一种控制锻件错移量的锻模结构设计方法

技术领域

本发明属于锻造领域，涉及一种控制锻件错移量的的锻模结构设计方法。

背景技术

当前锻件成型正朝着近净成形的方向发展，但在锻件成型过程中，由于受模具加工、设备误差以及锻件结构综合影响，在各类锻件中普遍存在上下模之间往往会产生向某一方向的错移量，精锻件的外形设计余量选择受锻件错移量的影响较大，尤其是带有侧向力的结构类锻件，上下模具间存在有规律性的错移，随着模具的使用，错移往往会进一步加重，易引起锻件成形质量下降甚至报废。对于回转类锻件存在不确定性的偏移，对于结构类锻件，存在偏移及偏转，通过情况下采用导柱导向或依靠设备精度，对于有侧向力的锻件结构，其导柱、模具寿命通常较短。闭式模锻(无毛边模锻)通常用于生产小净余量的精锻件，但这种方法，特别是对模具加工要求较高，模具的表面要求、精度要求较高，锻件毛边分布不均匀时，锻件成型风险加大，且竖向毛刺加剧脱模困难，对生产的连续性以及模具的寿命影响较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种控制锻件错移量的的锻模结构设计方法，可以有效减小锻件错移量，同时可以解决闭式模锻模具安装及使用过程中易发生损伤的问题，并缓解脱模困难，通过控制飞边均匀性，提升生产的连续性，延长模具寿命。

技术方案：

一种控制锻件错移量的的锻模结构设计方法，锻模结构包括：上模，下模；上模上沿型腔外形向外设置有非连续的多个锁口结构，下模的对应位置设置有相应的锁扣，锁扣和锁口组成锁扣结构；锁口的外侧壁向下伸出分模面，外侧壁的内壁分为直壁工作段和下端的斜面导入段；锁扣为向上伸出分模面的凸台，凸台上端面向下开设异形缺口，异形缺口的底面低于分模面；异形缺口的侧壁分为上端的斜面导入段和直壁工作段；锁扣随上模下行时，上端的斜面导入段和下端的斜面导入段相互找正，锁口的外侧壁伸入异形缺口，凸台进入锁口；该方法包括：

获取锻件的长宽厚和模具的长宽；

依据使用模具时，锻件允许的最大偏转导致的极限错移量，设置异型锁扣间隙B2和上下模具的间隙B1；

设置异形缺口横截面上朝向锻件方向的圆弧角，以约束上模和下模之间除沿着纵横方向之外的偏移和偏转。

异型锁扣间隙B2和上下模具的间隙B1之间的关系为：

其中，B2为异型锁扣间隙值；B1为锻件上下模间隙值；L为模具长度；l为锻件长度；B为模具宽度；b为锻件宽度；K为系数，取值为0.2-0.5。

当模具外形为长宽比越小时，K取值越靠近0.5，模具长宽比越大时，K取越靠近0.2。

下模的斜面导入段与下模的直壁工作段之间的夹角为10-20度，下模的斜面导入段的长度H1为max(0.2H，20mm)，H为锻件厚度；下模的直壁工作段高度L2≥(0.3-0.4)H+H1。

上模的直壁工作段L1为10-40mm。

设置异形缺口横截面上朝向锻件方向的圆弧角，包括：

异形缺口横截面的长和宽采用1/4圆弧过渡。

圆弧的半径在异形缺口横截面的1\2长度和1\2宽度之间取最小值。

一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。

有益效果：(优点)本发明提供一种可控制锻件错移量的锻模结构设计方法，对于不同的典型锻件结构，通过合理设置异型锁扣的形状以及异型、上下模具间隙，可以通过控制上下模之间的错移、偏转，实现控制锻件错移量的目的。通过异型锁扣结构的设计，一方面可防止较小间隙模具在安装、使用过程中的磕碰、损伤，提高模具寿命，另一方面还通过异型结构的设计，可为锻件的任意方向的错移力提供足够的强度，避免了模具导柱主要起导向作用，不能提供足够的抗错移能力，也避免了一般情况下的锁扣，仅在成型末期参与锻件错移纠正，且仅主要提供纵、横向的防错。通过带斜面导入段与直壁工段的配合，直边与圆弧的使用，可提供抵消来自锻件成型全过程中，任意来自锻件错移方向的错移力，通过计算，设置的上下模、异型锁扣间隙，可以防止模具在安装、使用中的损伤，提高模具寿命，在使用过程中，可获得满足错移量要求的锻件。

