用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，包括上模、下模、對中芯軸、罩模，上模上設有第一通孔，上模的下端面上設有與第一通孔同軸的上成形凹槽；下模上設有第二通孔，下模的上端面上設有與第二通孔同軸的下成形凹槽，在下成形凹槽中還設有能用于定位對中芯軸的定位凹槽，定位凹槽與第二通孔同軸；對中芯軸從上至下依次由第一圓臺段、第二圓柱段、第三倒圓臺段同軸設置成一個整體；罩模為環(huán)形件，罩模的內輪廓從上至下依次由第一圓臺面、第二圓臺面同軸設置構成。使用上述組合模具，可以準確、簡單和快速地鍛造出與動車高速齒輪環(huán)件尺寸相近的毛坯，降低了精車加工的難度，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，屬于異形環(huán)鍛件工裝。

【背景技術】
[0002]目前，動車高速齒輪環(huán)件的生產(chǎn)方法為:以坯鋼為原料，經(jīng)下料、鍛造制坯、模鍛，制得與動車高速齒輪環(huán)件尺寸相近的毛坯，然后經(jīng)熱處理、精車加工后，得到動車高速齒輪環(huán)件，在模鍛工藝中，需要用到特殊形狀的模具來進行模鍛制坯；但是現(xiàn)在很多工廠，使用的模具設計不合理，模鍛制得的毛坯與所要制造的零件外形相差很大，加大了精車加工的難度，原料消耗較多，降低了生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是:將提供一種能準確、簡單和快速地鍛造出與動車高速齒輪環(huán)件外形及尺寸相近的毛坯的組合模具。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，包括上模、下模，其特點是:上模上設置有第一通孔，第一通孔的內輪廓從上至下依次由上圓柱面和圓臺面同軸構成，其中上圓柱面的直徑等于圓臺面的最小直徑，上模的下端面上設置有與第一通孔同軸的上成形凹槽，上成形凹槽的底面由內向外依次由上內環(huán)形平面、上中環(huán)形平面、上外環(huán)形平面同軸構成，其中上中環(huán)形平面與上模下端面之間的距離小于上外環(huán)形平面與上模下端面之間的距離，上外環(huán)形平面與上模下端面之間的距離小于上內環(huán)形平面與上模下端面之間的距離，上內環(huán)形平面與上中環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡，上中環(huán)形平面與上外環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡；下模上設置有第二通孔，第二通孔從上至下依次由倒圓臺面和下圓柱面同軸構成，其中倒圓臺面的最小直徑等于下圓柱面的直徑，下模的上端面上設置有與第二通孔同軸的下成形凹槽，下成形凹槽的底面由內向外依次由下內環(huán)形平面、下中環(huán)形平面、下外環(huán)形平面同軸構成，其中下中環(huán)形平面與下模上端面之間的距離小于下外環(huán)形平面與下模上端面之間的距離，下外環(huán)形平面與下模上端面之間的距離小于下內環(huán)形平面與下模上端面之間的距離，下內環(huán)形平面與下中環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡，下中環(huán)形平面與下外環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡，在下內環(huán)形平面中間的下模上設置有用于定位對中芯軸的定位凹槽，并且定位凹槽與第二通孔同軸；其中上模的上外環(huán)形平面的最大直徑等于下模的下外環(huán)形平面的最大直徑；還包括對中芯軸、罩模，對中芯軸從上至下依次由第一圓臺段、第二圓柱段、第三倒圓臺段同軸設置成一個整體，其中第一圓臺段的最大直徑小于第二圓柱段的直徑，第二圓柱段的直徑大于第三倒圓臺段的最大直徑，第二圓柱段的直徑等于定位凹槽的直徑，第二圓柱段的厚度等于定位凹槽的深度；罩模為環(huán)形件，罩模的內輪廓從上至下依次由第一圓臺面、第二圓臺面同軸設置構成，其中第一圓臺面的最大直徑等于第二圓臺面的最小直徑，第一圓臺面的最小直徑小于下中環(huán)形平面的最小直徑；對中芯軸能通過第二圓柱段與定位凹槽的配合、以及第三倒圓臺段與倒圓臺面的配合而豎直安裝于下模上，此時對中芯軸與第二通孔同軸，上模蓋于下模上后，上模再通過對中芯軸上的第一圓臺段與上模上的圓臺面的配合使上模上的第一通孔與下模上的第二通孔同軸。
