锻造模具的制作方法

1.本实用新型涉及汽配零部件加工技术领域，具体讲是一种用于制备无油空调压缩机压缩部件的锻造模具。


背景技术：

2.锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定的机械性能、形状和尺寸锻件的加工方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松和焊合孔洞，使锻件的机械性能优于同样材料的铸件；故机械中一些负载高、工作条件严峻的重要零件多采用锻压制造。如汽配行业中的车用的无油空调压缩机的压缩部件，一般就采用锻造模具锻造成型的。该锻件也就是无油空调压缩机压缩部件的上部为圆柱或方柱等常规形状，而下部为蜗线形，换句话说，该锻件包括上部的柱体和下部的蜗形体。
3.现有技术制备该压缩部件的锻造模具，它包括上模机构和下模机构，上模机构与锻压设备连接，上模机构设有下凸的压头；下模机构包括定模芯，定模芯设有相互连通的上腔室和蜗形下腔室，上腔室与压头的截面形状相互吻合，蜗形下腔室的高度要大于锻件下部蜗形体的高度。
4.该锻造模具的工作过程为，将粗坯件放入下模机构的上腔室内，然后启动锻压设备经上模机构带动压头下压，将粗坯件硬挤入蜗形下腔室内以形成蜗形体。为避免锻压时蜗形体下部由于应力集中而开裂，故蜗形下腔室的高度必须留有余量，所以将蜗形下腔室的高度设计得大于锻件蜗形体的高度，如蜗形体设计标高是5cm则蜗形下腔室的高度设计成8cm。这样，锻压时会将粗坯件向蜗形下腔室内多压入一部分，如蜗形体设计标高是5cm，则实际会下压出约6cm的蜗形体；然后再进行二次机加工将多余的1cm打磨平整。
5.上述现有技术的锻造模具存在以下缺陷。一是需要二次机加工，无法一次成型，增大了工序和人工成本；二是打磨掉多余的1cm会造成材料的浪费，降低经济效益，有违节能环保理念；三也是更重要的一点，锻压塑性变形的过程中，工件底部缺乏支承，导致成型后锻件的材料和密度不均匀，参差不齐，成品的力学性能和热力学性能也不稳定不均匀。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能一次锻压成型，且成品材料和密度均匀，力学和热力学性能稳定均衡的锻造模具。
7.本实用新型的技术解决方案是，提供一种锻造模具，它包括上模机构和下模机构，上模机构与锻压设备连接，上模机构设有下凸的压头；下模机构包括基座和固定在基座上的定模芯，定模芯设有开口向上的上腔室和与上腔室连通的蜗形下腔室，上腔室与压头的截面形状相互吻合，蜗形下腔室纵向滑动配合有一个蜗形背压体；定模芯还设有多个从蜗形下腔室底面贯通至定模芯底面的上过孔，蜗形背压体下部固定有多根纵连杆，多根纵连杆下端经对应的上过孔伸出定模芯，多根纵连杆下端共同固定有一个上大下小的梯形滑块，梯形滑块下部设有左右对称的两个第一下压斜面；该锻造模具还包括左右对称的两组
卸压组件，每组卸压组件包括与基座横向滑动配合的楔形滑块和安装在基座一侧的碟簧；梯形滑块的每个第一下压斜面分别与同侧楔形滑块的第一承压斜面平行抵靠，每个楔形滑块的外端面与同组的碟簧内端抵靠。
8.采用以上结构的锻造模具与现有技术相比，具有以下优点。
9.该模具的锻压过程为，将粗坯件放入定模芯上腔室，锻压设备驱动上模机构及压头下压，将粗坯件下部塑性挤入蜗形下腔室内以形成锻件的蜗形体，此过程中，锻件蜗形体持续下压蜗形背压体，将压力沿各个纵连杆向下传递，并经梯形滑块、楔形滑块传递给碟簧；换句话说，蜗形背压体将碟簧受压形变的反作用力持续稳定地传递给锻件蜗形体的蜗形底面，使得该蜗形底面光滑平整，无需二次机加工，确保锻件一次锻压成型，省略了后续加工打磨的工序，降低了人工成本，提高了工效；顺带着，避免了打磨废料导致的材料浪费，材料利用率高，提高了经济效益，符合绿色环保理念；更重要的是，在锻压塑性变形的整个过程中，锻件底面始终受到持续稳定的支承，这样，成型后锻件的材料密度均匀致密，其底面光洁平整，锻件整体的力学性能和热力学性能也稳定优越、均匀统一。
