一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造方法及模具

1.本发明涉及金属塑性成形技术领域，特别是涉及一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造方法及模具。


背景技术：

2.随着现代工业技术的发展，产品对零部件的整体力学性能要求更高，节能环保也是当今世界共同关注的焦点，这些都在推动着新工艺和新技术的发展。空心电机轴零件不再满足于等壁厚的要求，同等壁厚零件可能存在零件重量大，局部结构刚度、强度性能过剩的一系列问题，这为金属塑性成形领域带来了新的挑战。
3.目前，人们采用旋锻和旋压来成形不等壁厚空心电机轴坯，然而，旋锻设备贵，生产成本高，不适合小批量生产；同时旋压存在成形后精度较低的问题。
4.因此，如何改变现有技术中，不等壁厚空心电机轴坯成形成本高及精度不佳的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.为了解决现存技术的不足，本发明提出了一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造方法及模具，能够在一个工序实现空心电机轴坯的壁厚差异化分布，同时节约成本又能提高精度。
6.本发明通过以下技术方案实现：
7.本发明涉及的一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造成形方法，包括如下步骤：
8.步骤(1)确定合适的等壁厚管坯在扩孔模具中成形出已扩孔管状预成形坯件；
9.步骤(2)转移已扩孔管状预成形坯件至挤压模凹模并依靠坯件外轮廓定位，随后压机外侧滑块竖直向下运动带动凸模挤压坯件进行中间部分的减薄以及下端部分的镦粗，得到减薄及镦粗后的外径不同内径也不同且具有三个厚度的不等壁厚空心电机轴坯件；
10.步骤(3)压机外滑块带动凸模竖直向上运动和制件分离，顶杆向上顶出制件，完成取件。
11.本发明涉及的一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造模具包括上模部分和下模部分；上模部分包括上模座、上模垫板、上模套、上模套压板、凸模和紧固元件；下模部分包括下模座、下垫板、下模套、凹模、垫块、氮气弹簧、顶杆和紧固元件。
12.所述的不等壁厚空心电机轴坯金属件上段扩孔部分厚度为原始管坯的厚度，中段减薄部分厚度介于原始管坯厚度的0.5和1倍之间，下段镦粗部分厚度介于原始管坯厚度的1和1.3倍之间。
13.所述的压机外滑块工作速度范围5-10mm/s。
14.所述的凸模、上模套压板、上模套、上模垫板和上模座通过螺钉连接为整体后和压机外滑块连接。
15.所述的垫块设计成凸字型且表面需磨削加工。
16.所述的下垫板有两个凹槽，用于放置氮气弹簧；凸模下行至与垫块接触后氮气弹簧开始压缩，直至凸模达到行程终点完成成形。
17.优选地，所述凸模锥形角α应介于70
°‑
80
°
之间，所述凸模最大外径处与凹模上端间隙应保证为t0。
18.优选地，所述凸模最大外径处与所述凹模最小内径处之间的间隙应保证0.5t0≤t1《t0。
19.优选地，所述凸模最小外径处与所述凹模最小内径处之间的间隙应保证t0《t2≤1.3t0。
20.本发明涉及一种通过上述方法成形得到的管状外径不同内径也不同且具有三个厚度的空心电机轴坯件。
21.与现有技术相比，本发明能够在一个工序实现空心电机轴坯的壁厚差异化分布，具有节约成本、尺寸精度高及力学性能良好等优势，推动着新工艺和新技术的发展。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
23.图1为本发明的不等壁厚空心电机轴坯板锻造模具工作时的结构示意图；
24.图2为本发明的工艺流程示意图；
25.图中：上模座1、上模垫板2、上模套3、上模套压板4、凸模5凹模6、下模套7、垫块8、氮气弹簧9、下垫板10、下模座11、顶杆12、螺钉13、螺钉14、螺钉15、螺钉16。t0为原始管坯的壁厚,t1为减薄部分的壁厚，t2为管坯下端镦粗部分的壁厚，h0为原始管坯的高度，h1为目标件的高度，d0为原始管坯的外径，d1为目标件扩孔后的外径。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅时本发明的一部分实施例，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。
27.本发明的目的是提供一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造模具，以解决上述现有技术存在的问题，提高成形零件的材料利用率和尺寸精度，降低生产成本。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.请参考图1和2其中，图1为本发明的不等壁厚空心电机轴坯板锻造成模具工作时结构示意图，图2为本发明的工艺流程示意图。
30.如图1所示，本实施涉及一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造成形模具，其中凸模5通过上模套压板4、上模套3、上模垫板2和螺钉13、14固定在上模座1上；凹模6通过下模套7、下垫板10和螺钉15、16固定在下模座11上；垫块8置于氮气弹簧9上；氮气弹簧9放置于下垫
板10的凹槽内；顶杆12贯穿下垫板10和下模座11。
31.所述的凸模5的成形力由压机外滑块提供和保证。
32.所述的垫块8设计成凸字型且表面需磨削加工。
33.所述的下垫板10有两个凹槽，用于放置氮气弹簧9，凸模5下行至与垫块8接触后氮气弹簧9开始压缩。
34.所述凸模5锥形角α为70
°‑
80
°
。
35.如图1和图2所示，本实施提供一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造成形方法，首先确定合适的等壁厚管坯(2a)在扩孔模具中成形出扩孔预成形坯件(2b)；随后转移已扩孔管状预成形坯件至挤压模凹模6并依靠坯件外轮廓定位，随后压机外侧滑块竖直向下运动带动凸模5挤压坯件进行中间部分的减薄以及下端部分的镦粗，得到减薄及镦粗后的外径不同内径也不同且具有三个厚度的不等壁厚空心电机轴坯件(3c)；最后压机外滑块带动凸模5竖直向上运动和制件分离，顶杆12向上顶出制件，完成取件。
36.所述的压机外滑块工作速度范围5-10mm/s。
37.所述的空心电机轴坯件上部壁厚t0大于中部壁厚t1，下部壁厚t2大于上部壁厚t0，所述的中部减薄部分厚度t1满足0.5t0≤t1《t0，所述下部镦粗部分厚度t2满足t0《t2≤1.3t0。
38.本发明即可用于有色金属的板锻造成形，也可用于黑色金属的板锻造成形。


