阅读说明：本技术 一种销轴台阶锻造成型模具及销轴台阶加工方法 (Pin shaft step forging forming die and pin shaft step machining method ) 是由 都江 都昌鑫 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种销轴台阶锻造成型模具,涉及销轴台阶锻造成型领域,包括上模组件和下模组件,上模组件包括上模板和上模芯,下模组件包括下模板和下模芯,上模芯上开设有开口向下的上模腔；下模芯上开设有开口向上的上模腔,上模腔和下模腔配合用于放置加工工件；下模腔两侧壁顶部对称开设有两个L型凹槽,L型凹槽的开口朝下模腔内腔。本发明模具针对销轴中间台阶部分加热后采用模具直接度锻造成型；材料利用率高；省去调质、铣削工序,节省人工和能源成本,经济效益明显。本发明还公开了一种销轴台阶加工方法,本发明销轴台阶加工方法采用模局部中频感应加热、模锻成型。在节省材料的同时,省去机加工时间和成本。(The invention discloses a pin roll step forging forming die, which relates to the field of pin roll step forging forming and comprises an upper die assembly and a lower die assembly, wherein the upper die assembly comprises an upper template and an upper die core; an upper die cavity with an upward opening is formed in the lower die core, and the upper die cavity and the lower die cavity are matched for placing a processing workpiece; two L-shaped grooves are symmetrically formed in the tops of the two side walls of the lower die cavity, and the openings of the L-shaped grooves face the inner cavity of the lower die cavity. The die is used for directly forging and forming the middle step part of the pin shaft by adopting the die after heating; the material utilization rate is high; the processes of tempering and milling are omitted, labor and energy costs are saved, and economic benefits are obvious. The invention also discloses a pin shaft step processing method, which adopts the die local middle-frequency induction heating and die forging molding. And the material is saved, and meanwhile, the machining time and cost are saved.)

一种销轴台阶锻造成型模具及销轴台阶加工方法

技术领域

本发明属于销轴台阶加工领域，具体涉及销轴台阶加工模具领域。

背景技术

销轴是一类标准化紧固件，即可静态固定连接，亦可被连接件做相对运动，主要用于两零件的铰接处，构成铰链连接，销轴通常用于开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。一般销轴大都设计为同一销轴后端有一段外径大于整条销轴外径的台阶，有利于销轴定位，由于有台阶的存在，因此台阶销轴的加工生产要经历切割下料、供料、车床车销工序，加热、镦粗工序。使用传统的销轴台阶锻造方法，台阶靠车削产生，钢材利用率低，机加工余量大；成品总体材料成本、加工成本较高。

中国专利CN201821196350.X公开了一种用于台阶销轴的自动切割机包括工作台，所述工作台的上方安装有切割装置，所述工作台上安装有沿竖直方向布置的燕尾形滑槽，所述切割装置安装于燕尾形滑槽内，切割装置上连接有固定转头，所述固定转头通过连杆连接有活动转头，所述活动转头连接有沿水平方向的摇杆，所述摇杆的端部连接有导向头，所述导向头滑动连接有偏心转轮，所述偏心转轮上连接有偏心柱，摇杆上开设有空心滑槽，空心滑槽内安装有支撑滑块，所述支撑滑块固定连接有滑块底座。虽然通过上述人工下料的问题，提高了销轴台阶加工的效率，但是该装置仍然采用传统方法中对销轴坯料进行切割形成台阶，切割过程中产生大量的钢材碎料，钢材利率低，加工成本高。

发明内容

本发明解决的技术问题在于：在销轴台阶加工中，直接采用对销轴坯料进行切割形成台阶，切割过程中造成大量的钢材碎料，钢材利率低，加工成本高。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种销轴台阶锻造成型模具，包括上模组件和下模组件，所述上模组件包括上模板和上模芯，所述上模芯设置在所述上模板下方，所述下模组件包括下模板和下模芯，所述下模芯设置在所述下模板上方；

所述上模芯上开设有开口向下的上模腔；所述下模芯上开设有开口向上的下模腔，所述上模腔的中心线和所述下模腔的竖直中心线重合；所述上模腔和所述下模腔配合用于放置加工工件，所述上模腔和下模腔的高度之和小于工件高度；