10.作为优选，上模机构固定有两根左右对称的铲基，每根铲基下端设有第二下压斜面；每个楔形滑块还设有第二承压斜面；当锻件下部被压入蜗形下腔室的高度达到蜗形体设计高度时，每根铲基的第二下压斜面平行抵靠在同侧楔形滑块的第二承压斜面上；第一下压斜面比第二下压斜面更陡；上述设计的目的在于，随着碟簧不断被压缩，产生的反作用力自然越来越大，当塑性变形被压入蜗形下腔室的高度达到蜗形体设计高度时，锻件正式锻压成型；此时若进一步下压工件及背压体，则碟簧产生的巨大反作用力就构成对锻件的有害应力，极容易压裂工件；但如果下压距离不到位，则锻件蜗形体高度尺寸会小于设计标准，高度尺寸不合规；所以，实际锻压过程中，下压的距离很难精细把控。但采用本优选结构后，该问题迎刃而解，下压锻件使其被压入蜗形下腔室的高度达到设计高度的瞬间，铲基刚好走完空程，其下端的第二下压斜面恰好抵靠住楔形滑块的第二承压斜面，这样，即便锻件被继续下压碟簧被进一步压缩，但碟簧的大部分反作用力都由铲基向上传递给了上模机构，换句话说，锻压到位前，碟簧产生的有益的反作用力被完全施加在锻件上，而产品锻压成型后，碟簧产生的有害反作用力则依托铲基发散到上模组件上消散掉了；故既保证了工件锻压变形过程中底面支托均衡稳定，又保证了锻压成型后有害应力被及时消散，避免应力集中压裂锻件。再者，由于第一下压斜面比第二下压斜面更陡，第二下压斜面斜率更小，这样，当两个下压斜面同时贴住对应的承压斜面时，碟簧的水平向反作用力绝大多数会被斜率更小的第二下压斜面承受，这就有效保护了已成型的锻件。
11.每组卸压组件优选为，它包括一个弹簧座，该弹簧座固定在基座一侧，该弹簧座包括横向的安装套，同组的碟簧容置在安装套内，安装套两端分别固定有外端板和内端板；内端板中心孔滑动配合有顶头，顶头外端设有与中心孔外口轴向限位的台阶面；顶头内端与楔形滑块的外端面抵靠，顶头外端与碟簧内端抵靠，该碟簧外端与外端板抵靠；这样，碟簧安装方便，碟簧力传递均衡，整体支承效果稳定可靠。
12.基座优选为，它包括一块基础板，基座四角固定有四个下凸的支腿；定模芯固定在基础板顶面，基础板贯通有与定模芯的上过孔一一对应的下过孔，纵连杆依次穿过对应的上过孔和下过孔；被抬升的基础板下部构成架空层，梯形滑块和卸压组件均位于架空层高度范围内；这样的布局非常合理，既满足了上部定模芯的装配定位需要，又腾出了下部空
间，便于装配容置各个滑块和卸压组件，确保其滑动卸压过程平顺稳定。
13.作为进一步优选，楔形滑块外端设有凸出基础板的外凸部，外凸部设有凹坑，第二承压斜面位于凹坑外侧壁；这样，能使铲基不受基础板的干扰，竖直下压与外凸的第二承压斜面抵靠，便于将碟簧产生的有害反作用力向上模发散掉。
14.作为再进一步优选，外凸部滑动配合在同侧的两个支腿之间，每个支腿内侧固定有一根导向杆，楔形滑块设有两个导向孔，每个楔形滑块的两个导向孔与同一侧的两个支腿的两根导向杆滑动套合；这样，能确保楔形滑块横向移动平顺稳定可靠；且外凸部配合在同侧两个支腿间，进一步强调了这种导向效应，况且，铲基也刚好利用到两个支腿间的间隙，恰到好处的下插抵住外凸部的第二承压斜面，以便向上发散有害应力。
15.作为增益，基座包括一块基础板，基座四角固定有四个下凸的支腿；弹簧座内端板的两端分别与同一侧的两个支腿固定；上述结构的空间布局合理，既使弹簧座的安装固定牢固可靠，又加强了对楔形滑块外凸部的导向作用，还刚好避让开了供铲基下插抵靠的空间。
附图说明
16.图1是本实用新型锻造模具的结构示意图。
17.图2是图1偏转一定角度后的结构示意图。
18.图3是本实用新型锻造模具的剖视结构示意图。
19.图4是本实用新型锻造模具去掉一个楔形滑块后的结构示意图。
