[发明专利]一种大型铝合金锻环制坯分步冲孔装置及冲孔方法

说明书

一种大型铝合金锻环制坯分步冲孔装置及冲孔方法，包括设置在液压机上的对中机构、摆臂机构和冲孔模具，对中机构共左右个，左侧对中机构和右侧对中机构分别安装于液压机左右两侧的前后两个立柱中间，对中机构上安装有V形夹头，摆臂机构共左右个，右侧摆臂机构和左侧摆臂机构分别安装于液压机的活动横梁的右侧和左侧，右侧摆臂机构和左侧摆臂机构的自由端可摆动至液压机中心，液压机的上砧底面与冲杆接触连接，右侧摆臂机构上连接的冲杆底端连接有预冲头，左侧摆臂机构上连接的冲杆底端连接有终冲头。采用本装置和方法制备大型铝合金冲孔坯，制坯精度高、无缺陷，终冲后的坯料可直接用于后续马杠扩孔、辗环的生产，铝合金锻环制造的效率大幅提升。

技术领域

本发明涉及铝合金自由锻造领域，尤其涉及一种大型铝合金锻环制坯分步冲孔装置及冲孔方法。

背景技术

大型铝合金锻环在航空航天领域应用广泛，生产工序主要包括原材料改锻、冲孔、马杠扩孔、辗环等，原材料一般为半连续铸造圆铸锭或方铸锭，改锻是通过一定的变形方式与变形量优化原材料内部组织，并将其锻为圆饼状锻坯，冲孔工序则是在锻坯中心部位加工出一定尺寸圆形通孔的冲孔坯，后续通过马杠扩孔获扩孔坯，最终通过辗环工序将扩孔坯轧制成形至最终尺寸，获得锻环产品，如图1所示。

传统冲孔方式为双面冲孔，即利用活动冲头先将圆饼状锻坯一侧冲盲孔，然后从另一侧冲通孔，如图1c所示。但这种冲孔方式存在一些弊病，如冲孔后内孔存在错位、偏心等问题，内孔处材料存在折叠、裂纹等缺陷，上述缺陷的存在影响了锻环后续加工，若缺陷不被及时清除则会遗传至最终锻环产品，造成产品报废。工业生产中常在冲孔工序后将坯料冷却，通过机械加工的方式清除内孔缺陷，如图1c所示，再将坯料重新加热，然后进行后续工序。

因此，这种冲孔方法使锻环热加工的生产连续性受到影响，造成铝合金锻环生产效率较低，不能满足连续性、高效率制造的需求。

发明内容

本发明为解决上述问题提供了大型铝合金锻环制坯的单面分步冲孔装置及冲孔方法，该方法通过预冲、终冲分步冲孔，制备出尺寸精度高、表面质量好、无缺陷的带孔锻坯，且坯料可以从冲头顺利脱离，并直接用于后续马杠扩孔、辗环的生产。

本发明所采取的技术方案：

一种大型铝合金锻环制坯分步冲孔装置，包括设置在液压机上的对中机构、摆臂机构和冲孔模具，对中机构共左右个，左侧对中机构和右侧对中机构分别安装于液压机左右两侧的前后两个立柱中间，对中机构上安装有V形夹头，摆臂机构共左右个，右侧摆臂机构和左侧摆臂机构分别安装于液压机的活动横梁的右侧和左侧，右侧摆臂机构和左侧摆臂机构的自由端可摆动至液压机中心，右侧摆臂机构和左侧摆臂机构的自由端活动套接有冲杆，当右侧摆臂机构和左侧摆臂机构的自由端摆动至液压机中心时，液压机的上砧底面与冲杆顶面接触，右侧摆臂机构上连接的冲杆底端连接有预冲头，左侧摆臂机构上连接的冲杆底端连接有终冲头，冲孔模具为液压机的移动工作台前后两个工位上分别安装的自由锻砧和终冲漏盘。

所述的右侧摆臂机构包括右侧摆杆、右侧承料筒、右侧液压缸和右侧打料盘，右侧承料筒安装在右侧摆杆的自由摆动端，右侧摆杆的另一端转动连接在液压机的活动横梁上，右侧承料筒的外壁上设置右侧液压缸，右侧打料盘连接在右侧液压缸的伸缩端上。

所述的左侧摆臂机构包括左侧摆杆、左侧承料筒、左侧液压缸和左侧打料盘，左侧承料筒安装在左侧摆杆的自由摆动端，左侧摆杆的另一端转动连接在液压机的活动横梁上，左侧承料筒的外壁上设置左侧液压缸，左侧打料盘连接在左侧液压缸的伸缩端上。

所述的冲杆滑动套接在右侧承料筒和左侧承料筒中。

所述的预冲头由圆锥形下部和圆柱形上部一体构成。

所述的终冲头的底部开设有圆槽，使得终冲头底部边缘保留尖角部分，尖角部分的内壁与中轴线的夹角为β，β＝30°～50°。