旋转锻压成形模具与旋转锻压成形方法.pdf

本发明的旋转锻压成形模具与方法中，模具包括上模(8)与下模，通过上模(8)的向下冲击动作而对位于下模上的坯料进行锻压，所述下模能够被马达驱动而以竖直转动轴线(C3)为中心转动，所述上模(8)的中心线(C1)相对于所述下模的竖直转动轴线(C3)倾斜配置。采用本发明，可以减小设备吨位、降低制造成本，可以有效地提高铝合金车轮等的生产效率，降低生产成本。

权利要求书
1.  一种旋转锻压成形模具，包括上模(8)与下模，通过上模(8) 的向下冲击动作而对位于下模上的坯料进行锻压，其特征在于，
所述下模能够被马达驱动而以竖直转动轴线(C3)为中心转动， 所述上模(8)的中心线(C1)相对于所述下模的竖直转动轴线(C3) 倾斜配置。

2.  根据权利要求1所述的旋转锻压成形模具，其特征在于，
所述上模(8)固定在上模固定座(9)上，在上模固定座(9) 上形成有止口(91)，所述上模(8)与该止口(91)嵌合，
所述止口(91)的底面(91a)形成为相对于上述竖直转动轴线(C3) 倾斜的平坦斜面，所述上模(8)的上表面(81)形成为与该底面(91a) 接合的平面。

3.  根据权利要求2所述的旋转锻压成形模具，其特征在于，
在所述上模固定座(9)的外周面(92)上形成有贯穿至向上凹 的止口(91)中的螺纹通孔(92a)，在所述上模(8)的外周面(82) 上形成有凹槽(82a)，旋入所述螺纹通孔(92a)的螺钉(99)的前 端进入该凹槽(82a)。

4.  根据权利要求1所述的旋转锻压成形模具，其特征在于，所 述下模固定在下模座上，下模座具有固定在压机工作台上的下模座下 半部分(2)以及固定所述下模的下模座上半部分(3)，所述下模座 上半部分(3)能够被所述马达驱动从而相对于所述下模座下半部分 (2)转动。

5.  根据权利要求1～4中任一项所述的旋转锻压成形模具，其特 征在于，所述上模(8)能够以所述竖直转动轴线为中心自由转动。

6.  根据权利要求5所述的旋转锻压成形模具，其特征在于，所 述上模(8)通过上模固定座(9)安装在压机上滑块(14)上，所述 上模固定座(9)能够相对于该压机上滑块(14)以所述竖直转动轴 线为中心自由转动。

7.  根据权利要求1～4中任一项所述的旋转锻压成形模具，其特 征在于，为铝合金车轮的成形模具。

8.  一种旋转锻压成形方法，其特征在于，
使用权利要求1～7中任一项所述的旋转锻压成形模具对坯料进行 锻压成形，
在进行该锻压成形过程中，使上模(8)进行冲击动作，并且， 由马达驱动所述下模以竖直转动轴线(C3)为中心转动。

