專利名稱：復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍛造模具，特別是復(fù)雜航空高強(qiáng)結(jié)構(gòu)類零件的鍛造。
背景技術(shù)：
隨著航空、航天技術(shù)的迅速發(fā)展，日益要求構(gòu)件大型整體化、薄壁輕量化、形狀復(fù)雜化，而且要滿足高性能和低成本制造的要求。高筋薄壁大型復(fù)雜構(gòu)件在航空航天工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。由于筋板類模鍛件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成形過程中容易出現(xiàn)充填不滿、流線不暢、折疊、穿流等鍛造缺陷。隨著飛機(jī)朝著高性能、長壽命的方向發(fā)展，對筋板類整體模鍛件的需求日益增加，給復(fù)雜鍛件的工藝設(shè)計尤其是模具的設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。目前對這種復(fù)雜構(gòu)件一般采用等溫模鍛的方法成形，等溫鍛造要求模具在較高的溫度下工作，承受較大的應(yīng)力，給模具的設(shè)計帶來了難度。一般采用整體模具熱模鍛的方法，所謂整體模具是指整套模具的凸模和凹模分別為整體結(jié)構(gòu)，整體制造，整體組裝；所謂熱模鍛是指鍛造時的工件溫度與模具溫度不一致，一般模具溫度低于鍛件溫度。采用這種整體模具熱模鍛的進(jìn)行鍛造，一般只實用于結(jié)構(gòu)簡單，脫模容易的構(gòu)件。對復(fù)雜的航空類構(gòu)件，若采用這種結(jié)構(gòu)，一方面將會導(dǎo)致鍛件成形困難，難以脫模，難于實現(xiàn)理想的鍛件產(chǎn)品； 另一方面，模具的損耗大，容易造成模具整體破壞，模具通用性差，每個鍛件都需要特制一套模具，造成模具的浪費和成本的急劇提高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的工程技術(shù)問題是提供一種制造及使用方便的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，該模具具有成形鍛件好，通用性強(qiáng)，鍛件易出模等特點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，由上模和下模組成，所述的上模的結(jié)構(gòu)是在上模座的頂部設(shè)有用來固定于壓機(jī)墊板上的臺階，上模內(nèi)套固定安裝于所述的上模座內(nèi)且與所述的上模座的凸臺平齊，上模鑲塊為上模型面，所述的上模鑲塊固定鑲嵌在所述的上模內(nèi)套內(nèi)；所述的下模的結(jié)構(gòu)是在下模座內(nèi)設(shè)有一上一下兩個臺階，上臺階與所述的上模定位對接，下模內(nèi)套定位于所述的下模座內(nèi)的下臺階上，高度與所述的下模座的大臺階平齊；頂桿托盤位于所述的下模座與所述的下模內(nèi)套之間的凹槽中，底面鑲塊的底面與所述的下模內(nèi)套的凹槽平齊，頂面與所述的下模內(nèi)套的其它部分一起構(gòu)成下模型面，側(cè)面鑲塊的一面為下模型面，其它面與所述的下模內(nèi)套配合裝入所述的下模內(nèi)套的側(cè)面槽中，所述的側(cè)面鑲塊的左側(cè)臺階與所述的下模內(nèi)套槽面平齊，壓板的底面壓住所述的側(cè)面鑲塊的左側(cè)臺階和所述的下模內(nèi)套，頂端與所述的下模座的上臺階平齊；所述的下模內(nèi)套中穿插設(shè)有第一頂桿和第二頂桿，所述的第一頂桿的上端與所述的側(cè)面鑲塊的底面對接，下端與所述的頂桿托盤對接，所述的第二頂桿的上端與所述的底面鑲塊的底面對接，下端與所述的頂桿托盤對接；所述的下模座與所述的下模內(nèi)套之間用下壓塊固定，所述的下模座上設(shè)有與所述的頂桿托盤對應(yīng)相頂?shù)捻敆U孔，所述的上模座和所述的下模座內(nèi)均設(shè)有加熱管，所述的上模與所述的下模通過導(dǎo)柱連接一起構(gòu)成一套整體模具。上模內(nèi)套用上壓板安裝于所述的上模座內(nèi)。所述的上模鑲塊的底面為方形，采用耐高溫材料加工而成，采用過盈配合通過螺栓固定鑲嵌在所述的上模內(nèi)套中。