專利名稱：帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，特別涉及一種帶有分流倉的 高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，屬于鍛造成形工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金具有比強(qiáng)度高、比剛度高、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽性好、減振性能好、可回收利 用等特點(diǎn)，因而日益成為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品理想的替代材料。但鎂合金具有密排六方晶格結(jié)構(gòu)， 室溫塑性差，塑性成形加工能力有限，限制了鎂合金在高性能結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用范圍。特別是 對于高強(qiáng)韌鎂合金構(gòu)件，其變形時產(chǎn)生的變形抗力更大，塑性更差。采用傳統(tǒng)的鍛造成形工 藝成形高強(qiáng)韌鎂合金薄筋板類零件容易出現(xiàn)開裂、充不滿、折迭、變形抗力過大造成模具損 傷等問題。尤其對于筋的高寬比大于10 (如圖2所示，筋的高寬比H/D大于10)且腹板厚 度小于6mm(如圖2所示，腹板厚度d小于6mm)的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件，其成形難 度更大。因此必須采用合理的鍛造工藝和有效的充填控制方法，才能成形出合格的高強(qiáng)韌 鎂合金薄腹高筋類零件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件在成形中存在充不 滿、開裂、變形抗力過大以及鍛件表面易出現(xiàn)飛邊等問題，進(jìn)而提供一種帶有分流倉的高強(qiáng) 韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具包括凸模 和分瓣凹模所述分瓣凹模由第一分瓣、第二分瓣、第三分瓣、第四分瓣和凹模底五部分構(gòu) 成，所述五部分合在一起呈圓臺形，第一分瓣和第三分瓣相對設(shè)置，第二分瓣和第四分瓣相 對設(shè)置，當(dāng)凸模和分瓣凹模合模時，凸模緊密插裝在分瓣凹模的凹腔內(nèi)且與分瓣凹模凹腔 完全吻合；在所述第一分瓣的內(nèi)側(cè)壁的上部開有卸壓排料口，所述分瓣凹模的分瓣線恰好 與成形鍛件的棱重合；凸模的型面與分瓣凹模的型面相對應(yīng)且形成型腔，在所述第一分瓣 的內(nèi)側(cè)壁上開有與卸壓排料口相通的圓弧筋板型腔；所述圓弧筋板型腔的深度比實(shí)際成形 鍛件加深為5 10mm，且所述加深部分的型腔為圓弧筋板分流倉；兩個三角形筋板型腔的 上下兩側(cè)均比實(shí)際成形鍛件加高為5 10mm，且所述加高部分的型腔構(gòu)成四個三角形筋板 分流倉。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果對高強(qiáng)韌鎂合金實(shí)現(xiàn)了一次精密鍛壓 成形，并改善鎂合金組織和提高鎂合金性能；對于筋高寬比很大的筋板類鍛件，一般很難在 筋部充填完好時腹板也能達(dá)到要求的尺寸精度，即很難控制薄筋和腹板同時充填完好，而 本發(fā)明通過在型腔適當(dāng)位置設(shè)置多個分流倉，來改善和調(diào)節(jié)金屬的流動阻力和流動方向， 實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)韌鎂合金(高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件)的閉式精密模鍛，相對傳統(tǒng)模鍛而 言，不僅提高零件成形精度，而且大大提高了成品合格率(成品合格率可達(dá)95%以上)并顯
4著降低了模壓力(模壓力可降低20%)；凹模型腔采用分瓣式結(jié)構(gòu)，便于對復(fù)雜零件成形后 的脫模。分瓣凹模的分瓣線恰好與成形鍛件的棱重合，這樣可避免鍛件的表面產(chǎn)生飛邊，可 進(jìn)一步提搞鍛件的面形精度。本發(fā)明完全適合高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的加工成形。 本發(fā)明尤其適于筋的高寬比大于10(如圖2所示，H/D大于10)且腹板厚度小于6mm(如圖 2所示，d小于6mm)的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件。


