薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法

摘要

本发明涉及一种薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制作预制坯；S2、将预制坯放置于冷摆辗凹模上，预制坯上方放置冷摆辗摆头；冷摆辗摆头是回转锥体，冷摆辗摆头的锥顶点位于锻件轴线与上表面的交点处，其母线与零件深窄槽母线匹配；冷摆辗凹模与零件深窄槽背面相匹配，冷摆辗凹模型腔中部开设分流槽，冷摆辗摆头内部设置摆头顶料杆，冷摆辗凹模内设置凹模顶料杆，凹模顶料杆设计在分流槽底部；S3、摆头经多道次连续局部成形零件的深窄槽，零件深窄槽背面由冷摆辗凹模成形。本发明有效消除了充填不满和折叠缺陷，同时有效改善了模具受力状态，提高了模具寿命，从而保证了薄壁深窄槽零件能够顺利冷摆辗精密成形。

权利要求

1.一种薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制作预制坯；所述预制坯底部形状与零件底部形状一致，以便冷摆辗终锻成形中只成形零件深窄槽，所述预制坯上部预制浅槽与冷摆辗摆头锥顶点相接触，且预制坯上部浅槽内侧的高度矮于浅槽外侧的高度；

S2、将预制坯放置于冷摆辗凹模上，预制坯上方放置冷摆辗摆头；所述冷摆辗摆头是回转锥体，冷摆辗摆头的锥顶点位于锻件轴线与上表面的交点处，其母线与零件深窄槽母线匹配；冷摆辗凹模与零件深窄槽背面相匹配，冷摆辗凹模型腔中部开设分流槽，所述冷摆辗摆头内部设置摆头顶料杆，所述冷摆辗凹模内设置凹模顶料杆，凹模顶料杆设计在分流槽底部；

S3、摆头经多道次连续局部成形零件的深窄槽，零件深窄槽背面由冷摆辗凹模成形；在所述步骤S3中，冷摆辗摆头轴线上任一点的运动轨迹为：其中c为冷摆辗机偏心套偏心距；ω为冷摆辗机偏心套角速度；L为冷摆辗摆头轴线上任意一点到摆头锥顶点的距离；γ为摆头锥角；t为时间。

2.根据权利要求1所述的薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法，其特征在于，所述冷摆辗摆头锥角为0.2°～0.5°。

3.根据权利要求1所述的薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法，其特征在于，所述摆头顶料杆轴线与冷摆辗机轴线重合，摆头顶料杆下表面与摆头型腔顶部重合。

说明书

薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法

技术领域

[0001] 本发明涉及薄壁深窄槽零件加工制造技术领域，更具体地说，涉及一种薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法。

背景技术

[0002] 随着高端装备的快速发展，对高性能复杂零件的需求巨大。薄壁深窄槽零件是高端装备的关键零件，其制造精度和性能对高端装备的服役性能和使用寿命具有重要影响。由于壁薄、槽深且窄，传统整体锻造成形技术难以成形薄壁深窄槽零件。目前，薄壁深窄槽零件主要采用切削加工进行生产。切削加工周期长、生产效率低、材料利用率低、生产成本高。而且切削加工切断金属流线，无法细化晶粒组织，因此难以高效、优质、低成本制造薄壁深窄槽零件。

[0003] 冷摆辗属于增量塑性成形新工艺，具有成形精度高、组织性能和力学性能好、生产效率高、材料利用率高、生产成本低等技术优势。更重要的是，冷摆辗特别适合成形复杂薄壁零件。然而，由于薄壁深窄槽零件几何形状复杂，其冷摆辗成形过程中易出现充填不满、折叠等缺陷。同时，由于零件深窄槽对应的模具是一个细长凸台，其对受力状态十分敏感，易出现断裂缺陷。目前，还没有关于薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法的报道。本发明专利提出了一种薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法，有效解决了此类零件冷摆辗精密成形技术难题。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题在于，提供一种薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法，包括以下步骤：

[0006] S1、制作预制坯；

[0007] S2、将预制坯放置于冷摆辗凹模上，预制坯上方放置冷摆辗摆头；所述冷摆辗摆头是回转锥体，冷摆辗摆头的锥顶点位于锻件轴线与上表面的交点处，其母线与零件深窄槽母线匹配；冷摆辗凹模与零件深窄槽背面相匹配，冷摆辗凹模型腔中部开设分流槽，所述冷摆辗摆头内部设置摆头顶料杆，所述冷摆辗凹模内设置凹模顶料杆，凹模顶料杆设计在分流槽底部；

