用于局部模锻两端异形连杆的模具论文和设计-刘志勇

全文摘要

本实用新型涉及一种用于局部模锻两端异形连杆的模具，有两组型腔形状与两端异形连杆两端外形一致的半模，型腔下端有与杆部形状一致段，两个半模组成成形两端的模具；外模圈套在其外锁合为一体；半模底部有伸入推拉头的开合推拉槽，推拉头安在油缸活塞杆前端；开模挡块装入开合推拉槽内，落入推拉头的内孔力，开模挡块转轴固定在半模上。用法是，两个半模打开，两端异形连杆热端向上，吊装入半模中间；推拉头推动两个半模合模；套外模圈箍住。压机驱动冲头压入半模内已加热端，成形该端得半成品。一起吊出，脱模吊出半成品；更换模具，成型另一端。本实用新型能分别成型两端；锻件形状规则；模具结构简单，半模开合方便，稳定可靠；脱模简单自如。

主设计要求

1.用于局部模锻两端异形连杆的模具，其特征在于：有两组半模，半模的型腔形状与两端异形连杆两端外形一致，型腔下端有与两端异形连杆杆部形状一致段，每组的两个半模组成两端异形连杆局部两端分别成型的模具；两个半模由套在其外的外模圈固定锁合为一体；半模及外模圈置于支撑平台上；半模的底部设有伸入推拉头的开合推拉槽，所述推拉头安在油缸活塞杆前端；推拉头有落入开模挡块的内孔；开合推拉槽槽壁开有转轴安装槽，开模挡块装入转轴安装槽内，开模挡块两端有转轴，转轴通过固定板固定在半模上；模锻冲头的形状和尺寸与两端异形连杆的两端形状和尺寸一致，冲头安装在压机的动梁上。

设计方案

1.用于局部模锻两端异形连杆的模具，其特征在于：有两组半模，半模的型腔形状与两端异形连杆两端外形一致，型腔下端有与两端异形连杆杆部形状一致段，每组的两个半模组成两端异形连杆局部两端分别成型的模具；两个半模由套在其外的外模圈固定锁合为一体；半模及外模圈置于支撑平台上；

半模的底部设有伸入推拉头的开合推拉槽，所述推拉头安在油缸活塞杆前端；推拉头有落入开模挡块的内孔；开合推拉槽槽壁开有转轴安装槽，开模挡块装入转轴安装槽内，开模挡块两端有转轴，转轴通过固定板固定在半模上；

模锻冲头的形状和尺寸与两端异形连杆的两端形状和尺寸一致，冲头安装在压机的动梁上。

2.根据权利要求1所述的用于局部模锻两端异形连杆的模具，其特征在于：半模外表面为下大上小的圆锥面；半模外锥面、外模圈内锥面，锥度一致，锥度＞1°。

3.根据权利要求1所述的用于局部模锻两端异形连杆的模具，其特征在于：与两端异形连杆杆部形状一致段长度＞30mm。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于大锻件模锻成形技术领域，具体涉及一种用于局部模锻两端异形连杆的模具。

背景技术

两端异形连杆，例如船用柴油机连杆，是船舶发动机中的重要零件，两端分别与活塞杆、曲轴(曲柄)连接，起到将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞上的力传递给曲轴，实现运动和能的传递。连杆在工作中受到来自活塞的循环拉压，以及转化运动时产生的横向、纵向惯性力，所承受的应力状态复杂。因此，要求连杆既要具有较高的强度和抗疲劳性能，又要具有足够的刚性和韧性。

大型船用柴油机连杆两端，外形复杂，重量及尺寸规格大，2t-6t，长度2m-3m。现有技术为自由锻+机械加工的方式生产，自由锻方式生产的现毛坯11(见图10)，图中实线是毛坯外形，双点划线为连杆零件外形。现有技术存在以下几个突出问题：

1、在自由锻方式下，连杆锻件厚端外球面、薄端锥面，自由锻无法精准锻出，只能锻成方台阶，经后续机械加工去除材料，得到外形尺寸，毛坯需要大量工艺辅料，次工艺辅料是自由锻锻造方式下必需的工艺辅料，无法克服，故造成原材料的巨大浪费，也造成了大量的机加工工时浪费；船用柴油机连杆两端的内凹面，自由锻无法锻出，自由锻只能全部锻成实心，后续机加工去除材料，得到内凹面；

2、船用柴油机连杆外形复杂，而自由锻精度本身较低，因此通常需要预留40-50mm机加工余量，造成机加工工时的浪费。

3、自由锻生产船用柴油机连杆毛坯，机械加工去除材料成形两端外形和内凹面，切断了金属纤维，破坏了锻造组织的连续性，削弱了锻造船用柴油机连杆的内部质量优势，对船用柴油机连杆的质量和寿命不利。

对于小型连杆，如汽车发动机连杆(重量1kg～2kg)，通常在模锻压力机上，全模锻成形，即，坯料放入上下模具内，模锻出整个连杆，精度高，效率高。两端异形连杆采用与小连杆相似的全模锻不可实现，原因在于：1.船用柴油机连杆重量高达数吨，全模锻所需的力非常巨大，预计需要数十万吨压力；2.薄端和厚端厚度尺寸、形状相差很大，成形力不对称，全模锻时产生严重偏载。两端异形连杆采用全模锻，在设备方面和技术方面均都不具有可行性。

