一种锻造模具及阀盖无飞边锻造方法与流程

1.本发明涉及锻造加工技术领域，具体涉及一种锻造模具及阀盖无飞边锻造方法。


背景技术：

2.阀盖在液压设备和机械系统中扮演着重要的角色，用于控制油液的流动和增强系统的密封性能。由于其所处的工作环境复杂，在生产中需要考虑到其承受压力、稳定性和耐磨性等多种因素。
3.目前，常用的制造技术主要包括压铸、锻造和机加工等方法。其中，锻造技术在阀盖制造中占有重要地位，因为锻造能够提供更高的强度和致密度，同时也能够保证较高的精度和表面质量。
4.在传统的阀盖锻造中，由于坯料下料存在下料偏差，且实际下料重量为保证加工尺寸以正偏差为主。在锻造过程中，坯料在锻锤的锻打下逐渐填满模具的内腔，由于坯料重量存在正偏差，因此内腔的坯料外溢部分在锻打下会形成飞边，飞边在后续的整形过程中容易产生折叠，从而阻碍对法兰外圆整形，同时飞边在机加工过程中容易撞刀，减低后续机加工效率，大大增加机加工成本。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于现有阀盖锻造方法在锻造过程中容易产生飞边。
6.本发明提供了一种锻造模具，包括相互滑动连接的模具内圈和模具外圈，所述模具内圈具有适于容纳坯料的第一容纳腔，所述模具外圈具有适于容纳坯料和所述模具内圈的内壁面，所述模具外圈还设有夹持部；
7.其中，所述内壁面与所述模具内圈的顶面共同围合成适于容纳坯料的第二容纳腔，所述第一容纳腔与所述第二容纳腔连通，所述模具外圈在外力驱动下沿所述模具内圈中心轴线运动，所述模具外圈具有抬高至第一高度的始锻状态，以及所述模具外圈底面与所述模具内圈底面齐平的终锻状态，所述模具外圈在所述始锻状态和终锻状态之间切换设置。
8.可选地，上述的锻造模具，所述模具内圈包括相互连接的第一滑动部和限位部，所述第一滑动部与所述模具内圈的中心轴线平行，所述限位部设置在所述第一滑动部靠近所述模具内圈底面的一端，所述第一滑动部和限位部共同构成所述模具内圈的外壁面；所述模具外圈的内壁面包括相互连接的第二滑动部和抵接部，所述第二滑动部与所述模具内圈的中心轴线平行，所述抵接部设置在所述第二滑动部靠近所述模具外圈底面的一端。
9.可选地，上述的锻造模具，所述第一滑动部和第二滑动部为相互平行设置的柱面，所述限位部和抵接部为相互平行设置的锥面。
10.可选地，上述的锻造模具，所述模具外圈与所述模具内圈为间隙配合。
11.可选地，上述的锻造模具，所述模具内圈与模具外圈相接触部位的直径尺寸分别为公称直径-0.5mm与公称直径+0.5mm。
12.本发明还提供一种阀盖无飞边锻造方法，采用上述的锻造模具，还包括如下步骤：
13.坯料成型：提供一金属料，将所述金属料锻造形成坯料；
14.一次镦粗：将所述坯料放入模具，夹持机构夹持所述模具外圈，并驱动所述模具外圈远离所述模具内圈以扩大所述第二容纳腔的容积，将所述坯料镦粗平整为第一锻造体；
15.二次镦粗：将所述第一锻造体放入所述模具内圈，夹持机构夹持所述模具外圈，并驱动所述模具外圈靠近所述模具内圈以适配所述第一锻造体的顶端锻面，镦粗平整所述第一锻造体至所述模具外圈与所述模具内圈的底面齐平，形成第二锻造体；
16.毛坯成型：从所述模具中取出所述第二锻造体，对所述第二锻造体修型形成阀盖毛坯。
17.可选地，上述的阀盖无飞边锻造方法，在所述一次镦粗步骤中，模具外圈抬升过程中所述第一滑动部与第二滑动部接触契合部分保持在15-25mm之间；
18.在所述二次镦粗步骤中，所述第一锻造体的锻造面与所述模具外圈顶端的间距保持在5-10mm之间。
19.可选地，上述的阀盖无飞边锻造方法，在所述坯料成型步骤中，还包括：
20.加热：将所述坯料放入锻造炉内并加热至第一温度；
21.整形：将加热完毕的坯料从锻造炉取出，然后将坯料滚圆整形成圆棒。
22.可选地，上述的阀盖无飞边锻造方法，在所述一次镦粗步骤前，还包括：
23.模具预热：对模具整体进行预热，预热温度为250-350℃，预热时间持续1.5-2.5小时。