[0008] S3、摆头经多道次连续局部成形零件的深窄槽，零件深窄槽背面由冷摆辗凹模成形。

[0009] 上述方案中，所述预制坯底部形状与零件底部形状一致。

[0010] 上述方案中，所述冷摆辗摆头锥角为0.2°～0.5°。

[0011] 上述方案中，所述摆头顶料杆轴线与冷摆辗机轴线重合，摆头顶料杆下表面与摆头型腔顶部重合。

[0012] 上述方案中，在所述步骤S3中，冷摆辗摆头轴线上任一点的运动轨迹为：

[0013]

[0014] 其中c为冷摆辗机偏心套偏心距；ω为冷摆辗机偏心套角速度；L为冷摆辗摆头轴线上任意一点到摆头锥顶点的距离；γ为摆头锥角；t为时间。

[0015] 实施本发明的薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形方法，具有以下有益效果：

[0016] (1)本发明有效消除了充填不满和折叠缺陷，同时有效改善了模具受力状态，提高了模具寿命，从而保证了薄壁深窄槽零件能够顺利冷摆辗精密成形。

[0017] (2)通过冷摆辗精密成形薄壁深窄槽零件，成形精度高、组织性能和力学性能好、生产效率高、材料利用率高、生产成本低。

附图说明

[0018] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0019] 图1是薄壁深窄槽零件三维模型示意图；

[0020] 图2是薄壁深窄槽零件轴截面示意图；

[0021] 图3是薄壁深窄槽零件锻件示意图；

[0022] 图4是薄壁深窄槽零件冷摆辗精密成形示意图；

[0023] 图5是冷摆辗摆头三维模型示意图；

[0024] 图6是冷摆辗凹模三维模型示意图；

[0025] 图7是预制坯轴截面示意图。

具体实施方式

[0026] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

[0027] 如图1所示，如图1和图2，采用本发明方法加工的深窄槽零件成品高25.3mm，直径44mm，深窄槽宽4.6mm，深度为17mm。

[0028] 如图1所示，该薄壁深窄槽零件几何形状复杂，故采用热锻制坯-冷摆辗终锻复合成形工艺，具体工艺流程为：棒材下料-热锻制坯-球化退火软化-冷摆辗终锻。冷摆辗终锻后得到锻件，然后进行去飞边等常规的机加工处理即可。

[0029] 由于零件深窄槽后续机械加工困难，深窄槽表面不加机加工余量，其余表面增加0.3mm的机加工余量。为了减少成形力且便于脱模，水平径向飞边设计在零件的轴向中部区域，飞边厚度为2mm。冷摆辗终锻后得到的锻件图如图3所示。

[0030] 为保证零件深窄槽顺利成形，零件深窄槽由高度动态摆头经多道次连续局部成形，零件深窄槽背面由凹模顶料杆5成形。冷摆辗精密成形示意图如图4所示。

[0031] 冷摆辗摆头1是一个回转锥体，其锥顶点位于锻件轴线与上表面的交点处，其母线与零件深窄槽母线匹配。为避免摆头与零件深窄槽干涉进而保证成形精度，冷摆辗摆头1锥角设计为0.5°。摆头三维模型如图5所示。

[0032] 冷摆辗摆头1轴线上任一点的运动轨迹为

[0033]

[0034] 其中c＝10.5mm，为冷摆辗机偏心套偏心距；ω＝240r/min，为冷摆辗机偏心套角速度；L为冷摆辗摆头1轴线上任意一点到摆头锥顶点的距离；γ＝0.2°，为摆头锥角；t为时间。

[0035] 冷摆辗凹模顶料杆5与零件深窄槽背面相匹配。同时，在冷摆辗凹模顶料杆5型腔中部开设分流槽6，让多余金属直接流向分流槽6，避免金属由内向外流向飞边，缩短金属流动路径，降低模具应力，提高模具寿命。凹模顶料杆5模型如图6所示。

[0036] 由于零件深窄槽最难成形，所以预制坯3底部与终锻件底部一致，以便冷摆辗终锻成形中只成形零件深窄槽。预制坯3上部设计应保证冷摆辗成形过程中金属同时向深窄槽两侧流动，进而消除充填不满和折叠缺陷。同时，控制向深窄槽两侧流动的金属量，保证对应的摆头1细长凸台水平受力平衡，进而避免断裂缺陷，提高摆头寿命。预制坯3轴截面如图7所示。

[0037] 冷摆辗摆头1和凹模顶料杆5都设置顶料杆，确保深窄槽零件顺利顶出。摆头顶料杆4轴线与冷摆辗机轴线重合，摆头顶料杆4下表面与摆头型腔顶部重合。凹模顶料杆5顶料杆设计在分流槽6底部，冷摆辗终锻成形后凹模顶料杆5顶料杆直接作用流入分流槽6的金属，将锻件顶出。顶料杆如图4所示。

[0038] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。