圖1為本發(fā)明所述高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的主視圖，圖2是圖1的A-A剖視 圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
二所述成形模具的主剖視圖(腹板分流倉設(shè)置在凸模上)， 圖4是圖3的B-B剖視圖；圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
三所述成形模具的主剖視圖(腹板 分流倉設(shè)置在分瓣凹模上)，圖6是圖5的C-C剖視圖；圖7是圖3中的分瓣凹模19和凸 模14合在一起時放大圖，圖8是圖7的D-D剖視圖，圖9是圖5的分瓣凹模19和凸模14 合在一起時放大圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一如圖1 9所示，本實(shí)施方式所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合 金薄腹高筋類鍛件的成形模具包括凸模14和分瓣凹模19，所述分瓣凹模19由第一分瓣 19-1、第二分瓣19-2、第三分瓣19-3、第四分瓣19_4和凹模底19_5五部分構(gòu)成，所述五部 分合在一起呈圓臺形，第一分瓣19-1和第三分瓣19-3相對設(shè)置，第二分瓣19-2和第四分 瓣19-4相對設(shè)置，當(dāng)凸模14和分瓣凹模19合模時，凸模14緊密插裝在分瓣凹模19的凹 腔內(nèi)且與分瓣凹模19凹腔完全吻合；在所述第一分瓣19-1的內(nèi)側(cè)壁的上部開有卸壓排料 口 11，所述分瓣凹模19的分瓣線恰好與成形鍛件的棱重合；凸模14的型面14-1與分瓣凹 模19的型面19-6相對應(yīng)且形成型腔24，在所述第一分瓣19-1的內(nèi)側(cè)壁上開有與卸壓排 料口 11相通的圓弧筋板型腔24-1 ；所述圓弧筋板型腔24-1的深度比實(shí)際成形鍛件(實(shí)際 成形鍛件的圓弧筋板)加深Hl為5 10mm，且所述加深部分的型腔為圓弧筋板分流倉12 ； 兩個三角形筋板型腔24-2的上下兩側(cè)均比實(shí)際成形鍛件(實(shí)際成形鍛件的兩個三角形筋 板)加高H2為5 10mm，且所述加高部分的型腔構(gòu)成四個三角形筋板分流倉23。在所述 型腔24內(nèi)為成形的鍛件13。本實(shí)施方式所述成形模具，可在筋板接合處增設(shè)適當(dāng)圓角過渡，使筋板各部位成 形阻力分配均勻。本實(shí)施方式所述成形模具中的分瓣凹模19和凸模14選用5CrNiMo熱作模具鋼制 成，其成形出的鍛件精度更高。
具體實(shí)施方式
二 如圖3、4、7和8所示，本實(shí)施方式所述成形模具還包括凸模腹板 分流倉15-1，在所述凸模14的型面14-1上與腹板非連接端對應(yīng)位置處開有凸模腹板分流 倉15-1，所述凸模腹板分流倉15-1與腹板型腔24-3相通；所述凸模腹板分流倉15_1的高 度H3為實(shí)際成形鍛件的腹板厚度的1 2倍。腹板分流倉設(shè)置在凸模14的型面14-1上， 成形鍛件腹板成形飽滿，而且易于在凸模14的型面14-1上加工腹板分流倉，但需對成形鍛 件腹板進(jìn)行加工。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖5和6所示，本實(shí)施方式所述成形模具還包括凹模腹板分流倉15-2，所述凹模腹板分流倉15-2設(shè)置在與腹板型腔24-3相對應(yīng)的第三分瓣19_3的內(nèi)側(cè) 壁上，所述凹模腹板分流倉15-2與腹板型腔24-3相通，且腹板型腔24-3的底端面與凹模 腹板分流倉15-2底端面位于同一水平面，所述凹模腹板分流倉15-2的長度是實(shí)際成形鍛 件的腹板的長度L的1/6。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二不同點(diǎn)的是腹板分流倉的設(shè)置位 置不同。對于腹板要求成形后不再加工的可將腹板分流倉(凹模腹板分流倉15-2)設(shè)置于 分瓣凹模上，此時凹模結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但成形鍛件腹板成形飽滿且外觀質(zhì)量更高。其它組成 及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
