锻造成形方法及装置

摘要

本发明在于这样的成形方法和成形装置，它们能够充分地润滑成形物，而与传统实践相比不会延长处理时间，且进行安全的成形，而不会使润滑剂在压力作用下被点燃。在挤压装置中，将工件连续传送到系列压制阶段；用于连续传送工件的运送单元设置有用于向工件喷射润滑剂的喷嘴；并且在向工件喷射润滑剂时，所述工件和所述喷嘴处于相对于彼此固定的相对位置。

权利要求

1.一种锻造方法，包括多个用于成形产品的压制步骤，其中使得由于在使工件成形的压制步骤之前的较早的一个或多个压制步骤中加工而被加热的该工件经受多于一次的用润滑剂喷射；当在先喷射中喷射的润滑剂已干化时进行所述用润滑剂喷射；并且最终在最后喷射中喷射的润滑剂已干化之后，进行使所述工件成形的压制步骤。

2.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述工件是等速万向接头外环。

3.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，当用润滑剂喷射所述工件时，所述工件的温度在150至250℃的范围内。

4.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，在使所述工件成形的压制步骤之前喷射在所述工件上的润滑剂是水分散润滑剂，所述水分散润滑剂包含有固体润滑剂、润滑和分散粘合剂以及润湿和汽化加速剂，并且在执行使所述工件成形的压制步骤时，所述润滑剂已经干化并且成为固体润滑剂。

5.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述成形产品是杯形的。

6.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述成形产品是轴形的。

7.一种锻造装置，其包括挤压装置，其中，将工件连续传送到系列压制阶段；用于连续传送工件的运送单元设置有用于向工件喷射润滑剂的喷嘴；并且在向工件喷射润滑剂时，所述工件和所述喷嘴处于相对于彼此固定的相对位置；其中，所述喷嘴多于一个，从这些喷嘴沿不同方向喷射润滑剂，并且这些喷嘴以顺序的方式喷射润滑剂；

并且，在从所述喷嘴喷射的润滑剂已干化之后，从所述喷嘴喷射润滑剂。

8.根据权利要求7所述的锻造装置，其特征在于，间歇地进行用润滑剂喷射。

9.根据权利要求7所述的锻造装置，其特征在于，所述工件是等速万向接头外环。

10.根据权利要求7所述的锻造装置，其特征在于，当用润滑剂喷射所述工件时，所述工件的温度在150至250℃的范围内。

11.根据权利要求7所述的锻造装置，其特征在于，在使所述工件成形的压制步骤之前喷射在所述工件上的润滑剂是水分散润滑剂，所述水分散润滑剂包含有固体润滑剂、润滑和分散粘合剂以及润湿和汽化加速剂，并且在执行使所述工件成形的压制步骤时，所述润滑剂已经干化并且成为固体润滑剂。

12.根据权利要求7所述的锻造装置，其特征在于，所述成形产品是杯形的。

13.根据权利要求7所述的锻造装置，其特征在于，所述成形产品是轴形的。

说明书

锻造成形方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种将材料在低于其变态点的温度下锻造成形为杯形产品(例如，等速万向接头外环)和轴形产品的锻造方法和装置。

背景技术

[0002] 在用于生成杯形或轴形机械部件的传统锻造方法中，通常采用冷锻方法，其中通过模具和冲头在低于材料的变态点的温度下使材料成形(例如，参见下列专利文献1)。在该方法中，经受锻造的材料必须涂覆有润滑剂膜，否则将咬粘锻造装置。具有洛氏硬度(等级B)约75的未加工表面的柱形工件在经历压型芯端的第一阶段、初步镦锻的第二阶段、进一步镦锻的第三阶段、以及正好在通过锻造将该工件成形为杯的第四阶段之后变为具有洛氏硬度(等级B)为100或更高的锻造表面。

[0003] 没有方法来锻造足够硬或者等级B高于100的工件，从而应该在第三和第四阶段之间进行包括下面步骤的“介入”处理：低温退火以降低硬度，喷丸处理以去除表面氧化膜或氧化鳞屑，以及磷化处理以在工件表面上形成化学涂层。除了磷化处理之外，用润滑剂喷注工件也可以获得润滑效果。

[0004] 在上述润滑方法中，磷化处理因在单个成形步骤之后严重减少了润滑剂膜厚而不令人满意，而通过成形率更大的相续成形步骤的过程经常带来令人失望的润滑效果。另外，难以通过任何用润滑剂进行喷注的手段均匀地涂覆工件或模具，并且如果较大的成形率导致润滑剂膜分散，则成形产品可能有缺陷，并且这对于加工环境也是不利的。