[0005]進一步的，前述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其中:對中芯軸上的第一圓臺段的母線與其軸線的夾角為:TlO度，優(yōu)選為3度，第三倒圓臺段的母線與其軸線的夾角為3?10度，優(yōu)選為3度。
[0006]進一步的，前述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其中:罩模上的第一圓臺面和第二圓臺面之間以弧面光滑過渡。
[0007]進一步的，前述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其中:上模上的上成形凹槽的側壁向外傾斜，并且上成形凹槽的側壁的母線與其軸線的夾角為:T1度，優(yōu)選為7度，下模上的下成形凹槽的側壁向外傾斜，并且下成形凹槽的側壁的母線與其軸線的夾角為3?10度，優(yōu)選為7度。
[0008]進一步的，前述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其中:在上模的下端面上設置有能用于切斷飛邊的上環(huán)形凸起，并且上環(huán)形凸起與第一通孔同軸設置；在下模的上端面上設置有能用于切斷飛邊的下環(huán)形凸起，并且下環(huán)形凸起與第二通孔同軸設置；上模蓋于下模上時，上環(huán)形凸起和下環(huán)形凸起能相互剪切，從而切斷模鍛時產(chǎn)生的飛邊。
[0009]進一步的，前述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其中:上環(huán)形凸起和下環(huán)形凸起的軸截面形狀都分別為三角形。
[0010]進一步的，前述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其中:所述三角形的高度為3?5mm,優(yōu)選為3mm,三角形的底邊長度為7?13mm,優(yōu)選為10mm。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明所述組合模具結構簡單、操作方便；并且使用所述組合模具，可以準確、簡單和快速地鍛造出與動車高速齒輪環(huán)件外形及尺寸相近的毛坯，降低了精車加工的難度，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為上模的結構示意圖。
[0013]圖2為下模的結構示意圖。
[0014]圖3為對中芯軸的結構示意圖。
[0015]圖4為罩模的結構示意圖。
[0016]圖5為初坯的結構示意圖。
[0017]圖6為上模、下模、對中芯軸的使用狀態(tài)結構示意圖。
[0018]圖7為圖6中A處的放大結構示意圖。
[0019]圖8為動車高速齒輪環(huán)件毛坯的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0021 ] 用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，包括上模1、下模2，如圖1所示，上模I中間設置有第一通孔11，第一通孔11的內輪廓從上至下依次由上圓柱面111和圓臺面112同軸構成，其中上圓柱面111的直徑等于圓臺面112的最小直徑，上模I的下端面15上設置有與第一通孔11同軸的上成形凹槽12，上成形凹槽12的底面由內向外依次由上內環(huán)形平面121、上中環(huán)形平面122、上外環(huán)形平面123同軸構成，其中上中環(huán)形平面122與上模I下端面15之間的距離小于上外環(huán)形平面123與上模I下端面15之間的距離，上外環(huán)形平面123與上模I下端面15之間的距離小于上內環(huán)形平面121與上模I下端面15之間的距離，上內環(huán)形平面121與上中環(huán)形平面122之間以弧面光滑過渡，上中環(huán)形平面122與上外環(huán)形平面123之間以弧面光滑過渡，上述上成形凹槽12底面上的各環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡，有利于金屬的流動，使充形更加充分，從而提高了模鍛后毛坯的尺寸精度，上成形凹槽12的側壁向外傾斜，并且上成形凹槽12的側壁的母線與其軸線的夾角為3?10度，優(yōu)選為7度，上成形凹槽12的側壁這樣設置成略向外擴張的喇叭狀，有利于上模I的脫模。