形压机的顶出缸上，上凹模的下表面设置有用于定位的定位方键；左冲头组件包括连接至左挤压油缸的左挤压冲头，右冲头组件包括右挤压冲头、冲头套以及冲头垫块，右挤压冲头和左挤压冲头的工作端相对设置，右挤压冲头远离左挤压冲头的一端套设有冲头套，冲头套连接至右挤压油缸，下凹模的上表面设置有与定位方键相匹配的方形的凹槽；

所述冲孔装置包括可围成用于放置锻件坯料的冲孔腔的冲孔底模、冲孔模模座、冲孔左冲头、冲孔上压模和冲孔右冲头，冲头模模座固设在冲头压机的水平台面上，冲孔上压模连接至冲孔压机的上滑块，冲孔左冲头和冲孔右冲头分别由冲孔压机的左、右液压缸驱动，所述冲孔底模与顶出油缸相连并滑动设置在冲孔模模座的内部。

进一步的，所述上凹模、下凹模、冲头套以及冲孔模模座的内部均开设有阶梯孔。

进一步的，所述右挤压冲头远离左挤压冲头的一端一体设置有多个与冲头套上开设的阶梯孔相匹配的凸台，且右挤压冲头的表面上沿长度方向开设有多条通气沟槽。

进一步的，所述右挤压冲头远离左挤压冲头的一端连接有冲头垫块，且冲头垫块嵌设在冲头套上开设的阶梯孔内。

进一步的，所述冲孔底模的宽度小于锻件坯料的宽度。

进一步的，所述冲孔底模上开设有落料孔，落料孔、冲孔左冲头以及冲孔右冲头同轴线设置。