[0005] 为了解决这些问题，提出了作为锻造方法的油浴成形，其中将材料浸在预先填充有润滑剂的腔室中(例如，参见专利文献2)。然而，在油浴锻造的情况下，根据材料形状，在锻造过程中润滑剂趋于被限制在材料与腔室底部之间的空间中。在这种情形下，有必要在模具的腔室底部制成一开口作为润滑剂排出口，以将被限制的润滑剂顺利地排到外部容器中。然而，设置该排出口是不足的，这是因为在成形之后，成形产品由于在准备下一压制动作时与冲头一起提起而可能附着在冲头上，这会导致通过冲头再次压制成形产品。

[0006] 为了解决所述问题，在模具的腔室底部处制成通向外部容器的排放管道以使润滑剂排出，另外在该排放管道的路线上安装止回阀，从而当被限制在腔室底部与材料之间的润滑剂的压力达到预定水平时，该止回阀可以打开所述管道，而当所述压力低于该预定水平时，该止回阀可以关闭所述管道(例如，参见专利文献3)。

[0007] 通过所述改进，残留在腔室底部与材料之间的空间中的润滑剂通过止回阀的打开而经由排放管道返回到外部容器，并且在成形完成之后，关闭排放管道，从而与腔室底部紧密接触的成形产品不会附着在提起的冲头上。因此，将成形产品留在腔室中。

[0008] 专利文献1：日本专利特开昭59-220243号

[0009] 专利文献2：日本专利特开昭62-324515号

[0010] 专利文献3：日本专利特开平02-187228号

发明内容

[0011] 本发明待解决的问题

[0012] 在专利文献2中公开的所述挤压中，介入处理费时，并且由于最后挤压可能会失去通过磷化处理获得的润滑效果。这样，有必要在锻造过程的第五阶段中的挤拉(ioning)和模压(coining)步骤之前对成形产品再次进行磷化处理。

[0013] 在专利文献3中公开的挤压中，液体润滑剂的粘附性较弱，并且有必要在第五阶段中的挤拉和模压步骤之前再次重复磷化处理。

[0014] 另外，当使用其中将材料浸在腔室中的润滑剂内的油浴锻造来执行挤压的第四阶段时，因对工件加压产生的热而导致点燃润滑剂，这一麻烦从安全管理角度而言必须克服。

[0015] 鉴于在上述传统挤压过程期间润滑剂劣化和点燃的缺点而作出本发明，因此，本发明的目的在于提供这样的成形方法和成形装置，在与传统实践相比不延长处理时间的情况下，它们能够充分地润滑成形产品，并且安全地成形，不会在压力作用下点燃润滑剂。

[0016] 解决所述问题的手段

[0017] 第一发明在于一种锻造方法，其包括多个用于成形产品的压制步骤。使得由于在使工件成形的压制步骤之前的较早的一个或多个压制步骤中加工而被加热的该工件经受多于一次的用润滑剂喷射；当在先喷射过程中喷射的润滑剂已干化时进行所述用润滑剂喷射；并且最终在最后喷射过程中喷射的润滑剂已干化之后，进行使所述工件成形的压制步骤。

[0018] 第一发明的优选实施例的特征如下：

[0019] 所述工件是等速万向接头外环。

[0020] 当用润滑剂喷射所述工件时，所述工件的温度在150至250℃的范围内。

[0021] 在使工件成形的压制步骤之前喷射在工件上的润滑剂是水分散润滑剂，其包含有固体润滑剂、润滑和分散粘合剂以及润湿和汽化加速剂，并且在执行使工件成形的压制步骤时，所述润滑剂已经干化而成为固体润滑剂。

[0022] 所述成形产品是杯形的。

[0023] 所述成形产品是轴形的。

[0024] 第二发明在于一种具有挤压装置的锻造装置，其中，将工件连续传送到系列压制阶段；用于连续传送工件的运送单元设置有用于向工件喷射润滑剂的喷嘴；并且在向工件喷射润滑剂时，所述工件和所述喷嘴处于相对于彼此固定的相对位置；其中，所述喷嘴多于一个，从这些喷嘴沿不同方向喷射润滑剂，并且这些喷嘴以顺序的方式喷射润滑剂。