24.可选地，上述的阀盖无飞边锻造方法，在所述二次镦粗步骤后，所述第二锻造体的温度为第二温度。
25.可选地，上述的阀盖无飞边锻造方法，所述第一温度范围为1180-1250℃，所述第二温度范围为大于等于850℃。
26.可选地，上述的阀盖无飞边锻造方法，锻造设备为3t锻锤。
27.本发明提供的技术方案，具有如下优点：
28.1.本发明提供的锻造模具，包括相互滑动连接的模具内圈和模具外圈，模具内圈具有适于容纳坯料的第一容纳腔，模具外圈具有适于容纳坯料和模具内圈的内壁面，模具外圈还设有夹持部；内壁面与模具内圈的顶面共同围合成适于容纳坯料的第二容纳腔，第一容纳腔与第二容纳腔连通，模具外圈在外力驱动下沿模具内圈中心轴线运动，模具外圈具有抬高至第一高度的始锻状态，以及模具外圈底面与模具内圈底面齐平的终锻状态，模具外圈在始锻状态和终锻状态之间切换设置。
29.此结构的锻造模具，滑动连接的模具内外圈能够适应不同尺寸和形状的坯料，模具外圈的夹持部用于抬升模具外圈时进行夹持，相互连通的第一容纳腔和第二容纳腔共同容纳坯料并对坯料进行塑形，模具内圈与模具外圈通过在始锻状态和终锻状态之间滑动切换以完成对坯料的锻造，并且由于锻造过程中模具外圈跟随坯料向下运动，将坯料受锻压产生的径向形变转变为轴向余量，有利于后续加工修型，提高了加工效率和加工质量。
30.2.本发明提供的阀盖无飞边锻造方法，采用上述的锻造模具，还包括如下步骤：
31.坯料成型：提供一金属料，将金属料锻造形成坯料；
32.一次镦粗：将坯料放入模具，夹持机构夹持模具外圈，并驱动模具外圈远离模具内
圈以扩大第二容纳腔的容积，将坯料镦粗平整为第一锻造体；
33.二次镦粗：将第一锻造体放入模具内圈，夹持机构夹持模具外圈，并驱动模具外圈靠近模具内圈以适配第一锻造体的顶端锻面，镦粗平整第一锻造体至模具外圈与模具内圈的底面齐平，形成第二锻造体；
34.毛坯成型：从模具中取出第二锻造体，对第二锻造体修型形成阀盖毛坯。
35.此方法的阀盖无飞边锻造方法，坯料成型步骤的作用是通过金属锻造工艺，将金属料加热至适宜的温度，使其提高塑性，降低变形抗力，然后将金属料锻造形成入模坯料；通过一次镦粗步骤，使坯料保持平整和规则形状，便于后续的成型加工，并且扩大第二容纳腔的容积，为后续的坯料形变提供空间；通过二次镦粗对第一锻造体进行锻压和修型，使得第一锻造体逐步填满模具的容纳腔，在二次镦粗的步骤中，第一锻造体在锻压下逐渐向下运动，模具外圈跟随第一锻造体向下运动，当坯料即将填满第二容纳腔时，将坯料受锻压产生的径向形变转变为轴向余量，有利于后续加工修型，提高了加工效率和加工质量，二次镦粗步骤后通过毛坯成型步骤修型冷却形成阀盖毛坯，通过毛坯成型阶段的修型，可以进一步提高阀盖毛坯的精度和表面光洁度，使得制成的阀盖毛坯更加符合设计要求。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明的实施例中提供的锻造模具的整体结构示意图；
38.图2为本发明的实施例中提供的模具内圈的结构示意图；
39.图3为本发明的实施例中提供的模具外圈的结构示意图；
40.附图标记说明：
41.1-模具内圈；11-第一滑动部；12-限位部；
42.2-模具外圈；21-夹持部；22-第二滑动部；23-抵接部。
具体实施方式
43.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
47.实施例1
48.如图1至图3所示，本实施例提供了一种锻造模具，包括相互滑动连接的模具内圈1和模具外圈2，模具内圈1具有适于容纳坯料的第一容纳腔，模具外圈2具有适于容纳坯料和模具内圈1的内壁面，模具外圈2的外壁面还设有夹持部21；