如圖2所示，下模2的中間設置有第二通孔21，第二通孔21從上至下依次由倒圓臺面211和下圓柱面212同軸構成，其中倒圓臺面211的最小直徑等于下圓柱面212的直徑，下模2的上端面28上設置有與第二通孔21同軸的下成形凹槽22，下成形凹槽22的底面由內向外依次由下內環(huán)形平面221、下中環(huán)形平面222、下外環(huán)形平面223同軸構成，其中下中環(huán)形平面222與下模2上端面28之間的距離小于下外環(huán)形平面223與下模2上端面28之間的距離，下外環(huán)形平面223與下模2上端面28之間的距離小于下內環(huán)形平面221與下模2上端面28之間的距離，下內環(huán)形平面221與下中環(huán)形平面222之間以弧面光滑過渡，下中環(huán)形平面222與下外環(huán)形平面223之間以弧面光滑過渡，上述下成形凹槽22底面上的各環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡，有利于金屬的流動，使充形更加充分，從而提高了模鍛后毛坯的尺寸精度，在下內環(huán)形平面221中間的下模上設置有與第二通孔21同軸的定位凹槽23，下成形凹槽22的側壁向外傾斜，并且下成形凹槽22的側壁的母線與其軸線的夾角為3?10度，優(yōu)選為7度，下成形凹槽22的側壁這樣設置成略向外擴張的喇叭狀，有利于下模2的脫模。其中上模I上的上外環(huán)形平面123的最大直徑等于下模2上的下外環(huán)形平面223的最大直徑。還包括對中芯軸3、罩模4，如圖3所示，對中芯軸3從上至下依次由第一圓臺段32、第二圓柱段33、第三倒圓臺段34同軸設置成一個整體，其中第一圓臺段32的最大直徑小于第二圓柱段33的直徑，第二圓柱段33的直徑大于第三倒圓臺段34的最大直徑，第二圓柱段33的直徑等于定位凹槽23的直徑，第二圓柱段33的厚度等于定位凹槽23的深度，通常在第一圓臺段32的上部還設置有用于搬運和安裝對中芯軸3的支撐段31，對中芯軸3上的第一圓臺段32的母線與其軸線的夾角為3?10度，優(yōu)選為3度，第三倒圓臺段34的母線與其軸線的夾角也為3?10度，優(yōu)選為3度，對中芯軸3上的第二圓柱段33、第三倒圓臺段34可以使對中芯軸3在下模2上定位的更加準確，第一圓臺段32可以使對中芯軸3與上模I配合的更加緊密，從而使上模I的定位更加的準確，并且第一圓臺段32還有利于上模I和環(huán)鍛件的脫模，在本實施例中，對中芯軸3可以保證上、下模1、2的上、下成型凹槽12、22的同軸度，從而使鍛造出的環(huán)鍛件不易變形。在常規(guī)的模鍛中，對中芯軸3和下模2是一體設置的，在本實施例中，對中芯軸3和下模2是分開設置的，這樣設置有如下優(yōu)點:一、對中芯軸3和下模2的加工制作更加簡單；二、上、下模1、2和對中芯軸3更加容易脫模；三、當對中芯軸3或下模2損壞時，只需更換損壞件即可，無需把對中芯軸3和下模2 —起報廢。如圖4所示，罩模4為環(huán)形件，罩模4的內輪廓從上至下依次由第一圓臺面41、第二圓臺面42同軸設置構成，其中第一圓臺面41的最大直徑等于第二圓臺面42的最小直徑，第一圓臺面41的最小直徑小于下中環(huán)形平面222的最小直徑，并且罩模4上的第一圓臺面41和第二圓臺面42之間以弧面光滑過渡，第一圓臺面41和第二圓臺面42之間以弧面光滑過渡，有利于金屬的流動，使充形更加充分，從而提高了預成形后毛坯的尺寸精度。對中芯軸3能通過第二圓柱段33與定位凹槽23的配合、以及第三倒圓臺段34與倒圓臺面211的配合而豎直安裝于下模2上，此時對中芯軸3與第二通孔21同軸，上模I蓋于下模2上后，上模I再通過對中芯軸3上的第一圓臺段32與上模I上的圓臺面112的配合使上模I上的第一通孔11與下模2上的第二通孔21同軸。