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1、(10)申请公布号 CN 102151780 A (43)申请公布日 2011.08.17 CN 102151780 A *CN102151780A* (21)申请号 201110049166.9 (22)申请日 2011.03.02 B21J 13/02(2006.01) (71)申请人 青岛益友锻压机械有限公司 地址 266300 山东省青岛市胶州市滨州路 578 号 （阜安工业园） (72)发明人 高如云 (74)专利代理机构 上海交达专利事务所 31201 代理人 王锡麟 王桂忠 (54) 发明名称 具有背压结构的复杂零件精锻模具 (57) 摘要 一种精密模锻技术领域的具有背压结构的复。
2、 杂零件精锻模具， 包括 ： 活动导柱以及连接于其 两端的上模结构和下模结构， 所述的下模结构包 括 ： 背压机构、 下半模以及由下而上依次固定连 接的下模板、 底座和凸模， 下半模设置于凸模外 部， 背压机构固定设置于下模板上且位于底座外 部， 背压机构的顶部与下半模的下表面相接触。 本 发明通过与现有通用压力机组合， 如双动压力机， 即可实现通过背压进行精密锻件的制造。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 CN 102151780 A1/1 页 2 1. 一种具有背压结构的复杂零件精锻模具， 。
3、包括 ： 活动导柱以及连接于其两端的上模 结构和下模结构， 其特征在于 ： 所述的下模结构包括 ： 背压机构、 下半模以及由下而上依次固定连接的下模板、 底座和 凸模， 其中 ： 下半模设置于凸模外部， 背压机构固定设置于下模板上且位于底座外部， 背压 机构的顶部与下半模的下表面相接触。 2. 根据权利要求 1 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所述的活动 导柱共两个， 每个活动导柱包括一根导柱以及与之活动连接的导套， 其中 ： 导柱与导套滑 配， 导套与上模结构固定连接。 3. 根据权利要求 1 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所述的上模 结构包括 ： 。
4、上半模、 上模板以及压板， 其中 ： 上半模设置于上模板内并与压板固定连接， 该 压板正对下模机构的中心。 4. 根据权利要求 1 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所述的下半 模的上表面设有护套， 护套坐落在活塞的上端， 起到限制活塞行程作用。 5. 根据权利要求 1 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所述的凸模 位于下模结构的中心且正对上模结构。 6. 根据权利要求 1 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所述的背压 机构包括 ： 壳体、 上盖和活塞， 其中 ： 壳体于固定在下模板上并与环形结构的上盖固定连接 并组成空腔， 活塞竖直设置于。
5、空腔内并与下半模的下表面相接触。 7. 根据权利要求 6 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所述的活塞 为柱塞式圆形结构。 8. 根据权利要求 6 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所述的壳体 的下端设有液体通道， 通过液体通道将工作液体注入空腔实现活塞的上下运动 ； 对应活塞 的顶部设有堵头， 实现空腔排气。 9. 根据权利要求 1 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所述的底座 中设有冷却装置， 该冷却装置由换热器、 冷水箱以及与之相连通的进、 出水管组成。 10. 根据权利要求 9 所述的具有背压结构的复杂零件精锻模具， 其特征是， 所。
