1.本实用新型涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种带法兰空心长轴镦锻成形模具。
背景技术：2.钢铁产业有力支撑和带动了相关产业的发展，促进了社会就业，空心轴类零件是机械行业中最为常见的一种零件，在汽车、摩托车和能源开采等领域有着广泛的应用。目前，在带法兰长轴的成形工艺上，由于工件结构复杂，往往大量采用机加工的方式进行带法兰长轴的成形，费时费力，不能满足大量生产的生产需求，而且因为大量的机加工工序导致金属流线不连续，加工出的工件的力学性能也不如锻造成形的工件。因此，研发一种可靠的锻造成形带法兰空心长轴的生产工艺及模具就很有必要。
技术实现要素：3.本实用新型的目的是提供一种带法兰空心长轴镦锻成形模具，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现带法兰空心轴的锻造成形，大大减少机加工工时工序，且加工的工件力学性能好。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.本实用新型提供一种带法兰空心长轴镦锻成形模具，包括压头、导向模、第一镦粗模、第二镦粗模、成形模和底模；所述底模设置有用于穿设于空心坯料一端的底模芯棒，所述空心坯料远离所述底模的一端套设有所述导向模，所述压头设置有压头芯棒，所述压头芯棒能够穿过所述导向模后插设于所述空心坯料内，起到引导金属走向以及防止变形失稳的作用，所述导向模远离所述压头的一端用于设置第一镦粗模、第二镦粗模或成形模；所述第一镦粗模、第二镦粗模内均分别开设有模膛，所述成形模内开设有法兰成形槽。压头前部的芯棒呈阶梯型，成形过程中，起到扩孔、控制内径以及支撑的作用，镦粗过程中首先使空心坯料充满第一镦粗模模膛，然后将外部模具换为第二镦粗模，压头继续进给，直至空心坯料充满第二镦粗模的模膛。
6.可选的，所述压头芯棒包括第一棒体和第二棒体，所述第一棒体直径大于所述第二棒体直径，所述第一棒体一端与所述压头固定连接，另一端通过直径逐渐缩小的圆锥柱与所述第二棒体固定连接，所述第二棒体远离所述第一棒体的一端为锥台形结构。
7.可选的，所述导向模为圆筒状结构，且所述导向模的内径与所述第一镦粗模和第二镦粗模一端的入口处内径尺寸相同。
8.可选的，所述第一镦粗模的模膛包括两个第一弧形模膛；所述第一镦粗模包括两个结构相同且对称设置的第一上半模和第一下半模，所述第一上半模和第一下半模相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的第一半圆槽，两个所述第一半圆槽上开设有内凹的第一弧形模膛，两个所述第一半圆槽截面所在虚拟圆的直径与所述导向模的内径尺寸相同。
9.可选的，所述第二镦粗模的模膛包括两个第二弧形模膛；所述第二镦粗模包括两个结构相同且对称设置的第二上半模和第二下半模，所述第二上半模和第二下半模相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的第二半圆槽，两个所述第二半圆槽上开设有内凹的第二弧形模膛，两个所述第二半圆槽截面所在虚拟圆的直径与所述导向模的内径尺寸相同；所述第一弧形模膛的水平长度小于所述第二弧形模膛的水平长度，所述第一弧形模膛截面所在虚拟圆的直径尺寸小于所述第二弧形模膛截面所在虚拟圆的直径尺寸；所述空心坯料在所述第一弧形模膛内成形的部分能够包含于所述第二弧形模膛内，且所述空心坯料在所述第一弧形模膛内成形的部分位于所述第二弧形模膛内靠近所述压头的一端。
10.可选的，成形模包括两个结构相同且对称设置的成形上半模和成形下半模，所述成形上半模和成形下半模相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的成形半圆槽，两个所述成形半圆槽上开设有弧形结构的所述法兰成形槽。
11.本实用新型还提供一种带法兰空心长轴镦锻成形工艺，在法兰挤压成形时，所采用的办法为通过成形模径向挤压成形的方法，包括如下步骤：
12.首先，对空心坯料成形部分进行端部加热同时对模具进行预热；然后，将坯料安装到底模上，并安装第一镦粗模和导向模；就绪后，压头开始进给，直至空心坯料锻造部位变形鼓肚充满第一镦粗模的模膛；这时将第一镦粗模换为第二镦粗模，压头继续进给，直至空心坯料的变形部位鼓肚充满第二镦粗模的模膛；然后退出压头，撤掉外部模具，对空心坯料变形部分进行局部加热，加热完成后，将空心坯料安装在底模上，此时第二镦粗模的位置处替换为成形模，再次将压头前的压头芯棒插入空心坯料，成形模开始对空心坯料的变形部位径向进给进行锻造，将法兰锻造成形，然后进行机加工修整内孔及法兰形状。
13.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
