一種用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具及其加工工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于氣門座的閉式模鍛模具及其加工工藝，具體的說是一種用于多種類型的船用柴油機氣門座閉式模鍛模具及其加工工藝，屬于熱鍛鍛造技術領域。
【背景技術】
[0002]氣門座是船用柴油機的重要部件之一，在柴油機工作時，氣門座要與氣門桿高頻率的接觸摩擦和碰撞，由于它們工作在特殊的高溫環境中，故氣門座必須采用能夠承受高溫強度和抗氧氣腐蝕的耐熱鋼來制造，而耐熱鋼的可鍛性比一般鍛造用的合金結構鋼要高得多，是一種可鍛性很差的難鍛造材質。
[0003]在氣門座的制造中，由于船用柴油機的種類繁多、生產批量小，耐熱鋼的可鍛性差，各相關生產企業在制造氣門座時，基本多采用自由鍛造工藝，但由于自由鍛造工藝加工方式多是靠人為經驗鍛打制坯，毛坯成形差，容易因工藝溫度不穩定、材料可鍛性低而產生組織折疊、性能達不到要求，不良品率高，導致金屬材料利用率低、消耗大的問題。因此，需采用閉式模鍛工藝，通過在壓力機上對鍛件進行模鍛成形及沖連皮模，提高材料利用率和金屬組織性能，降低不良品率。
[0004]但目前鍛件成形及沖孔受工藝溫度、鍛件厚度影響，需三套模具實現。要在三臺壓力機上短時間內實現三個工序，每臺壓力機至少需要兩人操作，生產成本過高。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題，是克服現有技術的缺點，提供一種結構合理、性能穩定，能夠在一臺壓力機上實現制坯、成形、沖孔的三個過程，通過更換少量部件就能加工多種類型的船用柴油機氣門座閉式模鍛模具及其加工工藝。
[0006]為了解決以上技術問題，本發明提供一種用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，包括壓力機，壓力機的工作臺面上通過同一模架依次固定有制坯模、沖連皮模及成形模；制坯模、沖連皮模及成形模在同一模架上呈品字形布置；模架包括上模座及下模座，上、下模座通過支撐機構固定連接；所述成形模包括設置于上模座底部的上模應力圈，上模應力圈的內部通過上模芯壓緊圈固定有上模芯，上模芯的底部與下模芯相觸接，上、下模芯組成閉式模膛；下模芯封閉于下模內，下模外側套接有下模應力圈；成形模外置有上、下承擊塊，上、下承擊塊為同一軸線布置。
[0007]本發明進一步限定的技術方案是:前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，制坯模由上而下依次包括制坯上模、制坯下模、制坯下模座及制坯模調整墊片；制坯模通過調整螺栓與上模座相連接，通過導向銷與下模座相連接；制坯模調整墊片為可拆卸式。
[0008]進一步的，前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，沖連皮模由上而下依次包括沖頭座、卸料板、沖頭、沖連皮定位1?及沖連皮1?座。沖頭座的下固定有沖頭，沖頭穿過卸料板上的中心孔與沖連皮定位模上的沖頭開槽相配合，卸料板通過兩側的螺栓與沖連皮定位模固定連接，沖連皮定位模的下端通過主軸連接有沖連皮模座。
[0009]進一步的，前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，上模芯呈錐臺結構，所述錐臺橫截面積較大的一面與上模應力圈相觸接。
[0010]進一步的，前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，上模芯與上模應力圈之間設有上墊板，所述上墊板通過上墊板螺釘固定于上模芯的頂端。
[0011]進一步的，前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，支撐機構對稱設置于上、下模座的兩端，包括導柱，所述導柱的外側套接有導套。
[0012]進一步的，前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，下模座與下模芯之間設有下墊板，所述下墊板上設有開孔，所述開孔內穿有下頂桿，所述下頂桿的一端與下模芯徑向相觸，另一端安裝于下模座內部。
[0013]進一步的，前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，上、下模應力圈及上、下模座、螺栓組成限位鎖止結構，上、下模應力圈上設有直槽，上、下模座上開有T形槽，上、下模應力圈及上、下模座之間均有間距，間距通過螺栓固定連接。
[0014]本發明提供的用于柴油機氣門座的閉式模鍛加工工藝，加工工藝步驟為:
1、首先根據氣門座的規格選用制造材料，通過全自動圓鋸機中自帶的電子秤對材料進行稱重，同時對材料重量進行自動分選；完成稱重分選后利用探傷儀進行超聲波探傷；