所述的頂桿托盤為長方體結(jié)構(gòu)，比所述的下模座的凹槽稍小。采用上述技術(shù)方案的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 本發(fā)明的如下優(yōu)勢本發(fā)明所述的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具特別適用于航空類復(fù)雜高筋薄壁類零件，鍛件成形后一般會粘附在下模鑲塊上，造成脫模困難，或者根本不能脫模等問題，而該發(fā)明所述結(jié)構(gòu)只需用鍛壓機(jī)自帶頂桿頂壓托盤即可，使鍛件跟底面鑲塊、側(cè)面鑲塊一同與下模內(nèi)套分離，再把鍛件與底面鑲塊、側(cè)面鑲塊分別分離即可。這樣既能使復(fù)雜鍛件成形充分，又能輕易脫模，達(dá)到理想力學(xué)性能，實現(xiàn)精密模鍛要求。本發(fā)明所述的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，把整體上模和下模分別改進(jìn)為由多個模塊組合而成，把模具的整體重量分散到單個分體模塊的重量，單個分體模塊相對于整體模來說，結(jié)構(gòu)相對簡化、重量也大幅減輕，有利于降低鍛模所選用的貴重材料分量，且易于加工，降低了模具的制造成本，使模具的制造易于實現(xiàn)，有利于生產(chǎn)出航空類復(fù)雜高強(qiáng)的模鍛件產(chǎn)品。該鍛模采用完全閉式模鍛結(jié)構(gòu)，上下鍛模配合之處沒有設(shè)計飛邊結(jié)構(gòu)，所述鍛件型腔被上下模完全封閉，使鍛件完全承受三向壓應(yīng)力作用，實現(xiàn)了精密模鍛的技術(shù)要求，大大減少了模具和鍛件的材料消耗，提高了鍛件的力學(xué)性能，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明所述的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具在模具型腔中間位置處的上下模中心凸出、凹進(jìn)和側(cè)面受力較大部分進(jìn)行分體，使鍛后應(yīng)力相對集中在分體后的上模鑲塊、下模鑲塊、側(cè)面鑲塊。這正是鍛模的主要受力易損耗處，而其它部分由于型面較簡單，受力面較大，在鍛后所受應(yīng)力作用較小，從而減少了損耗，即相對于整體鍛模而言，鍛模的損耗從整體損耗變?yōu)榫植繐p耗，當(dāng)鍛模損耗較大時，只需把局部損耗的上下模鑲塊或側(cè)面鑲塊更換即可，而不必使整個鍛模報廢，因此，大大降低了鍛模的長期使用成本，模具的使用壽命也從整體上得以大幅提高。該模具采用分體式模塊組合而成，對于形狀和尺寸相近的鍛件，可以實現(xiàn)部分模塊的互換，模座和外套通用性強(qiáng)，增加了其使用效率，從而進(jìn)一步節(jié)省了模具開支。本發(fā)明所述的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，很好地解決了等溫鍛造中的溫度恒定問題。本發(fā)明的加熱保溫系統(tǒng)通過加熱管、隔熱板、保溫桶、熱電偶、溫控儀等一整套系統(tǒng)來實現(xiàn)的。加熱管給上下模通電加熱，通過熱電偶測定模具溫度，熱電偶測得的溫度反饋到溫控儀以自動控制溫度；隔熱板用來阻止熱量傳遞到壓機(jī)上，保護(hù)壓機(jī)正常工作； 保溫桶用來阻止熱量散發(fā)到空氣中，提高熱效率。
圖1為復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具裝配圖；圖2為復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具與圖1成45°角截面圖；圖3為復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具裝配在壓機(jī)上剖面圖及加熱保溫系統(tǒng)總圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參見圖1和圖2，上模的結(jié)構(gòu)是在上模座1的頂部設(shè)有用來固定于壓機(jī)墊板上的臺階，上模座1為圓柱形，上模內(nèi)套2用上壓板20固定安裝于上模座1內(nèi)且與上模座1的凸臺平齊，上模內(nèi)套2為圓柱形結(jié)構(gòu)，材料為一般鍛鋼，上模鑲塊3為上模型面，底面為方形， 