一至三中提及的“實(shí)際成形鍛件”是指利用上述凸模14和分瓣凹模 1直接獲得的鍛件(未經(jīng)任何加工的)經(jīng)機(jī)械加工去掉因設(shè)置各個分流倉(圓弧筋板分流 倉12、四個三角形筋板分流倉23以及凸模腹板分流倉15-1和凹模腹板分流倉15-2)帶來 的多余部分后得到的鍛件(即與有效型腔完全吻合的鍛件)。
具體實(shí)施方式
四如圖5、6和圖9所示，本實(shí)施方式所述第三分瓣19-3由第三分 瓣上半部分19-3-1和第三分瓣下半部分19-3-2構(gòu)成，凹模腹板分流倉15-2的底端面與第 三分瓣上半部分19-3-1和第三分瓣下半部分19-3-2 二者的分瓣面重合。其它組成及連接 關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五如圖3 9所示，本實(shí)施方式所述第二分瓣19-2的內(nèi)側(cè)面上加 工有第二分瓣凸模安裝導(dǎo)向槽19-2-1，第四分瓣19-4的內(nèi)側(cè)面上加工有第四分瓣凸模安 裝導(dǎo)向槽19-4-1，在凸模14相對的兩側(cè)壁上各設(shè)有凸棱14-1，當(dāng)凸模14和分瓣凹模19合 模時，第二分瓣凸模安裝導(dǎo)向槽19-2-1、第四分瓣凸模安裝導(dǎo)向槽19-4-1分別與相應(yīng)的凸 棱14-1配合。其中，凸模突棱與凸模安裝導(dǎo)向槽在合模時單邊間隙為t為0. 2mm，使成形零 件精度更高。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、三或四相同。
具體實(shí)施方式
六如圖3 6所示，本實(shí)施方式所述成形模具還包括加熱裝置，所 述加熱裝置包括上模加熱板9、下模加熱板22、加熱模套6和多個加熱瓷管(加熱瓷管內(nèi)有 電阻絲)17，上模加熱板9、下模加熱板22以及加熱模套6內(nèi)均勻布置有多個加熱瓷管17， 分瓣凹模19插裝在加熱模套6內(nèi)，上模加熱板9 (通過第一工裝螺桿10)固定安裝在液壓 機(jī)上工作臺16的下端面上上，所述加熱模套6、下模加熱板22由上至下依次(通過第二工 裝螺桿3)固定安裝在液壓機(jī)下工作臺1的上端面上上。在進(jìn)加熱時，各個加熱瓷管17內(nèi) 的電阻絲與外部電源連接提供直接供熱。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七如圖3 6所示，本實(shí)施方式所述加熱裝置還包括凹模墊板20 和加熱墊板21，所述凹模墊板20設(shè)置在加熱模套6內(nèi)，分瓣凹模19置于凹模墊板20上，加 熱墊板21設(shè)置在加熱模套6與下模加熱板22之間。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八如圖3 6所示，本實(shí)施方式所述成形模具還包括保溫裝置，所 述保溫裝置由隔熱墊板2、硅酸鋁板4和石棉板5構(gòu)成，所述加熱模套6的外表面由內(nèi)到外 包裹有硅酸鋁板4和石棉板5，所述隔熱墊板2設(shè)置在下模加熱板22與液壓機(jī)下工作臺1 之間。硅酸鋁板4與石棉板5起保溫作用，經(jīng)試驗(yàn)證明，二者通過上述方式結(jié)合使用，保溫 效果最佳。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六或七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式所述硅酸鋁板4的厚度為3mm 7mm，所述石棉板5 的厚度為20mm 30mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十如圖3 6所示，本實(shí)施方式所述成形模具還包括壓板7和鎖緊 螺桿8，所述壓板7壓在分瓣凹模19及加熱模套6上，并通過鎖緊螺桿8固定在加熱模套6 的上端面上。在鍛件成形過程中為防止分瓣式凹模鑲塊受摩擦力上浮，在壓板7上設(shè)置鎖 緊螺桿8壓膜。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六、七或九相同。