6、述的换热 器为螺旋形槽结构。 权 利 要 求 书 CN 102151780 A1/3 页 3 具有背压结构的复杂零件精锻模具 技术领域 0001 本发明涉及的是一种精密模锻技术领域的装置， 具体是一种具有背压结构的复杂 零件精锻模具。 背景技术 0002 近年来， 随着机械工业尤其是汽车工业的飞速发展与国际市场竞争的激化， 零部 件及其设计与生产过程的高精度、 高性能、 低成本、 节能降耗已成为产品竞争力的唯一途 径。因为精锻件可降低成本 80 90， 降低劳动成本 95 ； 与普通模锻相比， 精锻件可降 低成本6070。 用精密模锻工艺制造出价廉物美产品， 是各汽车制造商奋力拼搏的杀手 锏。。
7、如丰田汽车公司属下有 12 家分厂， 其中就有 4 家致力于精锻件的开发和生产。美国伊 顿公司年产精锻齿轮 100 多万件， 公差 0.03 0.015mm。德国 BLM 公司热精锻齿轮多达 100 多种， 齿形精度达到 DIN6 级， 节材 20 30， 力学性能提高 20 30。精锻螺旋 伞齿轮的最大直径达 280mm。 0003 在众多的精锻方法中， 带有背压的模具结构常常被人们所忽视。例如对于相同直 径的带有4根侧轴的闭式锻造的例子， 如图1(b)所示， 实际径向挤出的轴的长度是不同的， 尽管轴的断面形状和其它加工条件相同。轴的截面形状， 其它加工条件相同的话， 本来挤 压出来的侧轴长。
8、度也应该相同， 但实际上不一样， 这是一种塑性流动的不稳定现象， 与在双 向杯状挤压 ( 即容器 - 容器挤压 ) 的正反挤压加工中， 得到的两边的杯口高度不一样的现 象一致。对于多个挤压口， 如果从塑性力学角度来看挤压加工条件相同， 所有挤压口的挤 压力相等， 原则上挤压出的材料的量是相同的， 事实上， 模具的形状、 摩擦、 材料的强度等， 即使有一点点差异， 也会有很敏感的影响， 导致让某一轴优先被挤出的塑性流动不稳定现 象的发生， 从而导致轴长产生少量的误差。 为了防止这种现象的发生， 最好的方法之一是使 用带有背压的模具。通过附加背压， 可望修正挤压加工初期产生的因不稳定的材料流动引 。
9、起的端面形状的不整齐， 高度不一致， 材料未充满等现象， 或者调整复合挤压时材料流动。 再如， 背压附加锻造用于散热片和涡轮盘的挤压加工， 取得了让挤压长度一致的效果。在 涡轮盘锻造时如果没有背压， 那么被挤压出的涡卷壁的高度有 20mm 以上的偏差， 如果附加 40-50kN 的背压， 那么高度的差在 0.5mm 以内。涡盘的涡卷壁的截面积约为 2200mm2， 背压 是 20MPa， 可以说小的压力就有很好的效果。同时， 因为背压的作用将提高塑性变形区域的 静水压， 可望起到预防材料开裂的效果。对抑制脆性材料挤压时的裂纹和内部 V 字形裂纹 等的产生有良好效果。 0004 经过对现有技术的。
10、检索发现， 田福祥 有背压力能机构的新圆柱齿轮坯精锻模 ( 锻造与冲压， 2005(7) ： 70 71.) 中采用蝶形弹簧产生的背压， 但该技术不含有内冷却装 置， 难以精确控制背压大小， 当模具因温度升高后将不能连续作业 ； 同时该模具结构无法进 行复杂零件的精锻。 说 明 书 CN 102151780 A2/3 页 4 发明内容 0005 本发明针对现有技术存在的上述不足， 提供一种具有背压结构的复杂零件精锻模 具， 通过与现有通用压力机组合， 如双动压力机， 即可实现通过背压进行精密锻件的制造。 0006 本发明是通过以下技术方案实现的， 本发明包括 ： 活动导柱以及连接于其两端的 上。
11、模结构和下模结构， 其中 ： 0007 所述的活动导柱共两个， 每个活动导柱包括一根导柱以及与之活动连接的导套， 其中 ： 导柱与导套滑配， 导套与上模结构固定连接。 0008 所述的上模结构包括 ： 上半模、 上模板以及压板， 其中 ： 上半模设置于上模板内并 与压板固定连接， 该压板正对下模机构的中心。 0009 所述的下模结构包括 ： 背压机构、 下半模以及由下而上依次固定连接的下模板、 底 座和凸模， 其中 ： 下半模设置于凸模外部， 背压机构固定设置于下模板上且位于底座外部， 背压机构的顶部与下半模的下表面相接触。 0010 所述的背压机构包括 ： 壳体、 上盖和活塞， 其中 ： 壳。