I1、采用中頻感應加熱裝置對材料進行加熱，所述中頻感應加熱裝置包括溫度自動控制裝置及坯料自動分選機構，該中頻感應加熱裝置安裝于壓力機制坯模的左側；依據不同材料，進行中頻感應加熱至鍛造工藝所要求的溫度后，在制坯模上進行鐓粗；為了使坯料在模中定位牢靠，根據氣門座外徑大小不同，應進行至少一次鐓粗，并依據材料不同控制鐓粗變形量；
II1、在制坯模上預鍛制坯后，坯料進入沖壓皮模進行沖壓，其后進入成形模，為了獲得優質的氣門座模鍛件，模鍛采用上、下模芯組成的閉式模鍛成形，利用上模芯對坯料在下模及下模芯中擠壓成形，最終形成氣門座標準件，完成后的氣門座再進行空冷。
[0015]前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛加工工藝，氣門座材料為4Cr9Si2、4CrlOSi2Mo 或 Crl2MoV。
[0016]前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛加工工藝，步驟III中，氣門座模鍛件在閉式模鍛中成形時，金屬流動的方向與上模芯運動的方向一致或垂直。
[0017]前述的用于柴油機氣門座的閉式模鍛加工工藝，步驟II中，中頻感應加熱裝置對材料進行加熱時的溫度為4Cr9Si2、4CrlOSi2Mo為1120?1150 0C ；Crl2MoV為980?9900C0
[0018]本發明的特點是:本發明操作方便、性能穩定。通過將三副模具布置在一個工作臺面上，利用一臺壓力機，完成整個鍛制過程，提高生產效率，降低了生產成本。由于使用了閉式模鍛，提高了材料利用率和金屬組織性能。本發明通過更換少量部件達到加工多種類型的氣門座的目的，不僅提高了勞動生產率，減少了模具加工費用和周期，同時也使原材料比自由鍛造大為節約，改善了氣門座的金屬組織，提高氣門座在使用中的性能，確保氣門座在柴油機運行的高溫狀態下，從而提高氣門座的使用壽命。
[0019]本發明還將兩組承擊塊外置，使得模具不直接承受到打擊，控制模具閉合高度，模具更換簡單，通用性好，減少模具制造成本，提高勞動生產率。同時，由于本結構設置了限位鎖止結構和外置獨立沖擊塊裝置，使得本結構能夠很好的控制模具高度閉合，延長模具使用壽命。本發明還具有模具更換簡單，通用性強、應用范圍廣的優點。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的結構示意圖。
[0021]圖2為本發明的工作狀態示意圖。
[0022]圖3為本發明的制坯模的結構示意圖。
[0023]圖4為本發明沖連皮模的結構示意圖。
[0024]圖5為本發明的結構示意圖的A-A剖視示意圖。
[0025]圖6為本發明的結構示意圖的B-B剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本實施例提供的一種用于柴油機氣門座的閉式模鍛模具，結構如圖1至圖6所示，包括一臺壓力機，該壓力機的工作臺面上通過同一模架依次固定有制坯模、成形模及沖連皮模三組模具，且制坯模、沖連皮模及成形模在同一模架上呈品字形布置。
[0027]其中，模架由上模座16、下模座I組成，上、下模座通過螺栓連接固定于壓力機的工作臺面上，該模架的安裝高度及強度要求由壓力機確定，壓力機為上模座的上下移動提供動力能量。同時，上模座與下模座之間通過設有支撐機構固定連接，該支撐機構包括兩端對稱設置的導柱8，該導柱的外周套接有導套9。
[0028]在上模座的下方通過螺栓固定有上模應力圈10，且沿上模應力圈的內圓周通過上模芯壓緊圈螺栓15連接有上模芯壓緊圈11 ;而在上模芯壓緊圈的內部固定有上模芯12，該上模芯為錐臺結構，且該錐臺結構截面積較大的一面與上模芯壓緊圈結合，在上模芯底部通過上墊板螺釘14固定有可調整的上墊板13，模膛氣門座成形高度由上墊板調整。
[0029]在上模芯的底部配套設有下模芯6，本實施例中通過上模芯與下模芯組成閉式模膛，用閉式模鍛的模具的模膛限制金屬變形，獲得與模膛形狀一致的氣門座模鍛件，從而改善氣門座金屬組織，提高氣門座鍛件毛坯的機械性能。同時，下模芯封閉于下模3中，通過止位配合，即通過下模芯大外圓止位配合，控制下模芯位移。該下模同樣呈錐臺結構，其中，下模橫截面積較大的一面與下模座相觸接。在下模芯的底部還安裝有下墊板5，該下墊板與下模芯一并安裝于下模內，并保持鍛造高溫下間隙均勻。在下模的外側套接有下模應力圈2，該下模應力圈通過下模應力圈螺栓7安裝于下模座上。同時，在下模芯的底部沿徑向安裝有下頂桿4，該下頂桿穿過下墊板上的開孔伸入下模座內；這樣便可保持鍛造高溫下上模芯、下模芯與下模之間的徑向間隙均勻，避免由于間隙過大而形成縱向毛刺，加速模具磨損，同時也造成頂出產品困難或由于間隙過小而造成上模芯與下模芯在下模孔內運動困難的問題。上、下模應力圈及上、下模座、螺栓組成限位鎖止結構，該上、下模應力圈上開有直槽，上、下模座上開有T形槽，上、下模應力圈及上、下模座之間均有間距，該間距通過螺栓固定連接，其結構能保證模具防松抗震能力強，并可快速安裝、調整、更換方便。
[0030]制坯模20與成形模安裝于同一組模架內，由上而下依次包括制坯上模24、制坯下模25、制坯下模座26及制坯模