采用耐高溫材料加工而成，上模鑲塊3采用過盈配合通過螺栓固定鑲嵌在上模內(nèi)套2內(nèi)；下模的結(jié)構(gòu)是在下模座10內(nèi)設(shè)有一上一下兩個臺階，上臺階與上模定位對接，下模內(nèi)套8外形結(jié)構(gòu)為圓柱體，下模內(nèi)套8定位于下模座10內(nèi)的下臺階上，高度與下模座10的大臺階平齊；頂桿托盤9位于下模座10與下模內(nèi)套8之間的凹槽中，頂桿托盤9為長方體結(jié)構(gòu)，比下模座10的凹槽稍小，底面鑲塊6的底面與下模內(nèi)套8的凹槽平齊，頂面與下模內(nèi)套8的其它部分一起構(gòu)成下模型面，側(cè)面鑲塊5的一面為下模型面，其它面與下模內(nèi)套8配合裝入下模內(nèi)套8的側(cè)面槽中，側(cè)面鑲塊5的左側(cè)臺階與下模內(nèi)套8槽面平齊，壓板4的底面壓住側(cè)面鑲塊5的左側(cè)臺階和下模內(nèi)套8，頂端與下模座10的上臺階平齊；下模內(nèi)套8中穿插設(shè)有第一頂桿7和第二頂桿18，第一頂桿7的上端與側(cè)面鑲塊5的底面對接，下端與頂桿托盤9 對接，第二頂桿18的上端與底面鑲塊6的底面對接，下端與頂桿托盤9對接；下模座10與下模內(nèi)套8之間用下壓塊17固定，下模座10上設(shè)有與頂桿托盤9對應(yīng)相頂?shù)捻敆U孔19，上模座內(nèi)設(shè)有上加熱管21，下模座10內(nèi)設(shè)有下加熱管11，上模與下模通過導(dǎo)柱連接一起構(gòu)成一套整體模具。 成形過程中，側(cè)面鑲塊5承受有向上的擠壓分力，容易造成鍛件錯動、充填不滿等缺陷，設(shè)置壓板4的目的在于使側(cè)面鑲塊5在整個鍛造過程中保持位置的相對穩(wěn)定，實現(xiàn)精密模鍛技術(shù)要求。壓板4底面正好壓住側(cè)面鑲塊5左側(cè)臺階，頂端與下模座10內(nèi)側(cè)臺階上表面平齊。下模座10與下模內(nèi)套8之間用壓塊4固定，防止其沿徑向錯動。下模座10通過螺栓固定于墊板14上，墊板14固定于壓機(jī)平臺16上。上模與下模一起構(gòu)成一套模具， 上模與下模通過導(dǎo)柱連接，保證精確成形。對于本發(fā)明的上述大型鍛模來說，鍛件型腔被上模和下模完全封閉，鍛件除保持自然斜度的地方外都垂直分模面，有利于精密成形復(fù)雜構(gòu)件，實現(xiàn)高性能的航空鍛件要求。裝配上模時，先把上模鑲塊3通過螺栓固定在上模內(nèi)套2上，再整體放入上模座1 中，用上壓板20把上模內(nèi)套2固定在上模座1上，以保持上模內(nèi)套2與上模座1凸臺平齊。裝配下模時，頂桿托盤9放入下模座10槽中，頂桿托盤9比下模座10的凹槽稍小， 很容易放入，再把下模內(nèi)套8放入下模座10，在下模座10的孔中插入第一頂桿7和第二頂桿18，把底面鑲塊6壓入下模座10中，使其與其它型面緊密接觸，光滑銜接；再把側(cè)面鑲塊 5放入側(cè)面槽中，用壓板4壓住其左肩面，保證壓板4和側(cè)面鑲塊5與下模座10上臺階上表面平齊或略低。以上組件裝配好之后，用下壓塊17固定在下模座10上，防止其相對錯動。上模與下模一起構(gòu)成一套整體模具，上模與下模通過導(dǎo)柱連接，保證精確成形。脫模時，上模座1、上模內(nèi)套2、上模鑲塊3首先與鍛件分離，由于壓板4的作用，鍛件將留在下模腔，松掉側(cè)面壓板4與下模內(nèi)套8的連接，通過頂桿托盤9及第一頂桿7和第二頂桿18，把工件連同底面鑲塊6、側(cè)面鑲塊5 —同拖出，再依次實現(xiàn)鍛件與側(cè)面鑲塊5、底面鑲塊6的分離。圖3為復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具及加熱保溫系統(tǒng)總圖。加熱保溫系統(tǒng)由上加熱管21、下加熱管11、第一隔熱板12、第二隔熱板11、保溫桶13、熱電偶、溫控儀組成。上加熱管21和下加熱管11分別給上模下模通電加熱，通過熱電偶測定模具溫度，熱電偶測得的溫度反饋到外部溫控儀以自動控制溫度；在下模座10下面放石棉板，阻止熱量傳入壓機(jī)，在石棉板的下面放墊板14，整個下模和隔熱板固定在墊板14上；再在墊板14的下面放一層石棉板，進(jìn)一步阻止熱量傳入壓機(jī)。墊板14和第一隔熱板12、第二隔熱板15通過螺栓固定于壓機(jī)平臺16的T形槽中。