9.  根据权利要求8所述的旋转锻压成形方法，其特征在于，由 所述马达连续驱动所述下模转动。

说明书旋转锻压成形模具与旋转锻压成形方法
技术领域
本发明涉及一种旋转锻压成形模具与旋转锻压成形方法，属于金 属压力加工领域。
背景技术
汽车车轮是保障汽车安全行驶的重要部件。相较于钢制车轮，铝 合金车轮可以减轻车重、降低燃油消耗量，其承载能力强、装饰效果 好，愈来愈受到人们的青睐。目前世界铝合金车轮制造行业中，轻量 化、产品质量、制造成本已成为产品的三大核心竞争因素。目前国内 外企业普遍采用的铝合金车轮生产工艺主要有低压铸造法、挤压铸造 法、锻造法三种。
低压铸造法的应用最为广泛，具有生产效率高、产品合格率高、 材料利用率高、生产成本低等优点，缺点是车轮为铸造组织、车轮强 度不高。
挤压铸造法，也称为液态模锻，是介于铸造和锻造之间的一种成 形方法，其产品的金相组织接近锻造组织，产品机械性能介于低压铸 造法和锻造法之间，缺点是挤压铸造设备和模具较为复杂，生产效率 低，生产成本较高。
锻造法，一般分为整体锻造法和锻造旋压法两种。整体锻造法是 利用大吨位锻造设备将铸锭在型腔模具中直接锻出轮辋和轮辐的轮 廓，再切削加工得到成品的方法；锻造旋压法是先利用大吨位锻造设 备将铸锭在型腔模具中锻出车轮毛坯，然后再旋压成形轮辋，最后切 削加工制成成品。相较于低压铸造法、挤压铸造法，锻造法生产铝合 金车轮，一般需要公称力数千吨以上甚至万吨的大吨位锻造设备，其 生产流程长、成本最高，但由于锻造组织致密、车轮强度高，在强度 相同的条件下，锻造车轮要比铸造车轮的重量更轻。虽然锻造法的技 术难度高、资金投入量大，由于锻造车轮重量轻、强度高的优点，国 内外越来越多的车轮制造企业开始采用锻造法(利用锻造设备)制造 铝合金车轮。
发明内容
本发明的目的是，克服现有制造技术的不足，提供一种可以减小 设备吨位、降低制造成本的旋转锻压成形模具与旋转锻压成形方法， 可以有效的提高铝合金车轮等的生产效率，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明的旋转锻压成形模具构成为，包括上模 与下模，通过上模的向下冲击动作而对位于下模上的坯料进行锻压， 所述下模能够被马达驱动而以竖直转动轴线为中心转动，所述上模的 中心线相对于所述下模的竖直转动轴线倾斜配置。
由于下模能够被马达驱动而以竖直转动轴线为中心转动，进行下 行冲压动作的上模的中心线相对于下模的竖直转动轴线倾斜配置，因 而，能够利用下模的转动对坯料进行局部旋转锻压。此时，上模对坯 料的成形压力只作用在坯料表面的一小部分，因此可以以较小的成形 力实现较大尺寸工件的成形。采用本发明，不但可以在常规小吨位液 压机上实现大尺寸工件的锻造成形，代替压力是其20倍的常规锻压 设备，而且模具寿命长、工作噪声小、能耗低，尤其适合中小规模的 制造企业进行生产。
另外，上模是上下移动进行冲击动作的，因而，通过对下模进行 驱动转动能够避免上下可动的上模侧结构过于复杂，并且加工成形的 动作控制也较容易。
本发明优选，所述上模固定在上模固定座上，在上模固定座上形 成有止口，所述上模与该止口嵌合，所述止口的底面形成为相对于上 述竖直转动轴线倾斜的平坦斜面，所述上模的上表面形成为与该底面 接合的平面。
如此，通过使上模与止口嵌合的结构能够简单可靠地固定上模， 并且利用上模的上表面与止口的底面的接合实现定位，以简单有效的 方式保证上模的安装精度。
本发明优选，在所述上模固定座的外周面上形成有贯穿至向上凹 的止口中的螺纹通孔，在所述上模的外周面上形成有凹槽，旋入所述 螺纹通孔的螺钉的前端进入该凹槽。
如此，能够利用简单的结构实现对上模的固定。
本发明优选，所述下模固定在下模座上，下模座具有固定在压机 工作台上的下模座下半部分以及固定所述下模的下模座上半部分，所 述下模座上半部分能够被所述马达驱动从而相对于所述下模座下半 部分转动。
本发明优选，所述上模能够以所述竖直转动轴线为中心自由转 动。
本发明优选，所述上模通过上模固定座安装在压机上滑块上，所 述上模固定座能够相对于该压机上滑块以所述竖直转动轴线为中心 自由转动。
因为马达驱动下模转动，会带动坯料转动；上模下行压制坯料， 它与坯料之间的摩擦力会使上模同向转动。上模形成为被动转动的结 构，能够防止坯料和上模型面产生相对摩擦而造成模具和工件表面的 磨损。
本发明的旋转锻压成形模具尤其适合作为铝合金车轮的成形模 具来成形铝合金车轮。
本发明还涉及一种旋转锻压成形方法，该方法使用上述任一结构 的旋转锻压成形模具对坯料进行锻压成形，在进行该锻压成形过程 中，使上模进行冲击动作，并且，由马达驱动所述下模以竖直转动轴 线为中心转动。
采用该方法，能够获得与上述旋转锻压模具中说明书的效果相同 的技术效果。
在该旋转锻压成形方法中，可以由所述马达连续驱动所述下模转 动。
由于是连续驱动下模转动，因而，成形效率高并且控制简单。
附图说明