所述下模腔两侧壁顶部对称开设有两个L型凹槽，所述L型凹槽的开口朝向所述下模腔内腔，所述两个L型凹槽的中心连接线大于所述下模腔的直径。

当使用模具加工销轴台阶时，首先上模组件和下模组件安装在压力机上，安装时确保上模腔的中心线和下模腔的中心线重合，然后将销轴需要进行加工成台阶的部位进行加热，加热结束后，将销轴首先放置到下模腔内，销轴需要加工成台阶的部位位于L型凹槽处，此时启动压力机，冲床带动上模组件滑行，从而销轴的顶端进入到上模腔内，上模组件继续滑行，对销轴顶端施加向下的压力，由于销轴加工部位经高温加热后，硬度低，易压缩变形，在压力机的挤压下，向L型凹槽处延伸，L型凹槽的大小限制加热部位变形的台阶形状，间台阶及铣扁尺寸成型。压缩结束，冷却成型后，机床向后滑行，机床滑块回程，上模组件脱开工件，将下模腔内加工后的销轴取出，铸造程序完成，依次原理，进行继续对销轴进行台阶成型加工。

本发明针对销轴中间台阶部分(含铣扁)加热后采用模具直接度锻造成型；材料利用率高；省去调质、铣削工序，节省人工和能源成本，经济效益明显。

进一步地，所述上模芯包括上模芯一和上模芯二，所述上模芯一和上模芯二对称设置在上模板下方，所述上模芯一和上模芯二之间形成开口向下的上模腔；

所述下模芯包括下模芯一和下模芯二，所述下模芯一和下模芯二对称设置在下模板下方，所述下模芯一和下模芯二之间形成开口向上的下模腔，在所述下模芯一的内侧壁上端面和所述下模芯二的内侧壁上端面均开设有L型凹槽。

本装置通过使用两组模芯来组装成用于放置销轴的模具腔，相比之前在模芯上进行开设模具腔，操作更加简单，而且用于组装的模芯只是通过两个模芯之间的距离来控制模具腔的大小，模芯本身保持完成，可以重复利用。

进一步地，所述下模板和下模芯之间设有退料固定板，所述退料固定板内设有通孔一，所述下模板内设有通孔二，所述通孔二的孔径小于通孔一的孔径，所述通孔一和通孔二相连通；

在所述通孔一和通孔二内设有退料杆，所述退料杆顶端贯穿下模芯底部向上延伸至下模腔底部，所述退料杆能在下模腔内上下移动；

所述退料杆上设有限位凸块，所述限位凸块位于通孔一底部，所述凸块的长度大于通孔二孔径，小于通孔一的孔径。

由于限位凸块的作用，退料杆不会由于重力作用直接掉落到通孔二的外部，而是限位凸块将退料杆位于限位凸块的以上上部分限制到通孔一中，退料杆位于限位凸块的以下部分位于通孔中，且退料杆底端延伸至下模板外部，保证退料杆可以向上移动时，推出销轴，而且同时保证退料杆不会向下掉落影响销轴的加工。

具体的，使用时，销轴台阶加工结束时，机床向后滑行，机床滑块回程，上模组件脱开工件，需要将下模腔内加工后的销轴取出，此时无需从上模腔上端去除加工后的销轴，只需要推动退料杆向上移动，在退料杆向上的推力作用下，销轴被推出，操作简单。

进一步地，所述退料杆包括退料杆一和退料杆二，所述退料杆一顶端延伸至下模腔底部，所述退料杆一底端位于通孔一底部，所述退料杆二顶端与退料杆一底端连接，所述退料杆二底端穿过通孔二延伸至下模具外部，所述退料杆一底端设有限位凸块，所述退料杆二顶端通过螺纹连接至限位凸块内。

通过将退料杆分成两段，当需要使用模具进行加工销轴时，通过螺纹连接将退料杆二安装至退料杆一上，当模具没有进行加工销轴时，可以将退料杆拆卸掉，减少模具的占用空间，同时防止退料杆延伸到下模板外部的部分被外界环境腐蚀。

进一步地，所述通孔一的中心线、通孔二的中心线和下模腔的中心线重合。

进一步地，所述上模板上设有上导向孔，下模板上设有下导向孔，所述上导向孔和下导向孔内连接有导向柱，所述导向柱顶端设置在上导向孔内，所述导向柱底端设置在下导向孔内，所述导向柱为可伸缩结构。