上模通過同樣方式與壓機(jī)相連。保溫桶13用來阻止熱量散發(fā)到空氣中，提高熱效率。本發(fā)明所述的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，加熱保溫系統(tǒng)能準(zhǔn)確控制所需溫度，溫度范圍一般小于700攝氏度。采用該組合模具等溫鍛造工藝生產(chǎn)的復(fù)雜高強(qiáng)鍛件外形尺寸小于Φ 600mm。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，由上模和下模組成，其特征是所述的上模的結(jié)構(gòu)是在上模座(1)的頂部設(shè)有用來固定于壓機(jī)墊板上的臺階，上模內(nèi)套O)固定安裝于所述的上模座(1)內(nèi)且與所述的上模座(1)的凸臺平齊，上模鑲塊C3)為上模型面，所述的上模鑲塊C3)固定鑲嵌在所述的上模內(nèi)套( 內(nèi)；所述的下模的結(jié)構(gòu)是在下模座 (10)內(nèi)設(shè)有一上一下兩個臺階，上臺階與所述的上模定位對接，下模內(nèi)套(8)定位于所述的下模座(10)內(nèi)的下臺階上，高度與所述的下模座(10)的大臺階平齊；頂桿托盤(9)位于所述的下模座(10)與所述的下模內(nèi)套(8)之間的凹槽中，底面鑲塊(6)的底面與所述的下模內(nèi)套(8)的凹槽平齊，頂面與所述的下模內(nèi)套(8)的其它部分一起構(gòu)成下模型面，側(cè)面鑲塊(5)的一面為下模型面，其它面與所述的下模內(nèi)套(8)配合裝入所述的下模內(nèi)套(8)的側(cè)面槽中，所述的側(cè)面鑲塊(5)的左側(cè)臺階與所述的下模內(nèi)套(8)槽面平齊，壓板(4)的底面壓住所述的側(cè)面鑲塊(5)的左側(cè)臺階和所述的下模內(nèi)套(8)，頂端與所述的下模座(10) 的上臺階平齊；所述的下模內(nèi)套(8)中穿插設(shè)有第一頂桿(7)和第二頂桿(18)，所述的第一頂桿(7)的上端與所述的側(cè)面鑲塊( 的底面對接，下端與所述的頂桿托盤(9)對接，所述的第二頂桿(18)的上端與所述的底面鑲塊(6)的底面對接，下端與所述的頂桿托盤(9) 對接；所述的下模座(10)與所述的下模內(nèi)套(8)之間用下壓塊(17)固定，所述的下模座 (10)上設(shè)有與所述的頂桿托盤(9)對應(yīng)相頂?shù)捻敆U孔(19)，所述的上模座(1)和所述的下模座(10)內(nèi)均設(shè)有加熱管，所述的上模與所述的下模通過導(dǎo)柱連接一起構(gòu)成一套整體模具。
2.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，其特征在于上模內(nèi)套(2)用上壓板00)安裝于所述的上模座(1)內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，其特征在于 所述的上模鑲塊(3)的底面為方形，采用耐高溫材料加工而成，采用過盈配合通過螺栓固定鑲嵌在所述的上模內(nèi)套O)中。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，其特征在于 所述的頂桿托盤(9)為長方體結(jié)構(gòu)，比所述的下模座(10)的凹槽稍小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)雜航空模鍛件精密等溫鍛造組合模具，由上模和下模組成，上模由上模座(1)、上模內(nèi)套(2)、上模鑲塊(3)組成；下模由側(cè)面鑲塊壓板(4)、側(cè)面鑲塊(5)、底面鑲塊(6)、第一頂桿(7)、第二頂桿(18)、下模內(nèi)套(8)、頂桿托盤(9)、下模座(10)組成。上模鑲塊(3)構(gòu)成上模的型面；側(cè)面鑲塊(5)和底面鑲塊(6)和下模內(nèi)套(8)一起構(gòu)成下模型面。本發(fā)明提供了一套對航空類復(fù)雜構(gòu)件如航空接頭類零件充填完全、流線順暢、無折疊、脫模容易、通用性強(qiáng)的組合模具。
文檔編號B21J13/02GK102179466SQ20111002321
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者廖國防, 易幼平, 王少輝, 陳春, 黃始全 申請人:中南大學(xué)