14.本实用新型能够实现带法兰空心长轴的锻造成形，大大减少机加工工时工序；在镦粗工艺工程中，压头进给，压头前部的压头芯棒完成扩孔以及支撑的作用，然后压头继续进给，实现镦粗，形成所要的鼓肚，导向模及镦粗模起到外部约束的作用。镦粗工艺结束后，采用成形模径向锻造成形法兰。该工艺相对完全的机加工制造该零件，效率更高，节省工时，成本低，材料利用率高，且产品力学性能好。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
16.图1为本实用新型空心坯料的端部加热状态示意图；
17.图2为本实用新型第一次镦粗工艺前示意图；
18.图3为本实用新型第一次镦粗工艺后示意图；
19.图4为本实用新型第二次镦粗工艺前示意图；
20.图5为本实用新型第二次镦粗工艺后示意图；
21.图6为本实用新型径向锻造工艺前示意图；
22.图7为本实用新型径向锻造工艺后示意图；
23.图8为本实用新型压头立体示意图；
24.图9为本实用新型第一镦粗模立体示意图；
25.图10为本实用新型第二镦粗模立体示意图；
26.图11为本实用新型成形模立体示意图；
27.图12为本实用新型底模立体示意图；
28.其中：1、空心坯料，2、第一镦粗模，201、第一上半模，202、第一下半模，203、第一半圆槽，204、第一弧形模膛，3、导向模，4、压头，401、压头芯棒，4011、第一棒体，4012、第二棒体，4013、圆锥柱，5、底模，501、底模芯棒，6、第二镦粗模，601、第二上半模，602、第二下半模，603、第二半圆槽，604、第二弧形模膛，7、成形模，701、成形上半模，702、成形下半模，703、成形半圆槽，704、法兰成形槽，705、成形弧形模膛。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型的目的是提供一种带法兰空心长轴镦锻成形模具，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现带法兰空心轴的锻造成形，且加工的工件力学性能好。
31.为使本实用新型的上述目的、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实用新型作进一步详细的说明。
32.参考附图8-附图12所示，本实用新型提供一种带法兰空心长轴镦锻成形模具，包括压头4、导向模3、第一镦粗模2、第二镦粗模6、成形模7和底模5；压头4、导向模3、第一镦粗模2、第二镦粗模6、底模5与空心坯料1轴线重合。镦粗模、导向模3以及径向锻造工序中的成形模7均为对开结构，两个一组，组合后呈圆柱形；按模具进给方向依次为压头4，导向模3，第一镦粗模2、第二镦粗模6或成形模7，底模5；底模5设置有用于穿设于空心坯料1一端的底模芯棒501；第一镦粗模2、第二镦粗模6内均分别开设有模膛，成形模7内开设有法兰成形槽。压头4设置有压头芯棒401，压头芯棒401能够穿过导向模3后插设于空心坯料1内，压头芯棒401呈阶梯型，成形过程中，起到扩孔、控制内径以及支撑的作用，镦粗过程中首先使空心坯料1充满第一镦粗模2模膛，然后将外部模具换为第二镦粗模6，压头4继续进给，直至空心坯料1充满第二镦粗模6的模膛。
33.进一步优选的，压头芯棒401包括第一棒体4011和第二棒体4012，第一棒体4011直径大于第二棒体4012直径，第一棒体4011一端与压头4固定连接，另一端通过直径逐渐缩小的圆锥柱4013与第二棒体4012固定连接，第二棒体4012远离第一棒体4011的一端为锥台形结构。导向模3为圆筒状结构，且导向模3的内径与第一镦粗模2和第二镦粗模6一端的入口处内径尺寸相同。
34.第一镦粗模2的模膛包括两个第一弧形模膛204；第一镦粗模2包括两个结构相同且对称设置的第一上半模201和第一下半模202，第一上半模201和第一下半模202相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的第一半圆槽203，两个第一半圆槽203上开设有内凹的第一弧形模膛204，两个第一半圆槽203截面所在虚拟圆的直径与导向模3的内径尺寸
相同。第二镦粗模6的模膛包括两个第二弧形模膛604；第二镦粗模6包括两个结构相同且对称设置的第二上半模601和第二下半模601，第二上半模601和第二下半模602相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的第二半圆槽603，两个第二半圆槽603上开设有内凹的第二弧形模膛604，两个第二半圆槽603截面所在虚拟圆的直径与导向模3的内径尺寸相同；第一弧形模膛204的水平长度小于第二弧形模膛604的水平长度，第一弧形模膛204截面所在虚拟圆的直径尺寸小于第二弧形模膛604截面所在虚拟圆的直径尺寸；空心坯料1在第一弧形模膛204内成形的部分能够包含于第二弧形模膛604内，且空心坯料1在第一弧形模膛204内成形的部分位于第二弧形模膛604内靠近压头4的一端。成形模7包括两个结构相同且对称设置的成形上半模701和成形下半模702，成形上半模701和成形下半模702相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的成形半圆槽703，两个成形半圆槽703上开设有内凹的成形弧形模膛705，成形弧形模膛705的尺寸小于第二弧形模膛604的尺寸；成形弧形模膛705上的中心位置处开设有弧形结构的法兰成形槽704。
