[发明专利]一种锻钢活塞裙成形方法及其成形模具

说明书

本发明公开一种锻钢活塞裙成形方法及其成形模具，包括以下步骤：1)将准备好的坯料放置在下模套内的下模芯上；2)下压上模芯和上模应力圈，所述上模芯先与所述坯料接触，所述上模应力圈再与所述下模套闭合，所述上模芯、所述上模应力圈与所述下模套、所述下模芯形成封闭型腔；3)继续下压所述上模芯，所述坯料反挤成形并填充满所述封闭型腔，得到成形工件；4)上移所述上模芯和所述上模应力圈，脱离所述成形工件；5)上移所述下模芯，由所述下模套内顶出所述成形工件；本发明能够在一次锻造成形过程中利用先冲击锻造变形再挤压变形的多次变形过程完成坯料的锻造加工，实现对于锻钢活塞裙的闭塞锻造成形加工，保证成形精度。

技术领域

本发明涉及金属塑性精密成形技术领域，特别是涉及一种锻钢活塞裙成形方法及其成形模具。

背景技术

随着节能减排要求的不断提升，发动机的强化指标和排放标准在不断的提高，其中活塞是影响发动机性能的核心部件。柴油发动机和气体发动机的铝合金活塞已被锻钢活塞逐步替代。

锻钢活塞现在已经发展为分体式结构，生产过程如下：活塞头部、裙部毛坯分别锻造成形→活塞头部、裙部毛坯粗加工→活塞头部与裙部焊接→焊缝质量超声波检测→活塞精加工→活塞表面处理，其中薄壁深筒形状的活塞裙毛坯成形难度最大。

例如，授权公告号为CN 213496269 U的中国专利公开了一种钢质活塞锻造模具，包括预锻模具和终锻模具两套相对独立的模具，预锻模具由预锻上模和预锻下模组成，终锻模具由终锻上模和终锻下模组成，预锻模具和终锻模具的内腔由裙部、芯部以及燃烧室组成，预锻上模和预锻下模之间设有相配连通的上模堵料槽和下模堵料槽，预锻模具和终锻模具的上、下模具之间还设有飞边槽，预锻模具中，飞边槽以相互连通的上模堵料槽和下模堵料槽与燃烧室匹配连通，终锻模具中，飞边槽与燃烧室匹配连通。该方案中通过飞边槽的设计，能够使得锻造过程中材料外溢，并能够将材料外溢到飞边槽中，可见，该方案采用的是开式锻造的方案，其并不能稳定成形，留有飞边，产品精度低。

再如，授权公告号为CN 201720380 U的中国专利公开了一种活塞锻造模具，由上模部分和下模具部分组成，上模座下面放上垫板，固定板与凸模过盈配合，凸模锻造时成型活塞的内腔形状及尺寸，同时固定板与导套过盈配合，给导套定位，凹模与导柱过盈配合，合模时导柱与导套间隙配合，保证模具闭合时上、下模位置正确，凹模中间的型腔在锻造时成型活塞的外部形状及尺寸，凹模型腔底部放置下推件块，凹模下方放置下垫板，下垫板下方放置下模座。在该文件说明书附图中还可以看出在凹模与固定板之间还设置有凹槽，该凹槽可以用来作为溢流槽或飞边槽，因此，该方案同样采用的是开式锻造的方案。

综上所述，目前锻钢活塞裙毛坯的成形普遍采用在锻造压力机上开式锻造方法，分镦粗、预锻和终锻三个工步成形。这种通用的锻钢活塞裙毛坯开式锻造方法，模具的设计和制造难度不大、生产过程也比较简单，但是在成形过程中对金属材料的约束力小，无法稳定成形，很难实现这种薄壁深筒形状的锻钢活塞裙毛坯的近净成形，材料利用率不高，方法工步多且产生飞边，自动化生产时不能稳定的夹取工件。

发明内容

本发明的目的是提供一种锻钢活塞裙成形方法及其成形模具，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置相对移动的上模芯和上模应力圈，在锻造成形的过程中，使得上模芯先接触坯料进行冲击锻造变形，再形成封闭型腔，在封闭型腔内继续下压上模芯，使得所述坯料反挤成形填充满封闭型腔，从而能够在一次锻造成形过程中利用先冲击锻造变形再挤压变形的多次变形过程完成坯料的锻造加工，能够实现对于锻钢活塞裙的闭塞锻造成形加工，保证成形精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种锻钢活塞裙成形方法，包括以下步骤：

(1)将准备好的坯料放置在下模套内的下模芯上；