通过在上模组件和下模组件两侧对称设有导向柱，在压力机推动上模组件滑行时，限制模具组件的滑行路线，方式模具组件滑行路线有偏差，造成模具对销轴作用挤压力产生偏差，从而影响台阶的成型效果。

进一步地，在所述上模芯外部套装有用于固定上模芯的上模固定板，所述上模固定板通过螺钉连接至上模板上，在所述下模芯外部设有套装有用于固定下模芯的下模固定板，所述下模固定板通过螺钉连接至下模板上。

进一步地，所述在下模芯外部设有同轴下模外预应力圈，所述下模外预应力圈和下模芯通过过盈配合紧固在一起，下模外预应力圈设置在下模芯四周；所述下模固定板套装在下模外预应力圈外部，所述下模固定板底端通过螺钉安装至下模板上，所述下模固定板顶端通过螺钉安装在下模外预应力圈上。

本发明中还公开了一种销轴台阶加工方法，具体地，包括以下步骤：

(1)将上模组件和下模组件分别组装好；

(2)选择吨位压力机，先将上模组件固定在压力机上台面上，然后将下模组件固定在压力机下台面上，保证上模组件和下模组件的中心线重合；

(4)开启中频电源，设定加热温度900℃左右，将销轴坯料加工部位放入感应圈中进行加热；

(5)将工件加工部位加热结束后，将加热后的工件放入下模具腔中，开启压力机，机床滑动带动上模组件下行，上模组件推动工件上端下压，工件加热部位在下模腔内受压变形，中间台阶及铣扁尺寸成型；

(6)机床滑块回程，上模组件脱开工件，用退料杆将下模腔内的工件取出，铸造程序完成；

(7)冷却，清洁模具，机床动作重复，锻造下一件。

进一步地，所述中频电源感应圈长度为销轴台阶长度的1.5-2倍，所述中频电源感应圈的孔径比销轴坯料的外径大1-1.5mm。

感应圈长度及孔径与销轴台阶长度及毛坯直径相匹配，以保证最佳加热效果，防止出现过烧，或欠热影响热锻成型。感应圈孔径比毛坯外径大1～1.5mm，同时要求坯料加热时周边间隙均匀；感应圈长度按台阶长度的1.5～2倍设计，以保证销轴台阶及铣扁尺寸锻造成型充分，轮廓清晰。

本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明针对销轴中间台阶部分(含铣扁)加热后采用模具直接度锻造成型；材料利用率高；省去调质、铣削工序，节省人工和能源成本，经济效益明显。

(2)本装置通过使用两组模芯来组装成用于放置销轴的模具腔，相比之前在模芯上进行开设模具腔，操作更加简单，而且用于组装的模芯只是通过两个模芯之间的距离来控制模具腔的大小，模芯本身保持完成，可以重复利用。

(3)本发明销轴台阶加工方法采用模局部中频感应加热、模锻成型。在节省材料的同时，省去机加工时间和成本，同时锻造能提升产品机械性能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是模具中销轴台阶开始挤压前的结构示意图；

图3是模具中销轴台阶挤压成型后的结构示意图；

图4是未加工的销轴坯料的结构示意图；

图5是加工后的台阶销轴结构示意图；

图中标记为：1-上模组件；11-上模板；111-上导向孔；12-上模芯；121-上模芯一；122-上模芯二；13-上模腔；14-上模固定板；2-下膜组件；21-下模板；211-通孔二；212-下导向孔；22-下模芯；221-下模芯一；222-下模芯二；23-下模腔；231-L型凹槽；24-退料固定板；241-通孔一；25-退料杆；251-限位凸块；252-退料杆一；253-退料杆二；26-下模固定板；27-下模外预应力圈；3-导向柱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“顶部”、“底部”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电路连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种销轴台阶锻造成型模具，包括上模组件1和下模组件2；

上模组件1包括上模板11和上模芯12，上模芯12固定安装在上模板11下方；

下模组件2包括下模板21和下模芯22，下模芯22固定安装在21下模板2上方；

上模芯12上开设有开口向下的上模腔13；下模芯22上开设有开口向上的下模腔23，上模腔13的中心线和下模腔23的竖直中心线重合；上模腔13和下模腔23配合用于放置加工工件，上模腔13和下模腔23的高度之和小于工件高度；