附图说明

图1为一种控制锻件错移量的的锻模结构的结构示意图。

图2为锻模结构截面示意图。

图3为异型锁扣截面示意图。

具体实施方式

本发明提供一种控制锻件错移量的的锻模结构设计方法，该方法针对图1的控制锻件错移量的的锻模结构设计参数，如图2-3所示，锻模结构包括：上模，下模；上模上沿型腔外形向外设置有非连续的多个锁口结构，下模的对应位置设置有相应的锁扣，锁扣和锁口组成锁扣结构；锁口的外侧壁向下伸出分模面，外侧壁的内壁分为直壁工作段和下端的斜面导入段；锁扣为向上伸出分模面的凸台，凸台上端面向下开设异形缺口，异形缺口的底面低于分模面；异形缺口的侧壁分为上端的斜面导入段和直壁工作段；锁扣随上模下行时，上端的斜面导入段和下端的斜面导入段相互找正，锁口的外侧壁伸入异形缺口，凸台进入锁口。

该方法包括：

锻件发生错移或偏转的原因有很多，其主要原因有，在锻件成型过程中，上模与下模之间缺少适当的约束，导柱主要起导向作用，普通的锁扣在锻件变形的全过程中，仅在末期参与到锻件错移纠正中来，此时模具已然发生了相对错动或偏转。

为防止模具错移，主要通过两个方向进行设计约束，一方面在模具异型锁扣高度方向上提供导向及工作段的错移量控制，另一方向在模具的平面上防止上下模具发生相对旋转。

在异型锁扣上高度方向上的计算有：

锻件厚度为H，L1为锻件成型时应进行模具型腔的长度部分，为10-40mm；

上下模的异型锁扣，均为斜面导入段与直壁工作段组成，设计目的是模具安装闭合及工作全过程中，异型锁扣先发生接触，进行工作状态后，模具上下模再与锻件接触部位，直至锻件成型整个过程。

斜面导入段与直壁段之间的夹角为10-20度，斜面导入段的长度H

在异型锁扣上水平面上的计算有：

锻件在水平方向上发生的错移或偏转是受上下模具的错移以及偏转决定的，则可通过计算模具可能发生的错移或偏转，即可控制锻件的错移及偏转。除典型结构外，一般情况下，模具的错移与偏转是同时发生的，且在不同方向上，锻件成型的全过程中，也存在不同程度的错移量。此外，对于上下模具在变形方向上不受约束的变形过程中，模具受侧向力作用，存在一个方向的模具间隙大于其余任意部位，甚至锻件要求的错移量的两倍。

基于以上原因，可先对模型进行简化，假定锻件围绕模具中心发生旋转，则锻件沿长度方向上发生偏移的最大值b与模具沿长度方向上发生偏移的最大值B，与锻件长度的一半与模具长度的一半成正式，即：

对于细长杆类模具，其数值趋近于1，并不能完全起到控制模具间隙的作用，需对模型进一步优化，即以锻件长度方向最远处作为旋转的基点，其可能发生的最大偏转距离B1应满足锻件错移的要求，且与模具长度之间的关系，还应满足

即，

为提高模具的安全性，引入安全系数K，范围为0.2-0.4，当模具外形的长宽比越小时，K取值靠近0.5，模具长宽比越大时，K取值靠近0.2。

据此，锻件在宽度与长度上均应满足此规律，均应满足各自的条件。

即，

举例说明：

某锻件为典型的长杆类锻件，锻件外形尺寸为1200×300×100mm，模具外形尺寸为1800×800×450mm，其锻件错移量要求小于等于3mm。

即B1为3mm，锻件长宽比较大，K取0.3，则在长度方向上的模具异型锁扣的间隙值B2应小于1.12mm,在宽度方向上异型锁扣的间隙值应小于1.65mm，则凸凹模之间的间隙值B1可取值1.6m；

下模的斜面导入段长度H1为20mm，斜度取15度；下模的直壁工作段高度L2为70mm；异型缺口的横截面采用圆弧过渡。