[0025] 第二发明的优选实施例的特征如下：

[0026] 间歇地进行润滑剂的喷射。

[0027] 在从所述喷嘴喷射的润滑剂已干化之后，从所述喷嘴喷射润滑剂。

[0028] 所述工件是等速万向接头外环。

[0029] 当用润滑剂喷射所述工件时，在用润滑剂喷射期间所述工件的温度在150至250℃的范围内。

[0030] 在使所述工件成形的压制步骤之前喷射在所述工件上的润滑剂是水分散润滑剂，其包含有固体润滑剂、润滑和分散粘合剂以及润湿和汽化加速剂，并且执行使所述工件成形的压制步骤时，所述润滑剂已经干化而成为固体润滑剂。

[0031] 所述成形产品是杯形的。

[0032] 所述成形产品是轴形的。

[0033] 本发明的效果

[0034] 根据本发明，在与传统实践相比不延长处理时间的情况下，可以充分地润滑成形产品，并且安全地成形，不会在压力作用下点燃润滑剂。

附图说明

[0035] 图1是根据本发明实施例的挤压装置的平面图；

[0036] 图2是沿图1的线II-II剖取的剖视图；

[0037] 图3是表示在压制单元内一序列阶段中逐渐变形的工件的视图；以及[0038] 图4是表示用于喷嘴控制器的控制系统的电路图。

[0039] 附图标记说明

[0040] W工件 L润滑剂

[0041] N1第一润滑剂喷嘴

[0042] N2第二润滑剂喷嘴

[0043] 10挤压装置

[0044] 12工件供应器

[0045] 14压力机

[0046] 20第一压制单元

[0047] 22第二压制单元

[0048] 24第三压制单元

[0049] 26第四压制单元

[0050] 30第一进给杆

[0051] 32第二进给杆

[0052] 36控制器

[0053] 38夹爪

[0054] 40喷嘴控制器

[0055] 42第一喷嘴保持框架

[0056] 43第二喷嘴保持框架

[0057] 100控制系统

[0058] 102压缩空气供应器

[0059] 140润滑剂容器

具体实施方式

[0060] 下面将结合附图详述根据本发明的示例性成形装置。

[0061] <结构>

[0062] 如图1所示，挤压装置10包括工件供应器12和压力机14。将工件供应器12连续加载有坯料或工件W，然后将一系列的工件W保持在预定对准位置以供后来顺序传送。

[0063] 如从图1可以看出，压力机14具有彼此等距离连续安装的第一至第四压制单元：用作压型芯端的正挤压器的第一压制单元20；作为初步镦锻机构的第二压制单元22；作为精加工镦锻机构的第三压制单元24；以及作为用于将原材料成形为杯的反挤压器的第四压制单元26。

[0064] 在第一压制单元20至第四压制单元26中每一个的相对两侧，并排有一对纵向延伸的第一进给杆30和第二进给杆32。第一进给杆30和第二进给杆32设置有通过夹持控制器36控制的八个夹爪38。这八个夹爪38及其各自相关联的夹持控制器36对与它们各自的对应对相对置，以在第一压制单元20至第四压制单元26中夹紧工件W。

[0065] 第一进给杆30和第二进给杆32通过进给杆控制系统(未示出)而往复运动，以在几乎相当于工件W高度的行程中进行上下往返运动，并在相当于第一压制单元20至第四压制单元26当中的间隔的行程中进行前后往返运动。

[0066] 第一进给杆30和第二进给杆32具有喷嘴保持框架42和43，它们通过相关的喷嘴控制器40与专用于第三压制单元24的夹持控制器36附着和分离，并且喷嘴保持框架42和43的相应远端分别设置有第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2。第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2向下且向内倾斜。第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2是使用高压空气来喷射润滑剂的双流体喷嘴。为了避免第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2、喷嘴保持框架42和43、以及进给杆30和32之间的相互干涉(仅当进给杆30和32位于其相应上死点时)，喷嘴控制器40使第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2移位到其各自的工作位置，即上死点。

[0067] <控制系统>

[0068] 如图4中可以认识到，用于喷嘴控制器40的控制系统100具有来自压缩空气供应器102的管线，该管线通过第一空气减压阀104连接至后级，其中所述管线分支成两路：即，一路的路线通过第一五端口控制开关阀106连接至用于第一进给杆30的气缸108，而另一路的路线通过第三五端口控制开关阀110连接至第一润滑剂喷嘴N1。

[0069] 来自压缩空气供应器102的管线还通过第二空气减压阀104连接至另一后级，其中所述管线分支成两路：即，一路的路线通过第二五端口控制开关阀114连接至用于第二进给杆32的气缸116，而另一路的路线通过第二五端口控制开关阀120连接至第二润滑剂喷嘴N2。