49.其中，内壁面与模具内圈1的顶面共同围合成适于容纳坯料的第二容纳腔，第一容纳腔与第二容纳腔连通，模具外圈2在外力驱动下沿模具内圈1中心轴线运动，模具外圈2具有抬高至第一高度的始锻状态，以及模具外圈2底面与模具内圈1底面齐平的终锻状态，模具外圈2在始锻状态和终锻状态之间切换设置。具体在本实施例中，滑动连接的模具内外圈能够适应不同尺寸和形状的坯料，模具外圈2的夹持部21用于抬升模具外圈2时进行夹持，相互连通的第一容纳腔和第二容纳腔共同容纳坯料并对坯料进行塑形，模具内圈1与模具外圈2通过在始锻状态和终锻状态之间滑动切换以完成对坯料的锻造，并且由于锻造过程中模具外圈2跟随坯料向下运动，当坯料即将填满第二容纳腔时，将坯料受锻压产生的径向形变转变为轴向余量，有利于后续加工修型，提高了加工效率和加工质量。
50.本实施例提供的锻造模具，模具内圈1包括相互连接的第一滑动部11和限位部12，第一滑动部11与模具内圈1的中心轴线平行，限位部12设置在第一滑动部11靠近模具内圈1底面的一端，第一滑动部11和限位部12共同构成模具内圈1的外壁面；模具外圈2的内壁面包括相互连接的第二滑动部22和抵接部23，第二滑动部22与模具内圈1的中心轴线平行，抵接部23设置在第二滑动部22靠近模具外圈2底面的一端。具体在本实施例中，第一滑动部11、第二滑动部22均与模具内圈1的中心轴线平行，并且模具内圈1的外壁面和模具外圈2的内壁面紧密契合，能够保证坯料加工时的同轴度，避免由于模具内外圈之间的误差导致坯料锻造时产生偏心，进而影响加工质量。限位部12设置在第一滑动部11靠近模具内圈1底面的一端。抵接部23设置在第二滑动部22靠近模具外圈2底面的一端，在锻造加工过程中，模具外圈2运动至终锻状态时，二者始终相接触配合，抵接部23与限位部12抵接，以保持锻件形状的稳定性以及减少模具外圈2运动的误差。
51.如图1至图3所示，本实施例提供的锻造模具，第一滑动部11和第二滑动部22为相互平行设置的柱面，限位部12和抵接部23为相互平行设置的锥面。具体在本实施例中，第一滑动部11和第二滑动部22均为圆柱面，限位部12和抵接部23均为圆锥面，圆柱面和圆锥面的设置能够进一步提高模具外圈2与模具内圈1之间的同轴度，同时圆锥面设计的限位部12和抵接部23能够提高模具内圈1和模具外圈2在终锻状态下连接的稳定性，有利于提高锻件的质量。
52.如图1至图3所示，本实施例提供的锻造模具，模具外圈2与模具内圈1为间隙配合。具体在本实施例中，间隙配合的模具内圈1和模具外圈2在锻造过程中能够起到排气孔的作用，将高温坯料锻造时产生的热空气排出，降低由于模具第一容纳腔或第二容纳腔内气体膨胀导致的坯料成型难度，从而提高加工质量。热空气及时排出还有利于减少机器能量消耗，从而降低生产成本。
53.本实施例提供的锻造模具，模具内圈1与模具外圈2相接触部位的直径尺寸分别为公称直径-0.5mm与公称直径+0.5mm。
54.实施例2
55.本实施例提供一种阀盖无飞边锻造方法，采用上述的锻造模具，还包括如下步骤：
56.坯料成型：提供一金属料，将金属料锻造形成入模坯料；
57.一次镦粗：将坯料放入模具，夹持机构夹持模具外圈2，并驱动模具外圈2远离模具内圈1以扩大第二容纳腔的容积，将即将镦粗平整的坯料作为第一锻造体；
58.二次镦粗：将第一锻造体放入模具内圈1，夹持机构夹持模具外圈2，并驱动模具外圈2靠近模具内圈1以适配第一锻造体的顶端锻面，镦粗平整第一锻造体至模具外圈2与模具内圈1的底面齐平，形成第二锻造体；
59.毛坯成型：从模具中取出第二锻造体，对第二锻造体修型形成阀盖毛坯。
60.具体在本实施例中，坯料成型步骤的作用是通过金属锻造工艺，将金属料加热至适宜的温度，使其提高塑性，降低变形抗力，然后将金属坯料锻造成入模坯料；通过一次镦粗步骤，使坯料保持平整和规则形状，便于后续的成型加工，并且扩大第二容纳腔的容积，为后续的坯料形变提供空间；通过二次镦粗对第一锻造体进行锻压和修型，使得第一锻造体逐步填满模具的容纳腔，在二次镦粗的步骤中，第一锻造体在锻压下逐渐向下运动，模具外圈2跟随第一锻造体向下运动，当坯料即将填满第二容纳腔时，将坯料受锻压产生的径向形变转变为轴向余量，有利于后续加工修型，提高了加工效率和加工质量，二次镦粗步骤后通过毛坯成型步骤修型冷却形成阀盖毛坯，通过毛坯成型阶段的修型，可以进一步提高阀盖毛坯的精度和表面光洁度，使得制成的阀盖毛坯更加符合设计要求。