综上，研究开发一种用于局部模锻两端异形连杆的模具，分别局部模锻成形连杆两端，具有非常重要的现实意义、价值。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现状，旨在提供一种能够实现局部模锻成形连杆异形两端，预留的加工余量小，半模开合方便，脱模简单易行的用于局部模锻两端异形连杆的模具及用法。

本实用新型目的的实现方式为，用于局部模锻两端异形连杆的模具，有两组半模，半模的型腔形状与两端异形连杆两端外形一致，形状下端设有一段与两端异形连杆杆部尺寸一致的重合段，每组的两个半模组成两端异形连杆局部两端分别成型的模具；两个半模由套在其外的外模圈固定锁合为一体；半模及外模圈置于支撑平台上；

模锻冲头的形状和尺寸与两端异形连杆的两端形状和尺寸一致，冲头安装在压机的动梁上。

用本实用新型时，两个半模打开，两端异形连杆热端向上，吊装入半模中间；推拉头推动两个半模合模；套外模圈箍住。压机驱动冲头压入半模内的已加热端，成形该端得半成品。外模圈连同半模、两端异形连杆半成品一起吊出，外模圈分离移开，半模拉开，吊出半成品；更换模具，成型另一端完成两端异形连杆的模锻。

本实用新型的突出优点如下：

1、能够实现局部模锻成形两端异形连杆的一端，大幅降低连杆原材料消耗；

2、半模的型腔与两端异形连杆一端的外形一致，模锻后得到的锻件形状规则，预留的加工余量小，节约成本，且结构简单；

3、半模上设置有专门控制半模开合的推拉槽，以及开模挡块，半模开合方便；

4、两个半模与外模圈采用锥面配合，模锻成形时摩擦自锁，稳定可靠，脱模时利用锥度，脱模简单易行。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图，

图2是半模结构示意图，

图3是半模推拉槽部分结构示意图，

图4是开模挡块结构示意图，

图5是半模组件示意图，

图6是半模与推拉头位置及运动关系图，

图7是半模分开状态吊入坯料过程状态图，

图8是脱模原理示意图，

图9是船用柴油机连杆形状图，

图10是现有技术自由锻连杆锻件图。

具体实施方式

下面参照附图详述本实用新型。

参照图1、2，用于局部模锻两端异形连杆的模具，有两组半模，半模1的型腔形状与两端异形连杆两端外形一致，型腔下端设有一段与两端异形连杆杆部形状一致段，用于定位，一致段长度＞30mm。

每组的两个半模1在分型面102出贴合组成两端异形连杆两端分别成型的模具，两个半模由套在其外的外模圈2固定锁合为一体，用于局部模锻成形连杆两端的外形。半模外表面为下大上小的圆锥面；半模外锥面、外模圈内锥面，锥度一致，锥度＞1°。半模的底面两侧的承载面103用于将半模放置在支撑平台7上，并能在支撑平台上实现开合。

参照图3、4、5、6，半模1的底部设有模具伸入推拉头的开合推拉槽104，所述推拉头安在油缸活塞杆前端。推拉头伸入开合推拉槽104内，与开模挡块配合，推动半模的合模和分开。

推拉头有落入开模挡块5的内孔，开模挡块5落入推拉头6的内孔。开合推拉槽104槽壁开有转轴安装槽105，开模挡块5装入转轴安装槽105内，开模挡块两端有转轴502，转轴通过固定板9固定在半模上。安装后，开模挡块5成为一个具有单向摆动的挡块，在推拉头的作用下，沿转轴可在90°范围内向半模分型面方向摆动。

模锻冲头的形状和尺寸与两端异形连杆的两端形状和尺寸一致，冲头安装在压机的动梁上，提供连杆局部模锻成形所需的力。

油缸活塞杆将推拉头6向前推进时，开模挡块5向前摆动，推拉头6与推拉槽的前端平面接触，进而可推动半模1合模，推拉头6向后回程，勾住开模挡块5，进而拉动半模1开模。

用本实用新型的具体步骤如下：

1)将两端异形连杆坯料10(见图9)的一端，在坯料局部加热炉或可变容隧道式连杆加热炉中加热至锻造温度；

2)油缸活塞杆带动推拉头6回程，勾住开模挡块进而拉动半模在支撑平台上滑动，使两个半模打开(见图7)；将经步骤1)加热的一端(厚端或薄端)向上，吊装入打开的半模中间；油缸活塞杆带动推拉头6推动两个半模相向而行，直至分型面102贴合，完成合模；将外模圈2吊入，套在半模1外面，箍住半模，使两个半模牢固地合为一体；

3)压机动梁下压，带动冲头3压入半模内的已加热端，成形加热端的内凹面，同时成形加热端的过渡面及外形(见图8)，得两端异形连杆半成品；

4)步骤3)加热端成型后，外模圈2与两个半模1处于抱死状态；将外模圈连同半模、两端异形连杆半成品一起吊起来，在外模圈底部与支撑平台之间放置脱模垫块8；压机带动冲头3再次下压，迫使外模圈与半模分离；

5)压机动梁升起，移开外模圈2；推拉头6向后回程，勾住开模挡块，将两个半模拉开，吊出两端异形连杆半成品；

6)更换模具，重复上述过程，完成两端异形连杆半成品另一端的局部模锻，进而完成两端异形连杆的模锻。

采用本实用新型可模锻成型两端分别为薄端、厚端的低速柴油机连杆。

设计图

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