具體實(shí)施方式
十一如圖3和5所示，本實(shí)施方式所述成形模具還包括起重桿18， 所述起重桿18水平設(shè)置，且分別設(shè)置在加熱模套6的相對側(cè)壁上，設(shè)置起重桿18是為了便 于操作。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六、七、八、九或十相同。
具體實(shí)施方式
十二(參見圖1 6)利用本發(fā)明所述成形模具進(jìn)行高強(qiáng)韌鎂合金 薄腹高筋類鍛件的成形方法，具體步驟為步驟一根據(jù)零件形狀及尺寸加以精確計(jì)算，確定原始細(xì)晶坯料尺寸(根據(jù)成形 件形狀及金屬流動變形規(guī)律確定初始細(xì)晶坯料尺寸)。步驟二 將凸模14及原始坯料置于加熱爐中預(yù)熱，到達(dá)一定溫度后，在凸模及坯 料表面噴涂一層潤滑劑(并在模具型腔表面及坯料上噴涂潤滑劑，使變形時金屬流動阻力 更小，便于鍛件成形)，再將其置于爐中繼續(xù)加熱至420 士 5 °C，同時加熱模套6，上模加熱板 9 (凸模加熱板)及下模加熱板22也通電供熱，使模具整體達(dá)到420士5°C (將高強(qiáng)韌鎂合 金及模具加熱到420士5°C，可使其塑性良好)；步驟三將加熱至預(yù)定溫度的坯料裝入凹模型腔，并將凸模14合上，使模具及坯 料溫度均勻一致，且確保溫度處于420士5°C范圍內(nèi)。步驟四啟動鍛壓機(jī)進(jìn)行一次鍛壓成形，得到合格的鍛后毛坯件。步驟五對鍛后毛坯件進(jìn)行酸洗去飛邊，最終得到合格鍛件。在步驟四中一次鍛壓成形的應(yīng)變速率為1X10_4 1X10_3，可使成形效果更好。
權(quán)利要求
一種帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，所述成形模具包括凸模(14)和分瓣凹模(19)，所述分瓣凹模(19)由第一分瓣(19 1)、第二分瓣(19 2)、第三分瓣(19 3)、第四分瓣(19 4)和凹模底(19 5)五部分構(gòu)成，所述五部分合在一起呈圓臺形，第一分瓣(19 1)和第三分瓣(19 3)相對設(shè)置，第二分瓣(19 2)和第四分瓣(19 4)相對設(shè)置，當(dāng)凸模(14)和分瓣凹模(19)合模時，凸模(14)緊密插裝在分瓣凹模(19)的凹腔內(nèi)且與分瓣凹模(19)凹腔完全吻合；在所述第一分瓣(19 1)的內(nèi)側(cè)壁的上部開有卸壓排料口(11)，其特征在于所述分瓣凹模(19)的分瓣線恰好與成形鍛件的棱重合；凸模(14)的型面(14 1)與分瓣凹模(19)的型面(19 6)相對應(yīng)且形成型腔(24)，在所述第一分瓣(19 1)的內(nèi)側(cè)壁上開有與卸壓排料口(11)相通的圓弧筋板型腔(24 1)；所述圓弧筋板型腔(24 1)的深度比實(shí)際成形鍛件加深(H1)為5～10mm，且所述加深部分的型腔為圓弧筋板分流倉(12)；兩個三角形筋板型腔(24 2)的上下兩側(cè)均比實(shí)際成形鍛件加高(H2)為5～10mm，且所述加高部分的型腔構(gòu)成四個三角形筋板分流倉(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，其 特征在于所述成形模具還包括凸模腹板分流倉(15-1)，在所述凸模(14)的型面(14-1) 上與腹板非連接端對應(yīng)位置處開有凸模腹板分流倉(15-1)，所述凸模腹板分流倉(15-1) 與腹板型腔(24-3)相通；所述凸模腹板分流倉(15-1)的高度(H3)為實(shí)際成形鍛件的腹板 厚度的1 2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，其 特征在于所述成形模具還包括凹模腹板分流倉(15-2)，所述凹模腹板分流倉(15-2)設(shè)置 在與腹板型腔(24-3)相對應(yīng)的第三分瓣(19-3)的內(nèi)側(cè)壁上，所述凹模腹板分流倉(15-2) 與腹板型腔(24-3)相通，且腹板型腔(24-3)的底端面與凹模腹板分流倉(15-2)底端面位 于同一水平面，所述凹模腹板分流倉(15-2)的長度(L)是實(shí)際成形鍛件的腹板的長度的 1/6。