61.本实施例提供的阀盖无飞边锻造方法，在一次镦粗步骤中，模具外圈2抬升过程中第一滑动部11与第二滑动部22接触契合部分的间距保持在15-25mm之间；在二次镦粗步骤中，第一锻造体的锻造面与模具外圈2顶端的间距保持在5-10mm之间。具体在本实施例中，保持第一滑动部11与第二滑动部22接触契合部分的间距能够在避免模具外圈2在镦粗过程中被锻锤击打，同时贴紧第一锻造体的上端面，当坯料即将填满第二容纳腔时，避免产生飞边。
62.本实施例提供的阀盖无飞边锻造方法，在坯料成型步骤中，还包括：
63.加热：将坯料放入锻造炉内并加热至第一温度；
64.整形：将加热完毕的坯料从锻造炉取出，然后将坯料滚圆整形成圆棒。
65.具体在本实施例中，通过将金属坯料加热至第一温度，使其变得柔软、易于加工，并且通过锻造能够改善其内部组织和结构，提高其机械性能和韧性。同时，加热坯料可以将其中的气体排出，进一步改善锻造质量。通过滚圆整形，将坯料锻造成规整的圆柱形状，方便以后的锻造成型。整形也能够进一步改善金属坯料的表面光洁度和形状精度，避免由于因形状不均匀导致的锻造缺陷形成。
66.本实施例提供的阀盖无飞边锻造方法，在一次镦粗步骤前，还包括：
67.模具预热：对模具整体进行预热，预热温度为250-350℃，预热时间持续1.5-2.5小时。预热模具的目的是为了减小锻件冷却速度而引起变形抗力，提高阀体的成形质量和精度，同时也可以防止模具变形或热裂。
68.本实施例提供的阀盖无飞边锻造方法，在二次镦粗步骤后，第二锻造体的温度为
第二温度。
69.本实施例提供的阀盖无飞边锻造方法，第一温度范围为1180-1250℃，第二温度范围为大于等于850℃。具体在本实施例中，设定始锻温度1220℃，即第一温度范围为1180-1250℃，达到该温度，金属坯料变得柔韧、易于加工，并且通过锻造能够改善其内部组织和结构，提高其机械性能和韧性。同时，加热坯料可以将其中的气体排出，进一步改善锻造质量。设定始锻温度避免因过度加热而导致的形变或化学损伤。其次，设定终锻温度，即第二温度范围大于等于850℃。在形成毛坯时，通过控制温度在合适的范围内，使得金属坯料仍然能够在温度影响下保持稳定的力学性能和韧性。终锻温度的设置可以保证阀盖无飞边锻造的质量稳定。
70.本实施例提供的阀盖无飞边锻造方法，锻造设备为3t锻锤。具体在本实施例重，采用3t锻锤能够提供足够的锻造力度和能量，对金属坯料进行深度加工和成型，形成高精度锻件。同时采用3t锻锤的成本相对较低，特别适合中小型工厂和锻造企业使用。
71.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种锻造模具，其特征在于，包括相互滑动连接的：模具内圈(1)，所述模具内圈(1)具有适于容纳坯料的第一容纳腔；模具外圈(2)，所述模具外圈(2)具有适于容纳坯料和所述模具内圈(1)的内壁面，所述模具外圈(2)的外壁面上还设有夹持部(21)；其中，所述内壁面与所述模具内圈(1)的顶面共同围合成适于容纳坯料的第二容纳腔，所述第一容纳腔与所述第二容纳腔连通，所述模具外圈(2)在外力驱动下沿所述模具内圈(1)中心轴线运动，所述模具外圈(2)具有抬高至第一高度的始锻状态，以及所述模具外圈(2)底面与所述模具内圈(1)底面齐平的终锻状态，所述模具外圈(2)在所述始锻状态和终锻状态之间切换设置。2.