下模腔23两侧壁顶部对称开设有两个L型凹槽231，所述L型凹槽231的开口朝向下模腔23内腔，所述两个L型凹槽231的中心连接线大于下模腔23的直径。

如图2和图4所示，当使用模具加工销轴台阶时，首先上模组件1和下模组件2安装在压力机上，安装时确保上模腔13的中心线和下模腔23的中心线重合，然后将销轴需要进行加工成台阶的部位进行加热，加热结束后，将销轴首先放置到下模腔23内，销轴需要加工成台阶的部位位于L型凹槽处，此时启动压力机，冲床带动上模组件1滑行，从而销轴的顶端进入到上模具13孔内，上模组件1继续滑行，对销轴顶端施加向下的压力，由于销轴加工部位经高温加热后，硬度低，易压缩变形，在压力机的挤压下，向L型凹槽处延伸，L型凹槽的大小限制加热部位变形的台阶形状，如图3和图5所示，中间台阶及铣扁尺寸成型。压缩结束，冷却成型后，机床向后滑行，机床滑块回程，上模组件1脱开工件，将下模腔23内加工后的销轴取出，铸造程序完成，依次原理，进行继续对销轴进行台阶成型加工。

本发明针对销轴中间台阶部分(含铣扁)加热后采用模具直接度锻造成型；材料利用率高；省去调质、铣削工序，节省人工和能源成本，经济效益明显。

实施例2

在上述实施例的基础上，如图1所示，上模芯12包括上模芯121一和上模芯二122，上模芯一121和上模芯二122对称安装在上模板11下方，上模芯一121和上模芯二122之间形成开口向下的上模腔13；

下模芯22包括下模芯一221和下模芯二222，下模芯一221和下模芯二222对称安装在下模板21下方，下模芯一221和下模芯二222之间形成开口向上的下模腔23，在下模芯一221的内侧壁上端面和下模芯二222的内侧壁上端面均开设有L型凹槽231。

安装时，根据销轴的粗细，来控制上模芯一121和上模芯二122以及下模芯221和下模芯221之间的距离，从而组装成适当大小孔径的上模腔13和适当孔径大小的下模腔23。

本装置通过使用两组模芯来组装成用于放置销轴的模具腔，相比之前在模芯上进行开设模具腔，操作更加简单，而且用于组装的模芯只是通过两个模芯之间的距离来控制模具腔的大小，模芯本身保持完成，可以重复利用。

实施例3

在实施例1的基础上，如图2所示，下模板21和下模芯22之间设有退料固定板24，退料固定板24内设有通孔一241，下模板21内设有通孔二211，通孔二211的孔径小于通孔一241的孔径，所述通孔一241和通孔二211相连通；

在通孔一241和通孔二211内设有退料杆25，退料杆25顶端贯穿下模芯底部向上延伸至下模腔23底部，退料杆25能在下模腔23内上下移动；

退料杆25上设有限位凸块251，限位凸块251位于通孔一241底部，限位凸块251的长度大于通孔二211孔径，小于通孔一241的孔径。

具体的安装时，首先将退料固定板24安装在下模板21上，将后将退料杆25放入到通孔一241中下端部分向下延伸至通孔二211中，底端延伸至下模板21外部，然后将下模芯22安装至退料固定板24的上部，确保退料杆251的顶端延伸至下模腔23底部，向上推动退料杆251，退料杆251可以在下模腔23内上下移动。

由于限位凸块251的作用，退料杆25不会由于重力作用直接掉落到通孔二211的外部，而是限位凸块251将退料杆25位于限位凸块251的以上上部分限制到通孔一241中，退料杆25位于限位凸块251的以下部分位于通孔211中，且退料杆25底端延伸至下模板21外部，保证退料杆251可以向上移动时，推出销轴，而且同时保证退料杆25不会向下掉落影响销轴的加工。

具体的，使用时，销轴台阶加工结束时，机床向后滑行，机床滑块回程，上模组件1脱开工件，需要将下模腔23内加工后的销轴取出，此时无需从上模腔23上端去除加工后的销轴，只需要推动退料杆25向上移动，在退料杆25向上的推力作用下，销轴被推出，操作简单。