35.本实用新型工作时，首先对空心坯料1需变形部分进行端部加热，如图1所示，同时对模具进行预热，空心坯料1加热到坯料材料的锻造温度，模具预热到坯料材料的终锻温度附近。加热完成后将空心坯料1安装到底模5上，底模5上的底模芯棒501起到定位和支撑的作用，再安装第一镦粗模2和导向模3，如图2所示，然后首先压头4开始进给，压头4前部为阶梯型的压头芯棒401，起到扩孔和支撑的作用，直到镦粗的空心坯料1充满第一镦粗模2的模膛，如图3所示，压头4停止进给，然后拆除第一镦粗模2，并在原位置安装第二镦粗模6，如图4所示，压头4继续进给，直至镦粗的空心坯料1充满第二镦粗模6的模膛，如图5所示，然后压头4退出，拆掉第二镦粗模6，镦粗工序结束。然后对镦粗后锻件的变形部分进行端部加热，同时对压头4以及成形模7进行预热处理，加热到指定温度后，将锻件安装到底模5上，压头4进给回到镦粗工序结束时的位置，安装好成形模7，如图6所示，然后一对成形模7开始沿坯料径向相向进给，直至两块成形模7接触为止，将法兰及周边轮廓锻造成形，如图7所示。最后，取下锻件，对锻件进行机加工修整。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
技术特征：1.一种带法兰空心长轴镦锻成形模具，其特征在于：包括压头、导向模、第一镦粗模、第二镦粗模、成形模和底模；所述底模设置有用于穿设于空心坯料一端的底模芯棒，所述空心坯料远离所述底模的一端套设有所述导向模，所述压头设置有压头芯棒，所述压头芯棒能够穿过所述导向模后插设于所述空心坯料内，所述导向模远离所述压头的一端用于设置第一镦粗模、第二镦粗模或成形模；所述第一镦粗模、第二镦粗模内均分别开设有模膛，所述成形模内开设有法兰成形槽。2.根据权利要求1所述的带法兰空心长轴镦锻成形模具，其特征在于：所述压头芯棒包括第一棒体和第二棒体，所述第一棒体直径大于所述第二棒体直径，所述第一棒体一端与所述压头固定连接，另一端通过直径逐渐缩小的圆锥柱与所述第二棒体固定连接，所述第二棒体远离所述第一棒体的一端为锥台形结构。3.根据权利要求1所述的带法兰空心长轴镦锻成形模具，其特征在于：所述导向模为圆筒状结构，且所述导向模的内径与所述第一镦粗模和第二镦粗模一端的入口处内径尺寸相同。4.根据权利要求3所述的带法兰空心长轴镦锻成形模具，其特征在于：所述第一镦粗模的模膛包括两个第一弧形模膛；所述第一镦粗模包括两个结构相同且对称设置的第一上半模和第一下半模，所述第一上半模和第一下半模相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的第一半圆槽，两个所述第一半圆槽上开设有内凹的第一弧形模膛，两个所述第一半圆槽截面所在虚拟圆的直径与所述导向模的内径尺寸相同。5.根据权利要求4所述的带法兰空心长轴镦锻成形模具，其特征在于：所述第二镦粗模的模膛包括两个第二弧形模膛；所述第二镦粗模包括两个结构相同且对称设置的第二上半模和第二下半模，所述第二上半模和第二下半模相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的第二半圆槽，两个所述第二半圆槽上开设有内凹的第二弧形模膛，两个所述第二半圆槽截面所在虚拟圆的直径与所述导向模的内径尺寸相同；所述第一弧形模膛的水平长度小于所述第二弧形模膛的水平长度，所述第一弧形模膛截面所在虚拟圆的直径尺寸小于所述第二弧形模膛截面所在虚拟圆的直径尺寸；所述空心坯料在所述第一弧形模膛内成形的部分能够包含于所述第二弧形模膛内，且所述空心坯料在所述第一弧形模膛内成形的部分位于所述第二弧形模膛内靠近所述压头的一端。6.根据权利要求3所述的带法兰空心长轴镦锻成形模具，其特征在于：所述成形模包括两个结构相同且对称设置的成形上半模和成形下半模，所述成形上半模和成形下半模相对的一面均分别开设有一个截面为半圆形结构的成形半圆槽，两个成形半圆槽上开设有内凹的成形弧形模膛，成形弧形模膛上开设有弧形结构的法兰成形槽。
技术总结本实用新型公开一种带法兰空心长轴镦锻成形模具，包括压头、导向模、第一镦粗模、第二镦粗模、成形模和底模；所述底模设置有用于穿设于空心坯料一端的底模芯棒，所述空心坯料远离所述底模的一端套设有所述导向模，所述压头设置有压头芯棒，所述压头芯棒能够穿过所述导向模后插设于所述空心坯料内，所述导向模远离所述压头的一端用于设置第一镦粗模、第二镦粗模或成形模；所述第一镦粗模、第二镦粗模内均分别开设有模膛，所述成形模内开设有法兰成形槽。本实用新型能够实现带法兰空心轴的锻造成形，大大减少机加工工时工序，且加工的工件力学性能好。学性能好。学性能好。
技术研发人员：厉勇 臧志伟 王春旭 韩顺 刘振宝 吕知清 高杰 梁剑雄 王长军
受保护的技术使用者：钢铁研究总院
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2022/7/5