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具， 其特征在于所述第三分瓣(19-3)由第三分瓣上半部分(19-3-1)和第三分瓣下半部分 (19-3-2)構(gòu)成，凹模腹板分流倉(15-2)的底端面與第三分瓣上半部分(19-3-1)和第三分 瓣下半部分(19-3-2) 二者的分瓣面重合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成 形模具，其特征在于所述第二分瓣(19-2)的內(nèi)側(cè)面上加工有第二分瓣凸模安裝導(dǎo)向槽 (19-2-1)，第四分瓣(19-4)的內(nèi)側(cè)面上加工有第四分瓣凸模安裝導(dǎo)向槽(19-4-1)，在凸模 (14)相對的兩側(cè)壁上各設(shè)有凸棱(14-1)，當(dāng)凸模(14)和分瓣凹模(19)合模時，第二分瓣 凸模安裝導(dǎo)向槽(19-2-1)、第四分瓣凸模安裝導(dǎo)向槽(19-4-1)分別與相應(yīng)的凸棱(14-1) 配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，其 特征在于所述成形模具還包括加熱裝置，所述加熱裝置包括上模加熱板(9)、下模加熱板 (22)、加熱模套(6)和多個加熱瓷管17，上模加熱板(9)、下模加熱板(22)以及加熱模套 (6)內(nèi)均勻布置有多個加熱瓷管(17)，分瓣凹模(19)插裝在加熱模套(6)內(nèi)，上模加熱板 (9)固定安裝在液壓機(jī)上工作臺(16)的下端面上，所述加熱模套(6)、下模加熱板(22)由 上至下依次固定安裝在液壓機(jī)下工作臺(1)的上端面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，其 特征在于所述加熱裝置還包括凹模墊板(20)和加熱墊板(21)，所述凹模墊板(20)設(shè)置 在加熱模套(6)內(nèi)，分瓣凹模(19)置于凹模墊板(20)上，加熱墊板(21)設(shè)置在加熱模套 (6)與下模加熱板(22)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模 具，其特征在于所述成形模具還包括保溫裝置，所述保溫裝置由隔熱墊板(2)、硅酸鋁板 ⑷和石棉板(5)構(gòu)成，所述加熱模套(6)的外表面由內(nèi)到外包裹有硅酸鋁板⑷和石棉板 (5)，所述隔熱墊板(2)設(shè)置在下模加熱板(22)與液壓機(jī)下工作臺(1)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，其 特征在于所述硅酸鋁板⑷的厚度為3mm 7mm，所述石棉板(5)的厚度為20mm 30mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、7或9所述的帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形 模具，其特征在于所述成形模具還包括壓板(7)和鎖緊螺桿(8)，所述壓板(7)壓在分瓣 凹模(19)及加熱模套(6)上，并通過鎖緊螺桿(8)固定在加熱模套(6)的上端面上。
全文摘要
帶有分流倉的高強(qiáng)韌鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，它涉及一種鎂合金薄腹高筋類鍛件的成形模具，解決現(xiàn)有薄腹高筋類鍛件在成形中充不滿、變形抗力過大等問題。分瓣凹模的分瓣線恰好與成形鍛件的棱重合；凸模的型面與分瓣凹模的型面相對應(yīng)且形成型腔，在第一分瓣的內(nèi)側(cè)壁的開有與卸壓排料口相通的圓弧筋板型腔；圓弧筋板型腔的深度比實(shí)際成形鍛件加深為5～10mm，加深部分的型腔為圓弧筋板分流倉；兩個三角形筋板型腔的上下兩側(cè)均比實(shí)際成形鍛件加高為5～10mm，加高部分的型腔構(gòu)成四個三角形筋板分流倉。在型腔適當(dāng)位置設(shè)置多個分流倉，改善金屬的流動阻力和流動方向，實(shí)現(xiàn)鎂合金的閉式精密模鍛，提高零件成形精度、成品合格率并降低了模壓力。
文檔編號B21K29/00GK101912940SQ201010221130
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者單德彬, 徐文臣, 徐福昌, 黃曉磊 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)