12、体于固定在下模板上并与环形 结构的上盖固定连接并组成空腔， 活塞竖直设置于空腔内并与下半模的下表面相接触。 0011 本发明与现有锻造机构相匹配， 能够做冷模锻、 温锻和热锻。 附图说明 0012 图 1 为实施例中锻件示意图 ； 0013 其中 ： (a) 为涡轮盘锻件， (b) 为十字轴锻件。 0014 图 2 为本发明结构示意图 ； 0015 其中 ： (a) 为实施例模具照片， (b) 为本发明结构示意图。 具体实施方式 0016 下面对本发明的实施例作详细说明， 本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施， 给出了详细的实施方式和具体的操作过程， 但本发明的保护范围不限于下述的实施。
13、例。 0017 如图 2(a) 和 (b) 所示， 本实施例包括 ： 活动导柱 1 以及连接于其两端的上模结构 2 和下模结构 3， 其中 ： 0018 所述的活动导柱 1 共两个， 每个活动导柱 1 包括一根导柱 4 以及与之活动连接的 导套 5， 其中 ： 导柱 4 与导套 5 滑配， 导套 5 与上模结构 2 固定连接。 0019 所述的上模结构 2 包括 ： 上半模 6、 上模板 7 以及压板 8， 其中 ： 上半模 6 设置于上 模板 7 内并与压板 8 固定连接， 该压板 8 正对下模机构的中心。 0020 所述的下模结构 3 包括 ： 背压机构 9、 下半模 10 以及由下而上依。
14、次固定连接的下 模板 11、 底座 12 和凸模 13， 其中 ： 下半模 10 设置于凸模 13 外部， 背压机构 9 固定设置于下 模板 11 上且位于底座 12 外部， 背压机构 9 的顶部与下半模 10 的下表面相接触。 0021 所述的下半模 10 的外表面设有护套 14， 护套 14 坐落在活塞 17 的顶端。 0022 所述的凸模 13 位于下模结构 3 的中心且正对上模结构 2。 0023 所述的背压机构 9 包括 ： 壳体 15、 上盖 16 和活塞 17， 其中 ： 壳体 15 于固定在下模 板 11 上并与环形结构的上盖 16 固定连接并组成空腔， 活塞 17 竖直设置于。
15、空腔内并与下半 模 10 的下表面相接触。 说 明 书 CN 102151780 A3/3 页 5 0024 所述的活塞 17 为柱塞式圆形结构， 且能够在油缸内上下往复运动自由并提供所 要求的力。 0025 所述的活塞 17 内设有密封圈 24， 实现内外密封。 0026 所述的壳体 15 的下端设有液体通道 18， 通过液体通道 18 将工作液体注入空腔实 现活塞 17 的上下运动 ； 对应活塞 17 的顶部设有堵头 19， 实现空腔排气。 0027 所述的底座12中设有冷却装置20， 该冷却装置20由换热器21、 冷水箱(未示出) 以及与之相连通的进、 出水管 23 组成。 0028 所。
16、述的换热器 21 为螺旋形槽结构。 0029 本装置通过以下方式进行工作 ： 在接通液压站条件下， 在液压系统中建立了压力， 以保证下半模 10 的提升。毛坯置于下半模 10 中， 也就是凸模 13 上端部。在压力机工作行 程时， 上半模 6 与下半模 10 闭合， 毛坯变形， 成形锻件。 0030 通过调整安全阀保证必须的背压， 以支持从背压油缸卸载， 该背压是在压力机滑 块作用下形成的， 一般达到 20 50MPa 即可。 0031 带有背压站的模具能够用于复杂形状零件的闭式模锻， 对冷挤压适用于本发明设 备为曲柄肘杆式压力机 (J88-1000) 和型号为 2YJ800 液压机 (P 8MN)。该设备能够做冷 模锻、 温锻和热锻。由于节约了金属 ( 消除飞边、 减少余量和公差 ) 甚至减少了机械加工量 而保证了良好的经济效益。 例如， 十字形轴类零件(图1b)， 由合金结构钢制造， 年经济效益 为 150 万元人民币。 说 明 书 CN 102151780 A1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102151780 A2/2 页 7 图 2 说 明 书 附 图 。