20.图5是本实用新型锻造模具的爆炸结构示意图。
21.图6是图5偏转一定角度后的结构示意图。
22.图7是本实用新型锻造模具的定模芯的结构示意图。
23.图8是图7偏转一定角度后的结构示意图。
24.图中所示1、上模机构，2、下模机构，3、压头，4、定模芯，5、基础板，6、支腿，7、上腔室，8、蜗形下腔室，9、蜗形背压体，10、上过孔，11、纵连杆，12、下过孔，13、梯形滑块，14、楔形滑块，14.1、外凸部，15、碟簧，16、导向杆，17、导向孔，18、安装套，19、外端板，20、内端板，21、顶头，21.1、台阶面，22、铲基，23、凹坑。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
26.如图1～8所示，本实用新型锻造模具，它包括上模机构1和下模机构2，上模机构1与锻压设备连接，上模机构1设有下凸的压头3。
27.下模机构2包括基座和固定在基座上的定模芯4，定模芯4在锻造过程中位置是始终固定不移动的。具体的说，基座包括一块基础板5，基座四角固定有四个下凸的支腿6；定模芯4固定在基础板5顶面。
28.定模芯4设有开口向上的常规形状的上腔室7和与上腔室7连通的蜗形下腔室8，上腔室7一般是常规的圆柱形或方柱形，上腔室7与压头3的截面形状相互吻合。换句话说，上腔室7的形状是根据无油空调压缩机压缩部件的上部分形状来设计的，若压缩部件上部是圆柱的那上腔室7就设置成圆柱腔室。
29.蜗形下腔室8纵向滑动配合有一个蜗形背压体9；蜗形下腔室8高度减去背压体高度的差值远大于锻件下部蜗形体的高度。定模芯4还设有多个从蜗形下腔室8底面贯通至定模芯4底面的上过孔10，蜗形背压体9下部固定有多根纵连杆11，上述多根纵连杆11与上过孔10一一对应，多根纵连杆11下端经对应的上过孔10伸出定模芯4。基础板5贯通有与定模芯4的上过孔10一一对应的下过孔12，各根纵连杆11穿过定模芯4的上过孔10后又穿过基础板5对应的下过孔12。多根纵连杆11下端伸出对应下过孔12后共同固定有一个上大下小的梯形滑块13，梯形滑块13下部设有左右对称的两个第一下压斜面。
30.该锻造模具还包括左右对称的两组卸压组件。被四根支腿6抬升的基础板5下部构成架空层，梯形滑块13和两组卸压组件均位于架空层高度范围内。
31.每组卸压组件包括与基座横向滑动配合的楔形滑块14和安装在基座一侧的碟簧15。
32.楔形滑块14外端设有凸出基础板5的外凸部14.1，外凸部14.1滑动配合在同侧的两个支腿6之间，每个支腿6内侧固定有一根导向杆16，楔形滑块14设有两个导向孔17，每个楔形滑块14的两个导向孔17分别与同一侧的两个支腿6的两根导向杆16滑动套合。
33.梯形滑块13的每个第一下压斜面分别与同侧楔形滑块14的第一承压斜面平行抵靠。
34.每个楔形滑块14的外端面与同一个卸压组件的碟簧15内端抵靠。具体的说，每组卸压组件包括一个弹簧座，该弹簧座包括横向的安装套18，同组的碟簧15容置在安装套18内，安装套18两端分别固定有外端板19和内端板20；该弹簧座固定在基座一侧，更确切的说，弹簧座内端板20的两端分别与同一侧的两个支腿6螺接固定；内端板20中心孔滑动配合有顶头21，顶头21外端设有与中心孔外口轴向限位的台阶面21.1；顶头21内端与楔形滑块14外凸部14.1的外端面抵靠，顶头21外端与碟簧15内端抵靠，该碟簧15外端与外端板19抵靠。这样，初始状态，碟簧15向内推移顶头21，使顶头21的台阶面21.1卡住内端板20中心孔外口，但梯形滑块13下压会外推楔形滑块14和顶头21，从而压缩碟簧15。