[0070] 源自压缩空气供应器102的管线通过第二空气减压阀122连接至第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2的喷射空气入口130和132。

[0071] 气密地包含有润滑剂L的润滑剂容器140设置有通过来自压缩空气供应器102的压缩空气气动致动的搅拌器142，并且通过第三空气减压阀144向该容器供应压缩空气。通过在容器底部处连接的管线将保持在润滑剂容器140至的润滑剂L传送到第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2。第一和第二五端口控制开关阀106的相应电磁阀150与控制面板150连接。

[0072] <操作>

[0073] 第一进给杆30和第二进给杆32以例如20spm(每分钟冲程次数)的循环从工件供应器12顺序地取出工件W，并将其顺序传送给第一压制单元20至第四压制单元26。第一压制单元20通过正挤压而压型原材料的芯端。第二压制单元22也进行正挤压以初步镦锻压型了的芯端。第三压制单元24执行正挤压以镦锻并精加工芯端。

[0074] 在通过第三压制单元24完成镦锻之后，向第一喷嘴保持框架42的气缸108和第二喷嘴保持框架43的气缸116供应压缩空气。这样，气缸108和116分别提升第一喷嘴保持框架42和第二喷嘴保持框架43，并且如图4所示，第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2移位到它们各自的工作位置以将润滑剂喷射到工件W上。在喷射润滑剂L的一个实施例中，第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2交替地将润滑剂喷射到单个工件W上，四次来自其中一个喷嘴，共八次来自这两个喷嘴，每次0.14秒，并且一次喷射与另一喷射之间的间隔时间为0.01秒。

[0075] 基于连续动作期望地进行从多于一个喷嘴喷射润滑剂，以避免从一个喷嘴喷射的润滑剂与从另一喷嘴喷射的润滑剂干涉。

[0076] 在喷射期间，都固定在第一进给杆30和第二进给杆32上的被抓握的工件W以及第一润滑剂喷嘴N1和第二润滑剂喷嘴N2自然彼此处于固定的相对位置，并且喷射方式与将润滑剂喷射到固定物体上的情况非常相似。

[0077] 由于在工件W所经受的压型、初步镦锻和精加工镦锻步骤期间产生的成形热，从而在喷射初始阶段的工件W被加热到大约200℃。因此，当喷射的润滑剂L到达加热的工件W时立即被汽化。结果，在工件W的加工表面上有八层润滑剂涂层，之后使其在第四压制单元26中经受反挤压以有利地实现杯成形。

[0078] 使用塑料成形来施加水性润滑剂会受到润滑剂的温度、喷射润滑剂所需的时间、以及润滑剂的稀释率影响。例如，下表1表示了喷射试验结果，其中在下面条件下使用一对喷嘴(从日本大阪的H.Ikeuchi有限公司获得的BIMV4515)向直径为80mm的水平碳钢件的表面上交替喷射润滑剂：使喷嘴在碳钢件的上方333mm处以相对于其水平表面45度的角度对角且对称地彼此相对，并且喷射气压为0.15MPa和润滑剂压力为0.10MPa的润滑剂。

[0079] 在提供对润滑剂膜在物体表面上的附着的测量的表1中，○表示润滑剂膜均匀地粘附在物体整个表面上，△指润滑剂膜粘附在小于整个表面的100％且等于或大于其50％的面积上，而×代表润滑剂膜粘附在小于整个表面50％的面积上。表1还给出了对所喷射润滑剂的干化特性的测量，其中，如果润滑剂瞬间干化，则给出○；如果在喷射之后一至两秒干化，则给出△；而如果在喷射之后两或更多秒干化，则给出×。

[0080] 表1

[0081]温度(℃) 时间(秒) 次数 稀释率(倍)粘附 干化特性
100 0.15 4 10 ○ ×
125 0.15 4 10 ○ △
150 0.15 4 10 ○ ○
175 0.15 4 10 ○ ○
200 0.15 4 10 △ ○
200 0.15 4 2.5 ○ ○
温度(℃) 时间(秒) 次数 稀释率(倍)粘附 干化特性
225 0.15 4 2.5 ○ ○
250 0.15 4 2.5 ○ ○
275 0.15 4 2.5 △ ○
300 0.15 4 2.5 × -

[0082] 从上面试验结果可以得出这样的结论：喷射期间所期望的润滑剂温度在150至250℃的范围内。

[0083] 工业实用性

[0084] 本发明可应用于在等于或低于材料变态点的温度下，用于例如等速万向接头外环的杯形产品和轴形产品的挤压过程，以及用于需要高刚度的压制品的成形过程。