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于，所述模具内圈(1)包括相互连接的第一滑动部(11)和限位部(12)，所述第一滑动部(11)与所述模具内圈(1)的中心轴线平行，所述限位部(12)设置在所述第一滑动部(11)靠近所述模具内圈(1)底面的一端，所述第一滑动部(11)和限位部(12)共同构成所述模具内圈(1)的外壁面；所述模具外圈(2)的内壁面包括相互连接的第二滑动部(22)和抵接部(23)，所述第二滑动部(22)与所述模具内圈(1)的中心轴线平行，所述抵接部(23)设置在所述第二滑动部(22)靠近所述模具外圈(2)底面的一端。3.根据权利要求2所述的锻造模具，其特征在于，所述第一滑动部(11)和第二滑动部(22)为相互平行设置的柱面，所述限位部(12)和抵接部(23)为相互平行设置的锥面。4.根据权利要求2所述的锻造模具，其特征在于，所述模具外圈(2)与所述模具内圈(1)为间隙配合。5.根据权利要求2所述的锻造模具，其特征在于，所述模具内圈(1)与模具外圈(2)相接触部位的直径尺寸分别为公称直径-0.5mm与公称直径+0.5mm。6.一种阀盖无飞边锻造方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的锻造模具，还包括如下步骤：坯料成型：提供一金属料，将所述金属料锻造形成坯料；一次镦粗：将所述坯料放入模具，夹持机构夹持所述模具外圈(2)，并驱动所述模具外圈(2)远离所述模具内圈(1)以扩大所述第二容纳腔的容积，将所述坯料镦粗平整为第一锻造体；二次镦粗：将所述第一锻造体放入所述模具内圈(1)，夹持机构夹持所述模具外圈(2)，并驱动所述模具外圈(2)靠近所述模具内圈(1)以适配所述第一锻造体的顶端锻面，镦粗平整所述第一锻造体至所述模具外圈(2)与所述模具内圈(1)的底面齐平，形成第二锻造体；毛坯成型：从所述模具中取出所述第二锻造体，对所述第二锻造体修型形成阀盖毛坯。7.根据权利要求6所述的阀盖无飞边锻造方法，其特征在于，在所述一次镦粗步骤中，模具外圈(2)抬升过程中所述第一滑动部(11)与第二滑动部(22)接触契合部分保持在15-25mm之间；在所述二次镦粗步骤中，所述第一锻造体的锻造面与所述模具外圈(2)顶端的间距保持在5-10mm之间。8.根据权利要求6所述的阀盖无飞边锻造方法，其特征在于，在所述坯料成型步骤中，还包括：
加热：将所述坯料放入锻造炉内并加热至第一温度；整形：将加热完毕的坯料从锻造炉取出，然后将坯料滚圆整形成圆棒。9.根据权利要求6所述的阀盖无飞边锻造方法，其特征在于，在所述一次镦粗步骤前，还包括：模具预热：对模具整体进行预热，预热温度为250-350℃，预热时间持续1.5-2.5小时。10.根据权利要求8所述的阀盖无飞边锻造方法，其特征在于，在所述二次镦粗步骤后，所述第二锻造体的温度为第二温度。11.根据权利要求10所述的阀盖无飞边锻造方法，其特征在于，所述第一温度范围为1180-1250℃，所述第二温度范围为大于等于850℃。12.根据权利要求6-11中任一项所述的阀盖无飞边锻造方法，其特征在于，锻造设备为3t锻锤。

技术总结
本发明提供一种锻造模具及阀盖无飞边锻造方法，所述锻造模具包括相互滑动连接的模具内圈和模具外圈，模具内圈具有适于容纳坯料的第一容纳腔，模具外圈具有适于容纳坯料和模具内圈的内壁面，内壁面与模具内圈的顶面共同围合成适于容纳坯料的第二容纳腔，第一容纳腔与第二容纳腔连通，模具外圈具有抬高至第一高度的始锻状态，以及模具外圈底面与模具内圈底面齐平的终锻状态，滑动连接的模具内外圈能够适应不同尺寸和形状的坯料，模具内圈与模具外圈通过在始锻状态和终锻状态之间滑动切换以完成对坯料的锻造，并且由于锻造过程中模具外圈跟随坯料向下运动，将坯料受锻压产生的径向形变转变为轴向余量，减少了飞边的产生，提高了加工效率和加工质量。加工效率和加工质量。加工效率和加工质量。


技术研发人员：袁志明 马良 陈斐 王娇娇 陈晓 李同涛
受保护的技术使用者：纽威精密锻造（溧阳）有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/11