进一步地，退料杆25包括退料杆一252和退料杆二253，退料杆一251顶端延伸至下模腔23底部，退料杆一252底端位于通孔一241底部，退料杆二253顶端与退料杆一252底端连接，退料杆二253底端穿过通孔二211延伸至下模具外部，退料杆一252底端设有限位凸块251，退料杆二253顶端通过螺纹连接至限位凸块251内。

通过将退料杆25分成两段，当需要使用模具进行加工销轴时，通过螺纹连接将退料杆二253安装至退料杆一251上，当模具没有进行加工销轴时，可以将退料杆253拆卸掉，减少模具的占用空间，同时防止退料杆253延伸到下模板21外部的部分被外界环境腐蚀。

安装时，保证通孔一241的中心线、通孔二211的中心线和下模腔23的中心线重合，保证加工时，退料杆25底部抵住的是销轴的中心点，有利于销轴台阶成型时，销轴在模具内的的稳定性。

实施例4

如图1所示，上模板11上设有上导向孔111，下模板21上设有下导向孔212，上导向孔111和下导向孔212内连接有导向柱3，导向柱3顶端安装上导向孔111顶端，导向柱3底端安装在下导向孔212底端，导向柱3为可伸缩结构。

通过在上模组件1和下模组件2两侧对称设有导向柱3，在压力机推动上模组件1滑行时，限制模具组件的滑行路线，方式模具组件滑行路线有偏差，造成模具对销轴作用挤压力产生偏差，从而影响台阶的成型效果。

上模芯12外部套装有用于固定上模芯11的上模固定板14，上模固定板14通过螺钉固定在上模板11上，在下模芯22外部套装有用于固定下模芯22的下模固定板26，下模固定板26通过螺钉安装至下模板21上。

进一步地，在下模芯22外部设有同轴下模外预应力圈27，下模外预应力圈27和下模芯22通过过盈配合紧固在一起，下模外预应力圈27设置在下模芯22四周；下模固定板26套装在下模外预应力圈27外部，下模固定板26底端通过螺钉安装至下模板21上，下模固定板27顶端通过螺钉安装在下模外预应力圈27上。通过在下模芯22外设置下模外预应力圈27可以增强下模的强度，提高下模的抗挤压能力。

使用上述模具，具体加工销轴台阶时，包括以下步骤：

(1)将上模组件1和下模组件2分别按照图1结构组装好；

(2)选择吨位压力机，先将上模组件固定在压力机上台面上，然后将下模组件固定在压力机下台面上，保证上模组件和下模组件的中心线重合；

(4)开启中频电源，设定加热温度900℃左右，将销轴坯料加工部位放入感应圈中进行加热；

(5)将工件加工部位加热结束后，将加热后的工件放入下模具腔中，开启压力机，机床滑动带动上模组件1下行，上模组件1推动工件上端下压，工件加热部位在下模腔23内受压变形，中间台阶及铣扁尺寸成型；

(6)机床滑块回程，上模组件1脱开工件，用退料杆25将下模腔23内的工件取出，铸造程序完成；

(7)冷却，清洁模具，机床动作重复，锻造下一件。

本发明针对销轴中间台阶部分(含铣扁)采用热模锻工艺直接成形；同时两端细轴锻后毛坯加工余量均匀，材料利用率高；省去调质、铣削工序，节省人工和能源成本，经济效益明显。

采用本发明方法进行销轴台阶锻造，材料采用圆钢，下料长度245mm、重量约为2.18Kg，比传统工艺减少2.94-2.18＝0.76Kg，节约材料25％左右；本发明销轴中间台阶及铣扁采用模局部中频感应加热、模锻成型。在节省材料的同时，省去机加工时间和成本，同时锻造能提升产品机械性能；

本发明销轴台阶加工方法采用适用锻造加热的中频电源感应圈进行加热，感应圈长度及孔径与销轴台阶长度及毛坯直径相匹配，以保证最佳加热效果，防止出现过烧，或欠热影响热锻成型。感应圈孔径比毛坯外径大1～1.5mm，同时要求坯料加热时周边间隙均匀；感应圈长度按台阶长度的1.5～2倍设计，以保证销轴台阶及铣扁尺寸锻造成型充分，轮廓清晰。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。