35.上模机构1固定有两根左右对称的铲基22，每根铲基22下端设有第二下压斜面。每个楔形滑块14还设有第二承压斜面，即每个外凸部14.1设有一个凹坑23，第二承压斜面位于凹坑23外侧壁。当锻件下部被压入蜗形下腔室8的高度达到蜗形体设计高度时，每根铲基22的第二下压斜面平行抵靠在同侧楔形滑块14的第二承压斜面上；第一下压斜面比第二下压斜面更陡。

技术特征：
1.一种锻造模具，它包括上模机构和下模机构，上模机构与锻压设备连接，上模机构设有下凸的压头；下模机构包括基座和固定在基座上的定模芯，定模芯设有开口向上的上腔室和与上腔室连通的蜗形下腔室，上腔室与压头的截面形状相互吻合，其特征在于：蜗形下腔室纵向滑动配合有一个蜗形背压体；定模芯还设有多个从蜗形下腔室底面贯通至定模芯底面的上过孔，蜗形背压体下部固定有多根纵连杆，多根纵连杆下端经对应的上过孔伸出定模芯，多根纵连杆下端共同固定有一个上大下小的梯形滑块，梯形滑块下部设有左右对称的两个第一下压斜面；该锻造模具还包括左右对称的两组卸压组件，每组卸压组件包括与基座横向滑动配合的楔形滑块和安装在基座一侧的碟簧；梯形滑块的每个第一下压斜面分别与同侧楔形滑块的第一承压斜面平行抵靠，每个楔形滑块的外端面与同组的碟簧内端抵靠。2.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于：上模机构固定有两根左右对称的铲基，每根铲基下端设有第二下压斜面；每个楔形滑块还设有第二承压斜面；当锻件下部被压入蜗形下腔室的高度达到蜗形体设计高度时，每根铲基的第二下压斜面平行抵靠在同侧楔形滑块的第二承压斜面上；第一下压斜面比第二下压斜面更陡。3.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于：每组卸压组件包括一个弹簧座，该弹簧座固定在基座一侧，该弹簧座包括横向的安装套，同组的碟簧容置在安装套内，安装套两端分别固定有外端板和内端板；内端板中心孔滑动配合有顶头，顶头外端设有与中心孔外口轴向限位的台阶面；顶头内端与楔形滑块的外端面抵靠，顶头外端与碟簧内端抵靠，该碟簧外端与外端板抵靠。4.根据权利要求2所述的锻造模具，其特征在于：基座包括一块基础板，基座四角固定有四个下凸的支腿；定模芯固定在基础板顶面，基础板贯通有与定模芯的上过孔一一对应的下过孔，纵连杆依次穿过对应的上过孔和下过孔；被抬升的基础板下部构成架空层，梯形滑块和卸压组件均位于架空层高度范围内。5.根据权利要求4所述的锻造模具，其特征在于：楔形滑块外端设有凸出基础板的外凸部，外凸部设有凹坑，第二承压斜面位于凹坑外侧壁。6.根据权利要求5所述的锻造模具，其特征在于：外凸部滑动配合在同侧的两个支腿之间；每个支腿内侧固定有一根导向杆，楔形滑块设有两个导向孔，每个楔形滑块的两个导向孔与同一侧的两个支腿的两根导向杆滑动套合。7.根据权利要求3所述的锻造模具，其特征在于：基座包括一块基础板，基座四角固定有四个下凸的支腿；弹簧座内端板的两端分别与同一侧的两个支腿固定。

技术总结
本实用新型公开了一种锻造模具，它的上模机构设有下凸的压头；它的下模机构包括基座和定模芯，定模芯设有上腔室和蜗形下腔室，蜗形下腔室纵向滑动配合有一个蜗形背压体；定模芯还设有多个上过孔，蜗形背压体下部固定有多根纵连杆，多根纵连杆下端经对应的上过孔伸出定模芯，多根纵连杆下端固定有梯形滑块，梯形滑块下部设有两个第一下压斜面；该锻造模具还包括两组卸压组件，每组卸压组件包括与基座横向滑动配合的楔形滑块和安装在基座一侧的碟簧；梯形滑块的每个第一下压斜面分别与同侧楔形滑块的第一承压斜面平行抵靠，每个楔形滑块的外端面与同组的碟簧内端抵靠。该模具能一次锻压成型，且成品材料和密度均匀。且成品材料和密度均匀。且成品材料和密度均匀。


技术研发人员：朱红光 王军海 黄志杰 朱文峰
受保护的技术使用者：宁波普锐明汽车零部件有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/9/16