图1～4为利用安装在压机上的旋转锻压成形模具进行铝合金车轮 成形的成形过程各个阶段的示意图，同时图中也示出了旋转锻压成形 模具的结构；
图5为表示上模与上模固定座的安装结构的附图。
其中，1.压机下工作台，2.下模座下半部分，3.下模座上半部分， 4.下模外部体，5.下模内部体，6.顶料杆，7a.铝合金坯料，7b、7c.锻 压半成品，7d.锻压成品，8.上模，9.上模固定座，10.平面推力轴承， 11.滚子轴承，12.上模底座，13.上模外套，14.压机上滑块。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施方式进行详细的说明。
图1～图4为利用安装在压机上的旋转锻压成形模具进行铝合金车 轮成形的成形过程各个阶段的示意图，同时图中也示出了旋转锻压成 形模具的结构。图5为表示上模与上模固定座的安装结构的附图。该 旋转锻压成形模具用于进行铝合金车轮的成形，该旋转锻压成形模具 包括上模组件和下模组件。
所述上模组件包括上模8与上模固定座9，其中，上模8安装于 上模固定座9上，安装后，上模8的中心线C1与上模固定座9的垂 直(竖直)旋转轴线C2相对倾斜一定角度；上模固定座9上方装有 平面推力轴承10，外侧装有双列圆锥滚子轴承11，并通过上模底座 12和上模外套13固定在压机上滑块14上，在压机上滑块14的驱动 下实现上下移动。平面推力轴承10和滚子轴承11用于使上模固定座 9实现以其旋转轴线C2为中心的自由转动。
如图5所详细表示的，上模固定座9具有向上凹的止口91，止口 91a的底面91a形成为相对于上模固定座9的旋转轴线C2倾斜规定 角度(在安装上模8后，垂直于上模8的中心线C1)的平坦斜面。 在上模固定座9的外周面92上形成有螺纹通孔92a，该螺纹通孔92a 贯穿至止口91。该螺纹通孔92a供螺钉99(参见图1)旋入。
另外，上模8的上表面81形成为平面状，在该上模8嵌入上模 固定座9的止口91中时，该上表面81与止口91的底面91a接合(起 到定位作用)，使得上模8的中心线C1与上模固定座9的旋转轴线 C2相夹规定角度。在上模8的外周面82上形成有环形的凹槽82a， 该凹槽82a供上述螺钉99的尖端(前端)进入，从而实现对上模8 的固定。
所述下模组件包括下模(4、5)与下模座：下模为分体式结构， 包括下模外部体4与下模内部体5，二者通过螺栓固定在一起，下模 外部体4通过螺栓固定在下模座(具体而言是下模座上半部分3)上； 下模座由两部分组成，其下半部分即下模座下半部分2固定在压机工 作台上，其上半部分即下模座上半部分3与下模座下半部分2之间由 一组与上模组件中类似的平面推力轴承和滚子轴承(皆未示出)实现 连接，并由电机、减速机和皮带(皆未示出)驱动，可以带动下模实 现以其竖直转动轴线C3(与C2实为一条直线)为轴的转动。
下面对使用上述旋转锻压成形模具来成形铝合金车轮的旋转锻 压成形方法进行说明。
首先，如图1所示，将铝合金坯料7a放置在下模(内部体5)上， 在马达的驱动下使下模连续转动，并且，使上模8沿着图中箭头所示 地向下进行冲压动作。由于上模8的中心线C1相对于竖直方向(冲 压方向)是倾斜的，因而，上模8对铝合金坯料7a进行的是局部冲 压(锻压)。
图2与图3表示的是锻压过程中的情况，铝合金坯料7a被锻压为 锻压半成品7b、7c的形状。当锻压至图4所示的锻压成品7d的形状 时，结束锻压，上模8向上收回。利用沿上下方向贯穿下模(4、5) 的中心部的顶料杆6将锻压成品7d顶起，使其脱模。
采用上述实施方式，利用与竖直旋转轴线相对倾斜规定角度的上 模，连续对铝合金坯料进行局部旋转锻压。由于上模对铝合金坯料的 成形压力只作用在成形工件表面的一小部分，因此可以以较小的成形 力实现较大尺寸工件的成形。采用本实施方式，不但可以在常规小吨 位液压机上实现铝合金车轮的锻造成形，代替压力是其20倍的常规 锻压设备，而且模具寿命长、工作噪声小、能耗低，尤其适合中小规 模的车轮制造企业生产锻造铝合金车轮。
另外，采用上述实施方式，上模8安装在上模固定座9的倾斜的 止口91中，通过止口91和紧固用的螺钉99(顶丝)实现定位与紧固。 紧固用螺钉99可以为单个或者多个。上模固定座9的止口91(底面 91a)的倾斜角度决定了上模8安装后的角度，使上模型面与坯料的 接触区域、以及下模部分型面形成了工件的截面形状。该角度类似于 摆碾成形中的摆角，但本工艺与摆碾不同的是：①本工艺中上模不摆 动、只转动；②本工艺可用在普通锻压设备上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
例如，在上述实施方式中，以制造车轮为例进行了说明，然而， 本发明也可以适用于其他呈中心对称状的部件的成形。
另外，在上述实施方式中，在上模的外周面形成环形的凹槽，然 而，凹槽的形状并不限于此，不是环形的也可。
另外，在上述实施方式中，在锻压成形过程中使下模连续转动， 然而，也可以是在上模完成规定次数(1次或多次)的冲击动作后， 使下模转动规定角度。