在實際生產(chǎn)中，考慮到坯料在生產(chǎn)過程中的耗損，所以生產(chǎn)動車高速齒輪環(huán)件毛坯所需的實際坯料會大于理論坯料，這樣就會導致上模I和下模2在合模的過程中，多余的坯料會被擠出上、下成形凹槽12、22而進入上、下模1、2之間的縫隙中形成飛邊。在本實施例中，如圖1、圖2、圖7所示，為了切斷毛坯上的飛邊，在上模I的下端面15上設置有能用于切斷飛邊的上環(huán)形凸起13，并且上環(huán)形凸起13與第一通孔11同軸設置；在下模2的上端面28上設置有能用于切斷飛邊的下環(huán)形凸起24，并且下環(huán)形凸起24與第二通孔21同軸設置；上模I蓋于下模2上時，上環(huán)形凸起13和下環(huán)形凸起24能相互剪切，從而切斷模鍛時產(chǎn)生的飛邊，其中上環(huán)形凸起13和下環(huán)形凸起24的軸截面形狀都分別為三角形，并且三角形的高度為3?5mm，優(yōu)選為3mm，三角形的底邊長度為7?13mm，優(yōu)選為10mm，上、下環(huán)形凸起13、24的軸截面形狀都為三角形，有利于飛邊的切斷；三角形的高度受到限制，是為了減小合模后上、下模1、2之間縫隙的高度，從而減小飛邊的厚度；三角形的底邊長度受到限制，一方面是為了方便在上、下模1、2上加工三角形，另一方面是為了使三角形兩個側邊形成的剪切角較小，以利于剪切飛邊。
[0022]本實施例所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具的工作原理為:首先將罩模4蓋于墩粗后的坯料上，然后油壓機的上砧蓋住罩模4上的通孔并同時下壓進行預成形，制得如圖5所示的初坯5，再將初坯5在油壓機上進行沖通孔，通孔的直徑大于第一圓臺段32的最小直徑，然后把對中芯軸3安裝于下模2上，再把沖通孔后的初坯5的小端朝下大端朝上后套于對中芯軸3上，然后上模I蓋于下模2上，此時上模I受到對中芯軸3的定位，使上模I上的第一通孔11與下模2上的第二通孔21同軸，再下壓上模1，使沖通孔后的初坯5在上、下模1、2和對中芯軸3之間塑形變形，如圖6所示，當上模I下壓到位后，沖通孔后的初坯5在上、下模1、2和對中芯軸3形成的腔室中充形完全，形成如圖8所示的動車高速齒輪環(huán)件毛坯6 (圖中虛線是動車高速齒輪環(huán)件毛坯6經(jīng)精車加工后所得的動車高速齒輪環(huán)件的截面輪廓線)。
[0023]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明所述組合模具結構簡單、操作方便；并且使用所述組合模具，可以準確、簡單和快速地鍛造出與動車高速齒輪環(huán)件外形及尺寸相近的毛坯，降低了精車加工的難度，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【權利要求】
1.用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，包括上模、下模，其特征在于:上模上設置有第一通孔，第一通孔的內輪廓從上至下依次由上圓柱面和圓臺面同軸構成，其中上圓柱面的直徑等于圓臺面的最小直徑，上模的下端面上設置有與第一通孔同軸的上成形凹槽，上成形凹槽的底面由內向外依次由上內環(huán)形平面、上中環(huán)形平面、上外環(huán)形平面同軸構成，其中上中環(huán)形平面與上模下端面之間的距離小于上外環(huán)形平面與上模下端面之間的距離，上外環(huán)形平面與上模下端面之間的距離小于上內環(huán)形平面與上模下端面之間的距離，上內環(huán)形平面與上中環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡，上中環(huán)形平面與上外環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡；下模上設置有第二通孔，第二通孔從上至下依次由倒圓臺面和下圓柱面同軸構成，其中倒圓臺面的最小直徑等于下圓柱面的直徑，下模的上端面上設置有與第二通孔同軸的下成形凹槽，下成形凹槽的底面由內向外依次由下內環(huán)形平面、下中環(huán)形平面、下外環(huán)形平面同軸構成，其中下中環(huán)形平面與下模上端面之間的距離小于下外環(huán)形平面與下模上端面之間的距離，下外環(huán)形平面與下模上端面之間的距離小于下內環(huán)形平面與下模上端面之間的距離，下內環(huán)形平面與下中環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡，下中環(huán)形平面與下外環(huán)形平面之間以弧面光滑過渡，在下內環(huán)形平面中間的下模上設置有用于定位對中芯軸的定位凹槽，并且定位凹槽與第二通孔同軸；其中上模的上外環(huán)形平面的最大直徑等于下模的下外環(huán)形平面的最大直徑；還包括對中芯軸、罩模，對中芯軸從上至下依次由第一圓臺段、第二圓柱段、第三倒圓臺段同軸設置成一個整體，其中第一圓臺段的最大直徑小于第二圓柱段的直徑，第二圓柱段的直徑大于第三倒圓臺段的最大直徑，第二圓柱段的直徑等于定位凹槽的直徑，第二圓柱段的厚度等于定位凹槽的深度；罩模為環(huán)形件，罩模的內輪廓從上至下依次由第一圓臺面、第二圓臺面同軸設置構成，其中第一圓臺面的最大直徑等于第二圓臺面的最小直徑，第一圓臺面的最小直徑小于下中環(huán)形平面的最小直徑；對中芯軸能通過第二圓柱段與定位凹槽的配合、以及第三倒圓臺段與倒圓臺面的配合而豎直安裝于下模上，此時對中芯軸與第二通孔同軸，上模蓋于下模上后，上模再通過對中芯軸上的第一圓臺段與上模上的圓臺面的配合使上模上的第一通孔與下模上的第二通孔同軸。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:對中芯軸上的第一圓臺段的母線與其軸線的夾角為:Γιο度，第三倒圓臺段的母線與其軸線的夾角為3?10度。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:對中芯軸上的第一圓臺段的母線與其軸線的夾角為3度，第三倒圓臺段的母線與其軸線的夾角為3度。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:罩模上的第一圓臺面和第二圓臺面之間以弧面光滑過渡。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:上模上的上成形凹槽的側壁向外傾斜，并且上成形凹槽的側壁的母線與其軸線的夾角為3?10度，下模上的下成形凹槽的側壁向外傾斜，并且下成形凹槽的側壁的母線與其軸線的夾角為3?10度。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:上成形凹槽的側壁的母線與其軸線的夾角為7度，下成形凹槽的側壁的母線與其軸線的夾角為7度。
7.根據(jù)權利要求1或2或3所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:在上模的下端面上設置有能用于切斷飛邊的上環(huán)形凸起，并且上環(huán)形凸起與第一通孔同軸設置；在下模的上端面上設置有能用于切斷飛邊的下環(huán)形凸起，并且下環(huán)形凸起與第二通孔同軸設置；上模蓋于下模上時，上環(huán)形凸起和下環(huán)形凸起能相互剪切，從而切斷模鍛時產(chǎn)生的飛邊。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:上環(huán)形凸起和下環(huán)形凸起的軸截面形狀都分別為三角形。
9.根據(jù)權利要求8所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:所述三角形的高度為3?5mm，三角形的底邊長度為7?13mm。
10.根據(jù)權利要求9所述的用于動車高速齒輪環(huán)件毛坯鍛造的組合模具，其特征在于:所述三角形的高度為3mm，三角形的底邊長度為10mm。
【文檔編號】B21J13/02GK104399857SQ201410684264
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權日:2014年11月25日
【發(fā)明者】吳劍, 戴玉同, 徐鋒, 徐光順, 卞繼揚 申請人:張家港海陸環(huán)形鍛件有限公司