技术特征：
1.一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造模具，其特征在于，包括上模部分和下模部分；上模部分包括上模座、上模垫板、上模套、上模套压板、凸模和紧固元件；下模部分包括下模座、下垫板、下模套、凹模、垫块、氮气弹簧、顶杆及紧固元件；凸模、上模套压板、上模套、上模垫板和上模座通过螺钉连接为整体后和压机外滑块连接；垫块设计成凸字型且表面需磨削加工；下垫板有两个凹槽，用于放置氮气弹簧；凸模下行至与垫块接触后氮气弹簧开始压缩，直至凸模达到行程终点完成成形；凹模内侧尺寸需和坯件外形相匹配；利用等壁厚管状结构的坯件成形出扩孔预成形坯件，预成形坯件被转移至挤压模凹模并依靠坯件外轮廓定位，压机外侧滑块竖直向下运动带动凸模挤压坯件内壁金属，成形出外径不同内径也不同且具有三个厚度的不等壁厚空心电机轴坯金属制件；压机外滑块竖直向上运动带动凸模与制件分离，顶杆向上顶出制件。2.根据权利要求1所述的不等壁厚空心电机轴坯板锻造模具，其特征在于：所述凸模锥形角α应介于70
°‑
80
°
之间，所述凸模最大外径处与凹模上端间隙应保证为t0。3.根据权利要求1所述的不等壁厚空心电机轴坯板锻造模具，其特征在于：所述凸模最大外径处与所述凹模最小内径处之间的间隙应保证0.5t0≤t1<t0。4.根据权利要求1所述的不等壁厚空心电机轴坯板锻造模具，其特征在于：所述凸模最小外径处与所述凹模最小内径处之间的间隙应保证t0<t2≤1.3t0。

技术总结
本发明公开一种不等壁厚空心电机轴坯板锻造方法及模具，工艺流程为：首先对外径一定的等壁厚管材的上端进行扩孔，得到扩孔预成形管坯；其次将已扩孔的预成形管坯转移至挤压模的凹模中，随后压机外侧滑块竖直向下运动带动凸模挤压坯件进行中间部分的减薄以及下端部分的镦粗，得到减薄及镦粗后的外径不同内径也不同且具有三个厚度的不等壁厚空心电机轴坯件；最后压机外滑块竖直向上运动使得制件与上模脱离，顶杆顶出完成取件。本发明实现了金属件壁厚差异化分布，且可获得高径比小于2.5，平均厚度小于5的不等壁厚空心电机轴坯件，与传统方法相比，尺寸精度高、生产成本低且材料利用率得到了提高。用率得到了提高。用率得到了提高。


技术研发人员：董文正 王丹 林启权 赵傲宇
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/7/27