引言

   

      轴杆类零件在各类机器设备和工具中占有很大的比重, 比较典型的有汽车球头销、自行车曲柄和中轴、套筒扳手、摇臂、杠杆等。轴杆类零件的塑性成形可在专用设备或通用压力机上生产。用专用设备生产轴杆类零件效率高, 但是设备投资大, 艺范围窄, 因此只有对批量极大和尺寸较大轴杆类零件, 才根据其形状、尺寸和成形特点, 分别在楔横轧机、径向锻造机和平锻机等专用设备上生产。对于一般批量的中小型轴类零件, 一般在通用压力机上生产, 以避免造成设备资源的浪费, 增加生产成本。

   

      按锻件成形方向, 轴杆类零件镦锻成形可分为立式镦锻和卧式(水平)镦锻。前者镦锻方向与一般(立式)压力机滑块运动方向相同;后者镦锻方向与压力机滑块运动方向垂直。

   

      立式镦锻模的缺点是:受压力机装模高度限制, 不适用于长径比大的轴杆类零件成形, 只适用长径比较小的零件, 难以采用轴向对分凹模结构, 因此锻件有飞边。其优点是模具结构简单。

   

      卧式镦锻一般不受压力机装模高度限制, 适用于长径比大的轴杆类零件成形;采用轴向对分凹模结构, 锻件无飞边, 但模具结构较复杂。现给出2种典型的卧式浮动镦锻模结构:四杆型卧式镦锻模和斜块型卧式镦锻模。

   

      2 四杆型卧式镦锻模

   

      以镦锻套筒扳手长接杆为例, 介绍四杆型卧式镦锻模结构和工作过程犤1犦。图1是套筒扳手长接杆零件简图, 材料为45钢, 毛坯为直径 16mm 的圆钢, 采用温锻工艺。镦锻长接杆的四杆型卧式镦锻模结构如图2所示, 装模高度为390mm, 上下模座底面尺寸都是640mm×400mm, 在1000kN 开式通用冲床上使用。

   

      下模座22和上模座16分别固定在冲床工作台和滑块上。在下模, 凸模座4和下模块23通过销轴21和撑杆20与下模座22相联, 构成平行四连杆机构。下模块23与撑杆20和下模座22构成另一个平行四连杆机构。因此下模块23与凸模座4作水平相对运动, 靠前后两侧的导轨24导向(见图2的A -A剖面图)。导轨24和下模块23由螺钉固联, 凸模座4可沿导轨24滑动。弹簧18使凸模座4与下模块23保持稳定的分开状态。

   

                   

   

      上模的结构与下模相似, 只是导轨2与上模块12固联, 而滑枕3可沿导轨2滑动。模芯7、8、10均为轴向对分结构, 上下模各一半。模芯7的型腔对凸模6有导向作用;模芯10构成工件变形的型腔;模芯8的上下两半夹住工件杆部, 防止杆部在顶镦力作用下失稳弯曲。螺钉15承受工件右端的顶镦力, 其轴向位置可调节, 以适应不同的坯料长度。凸模6用螺帽5装在螺钉1上, 凸模6和螺帽5之间径向有间隙, 使凸模6相对于螺钉1可径向浮动, 其径向位置由模芯7的导向槽决定。通过调节螺钉1的轴向位置, 可改变坯料变形部分的长度;调节冲床的闭合高度, 可以改变凸模的冲孔深度。

   

                   

   

      工作时将热坯料放在下模芯上, 滑块下行, 上下模闭合并夹住坯料。当滑块继续向下运动时, 迫使撑杆20在倾斜方向上倾斜, 从而推动凸模6插入模芯, 完成顶镦和冲孔。在镦锻过程中, 凸模6右移,而模芯7、8和10随下模块左移。

   

      压力机滑块上行时, 由于上、下模已被钩子11勾住不能分开, 撑杆20的作用力与其镦锻时的作用力方向相反, 其水平分力将凸模从工件中拔出, 而其垂直分力则由钩子11承受。当上模块沿水平方向回到一定位置时, 导轨24将钩子碰开, 从而使上、下模脱离, 回复原位。

   

      3 斜块型卧式镦锻模

   

      以自行车中轴镦挤成形为例, 介绍斜块型卧式镦锻模结构和工作过程。图3b是自行车中轴镦锻件图, 材料为45钢, 采用冷锻成形。根据毛坯体积等于镦锻零件体积的原则, 设计毛坯尺寸如图3a所示。采用直径为17mm 的热轧圆钢作为坯料, 经过退火、表面清理、冷拔、按毛坯长度下料、无心磨粗磨外圆和中温磷化处理等工序形成毛坯(图3a)。镦锻成形的零件无需切削加工, 即可进行热处理等工序。

   

                      

   

       镦挤自行车中轴的斜块型卧式镦锻模结构如图4所示, 用在工作台下有气垫的压力机上, 以满足动模座23上浮的要求, 所需的镦锻成形力为2100kN。采用J36_250型闭式双点压力机。该压力机公称压力为2500kN, 最大装模高度为590mm, 有液压气垫, 气垫压力为65kN, 完全满足中轴镦锻要求。

   

      该锻模是根据斜块运动原理设计的, 对于许多轴类零件可实现一次冷镦锻成形。下模部分, 墙板4与下模板1固连(采用焊接方法或螺钉连接方法)。通过1对墙板4和4个螺栓将2个斜面块19定在下模板1的两端, 使下模构成一长方窝座。动模座15在窝座内能上、下滑动。动模座正中固定下半圆套26和下凹模24, 动模座两边为通孔, 孔内装有导套16, 导套内装有活动圆柱23, 圆柱一端装有与斜面块19接触的斜顶块18, 另一端内装有凹模镶块6、7和凹模芯8, 圆柱23上还装有轴3, 轴的两端(前、后) 装有滚轮30与装在墙板上的滑条29接触。上模部分, 半圆套14及上凹模11通过上凹模座10固定在上模板5上(参见图4的C —C 旋转剖视)。

   

                     

   

                    

   

      工作时, 动模座15在推杆25的作用下被顶起,两活动圆柱23在滑条29作用下左右张开, 此时毛坯放在下凹模24上。上模下行, 上凹模11与下凹模24对合套住毛坯, 上半圆套14与下半圆套26对合构成一圆套, 与此同时, 上模板5的两边压住装在动模座15上的压板17(面上刻以花纹)。随着上模的下行, 动模座15也下行, 两活动圆柱23在斜面块19的作用下, 在上、下半圆套14、26所构成的圆套导向下向中心移动, 毛坯两端被插进凹模芯8内, 当凹模镶块6顶住毛坯, 毛坯便开始镦压, 直至行程终结, 镦成所需的中轴。

   

      当压力机滑块上移时, 带动上模板5和上凹模座10脱离动模座15。压力机气垫通过推杆25推动动模座15上移, 两个活动圆柱23作相背离的移动,挤压件退出凹模芯8, 完成一个工作循环。

   

      中轴每一端所被镦至的尺寸, 可以通过调节图4中A -A 剖视图两端的4个螺钉进行调节, 移动斜楔块20, 使斜面块19升高或下降, 从而增加或减少圆柱的镦压量。

   

      弹簧止退销13的作用是防止上模上行时将镦压好的工件带上, 避免误压双件导致模具损坏。