一種確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法技術

本發明專利技術涉及確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法：1)初始形狀尺寸確定；2爪部特征單元的形狀尺寸修正；3)凸臺特征單元的形狀尺寸修正；4)底座特征單元的形狀尺寸修正；5)局部形狀尺寸完善和完整數模的構造；本發明專利技術能夠精確分配預鍛件不同部位的體積，實現爪極終鍛時不同位置的材料能夠同時充滿型腔，有效的避免終鍛成形過程中的各種鍛造缺陷，同時還能夠均衡不同工步的變形力，提高模具和設備的使用壽命。

Method for determining shape and size of hot forging die with many steps of claw

The invention relates to a method for determining a claw step hot forging preform shape size: 1) to determine the initial shape and size; the shape and size of 2 claw feature unit correction; 3) the shape and size of convex feature unit correction; 4) the shape and size of the base feature Unit revision; 5) local structure, shape and size of perfect and complete the number of modes; the invention can accurately distribute pre forging in different parts of the volume, realization of claw pole end forging in different position of the material to fill the cavity, the forging process to avoid various forging defects effectively, the deformation force can also balance the different stages, improve the service life of equipment and mould.

【技術實現步驟摘要】
一種確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法
本專利技術涉及爪極加工制造領域，具體為一種確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法。
技術介紹
爪極是汽車交流發電機轉子總成中的核心零件，其主要作用是將轉子中勵磁線圈產生軸向磁場轉化為徑向磁場，從而使得轉子旋轉時獲得沿空間三維分布的交變磁場，該交變磁場相對定子運動產生交流電，因而汽車發電機爪極有時也被稱作汽車發電機磁極。目前爪極零件制造工藝很多，如江蘇龍城精鍛有限公司在中國專利文獻中公開了一種汽車發電機用爪極及其制造工藝[公開號：CN1772413],其工藝步驟為a.下料；b.加熱；c.鐓粗；d.預鍛；e.精鍛；f.切邊；g.磁性退火；h.冷整形；武漢理工大學在在中國專利文獻中公開了一種發電機磁極精鍛成形的方法[公開號：CN1935408A],其步驟為a.原材料下料；b.預鍛；c.精鍛；d.切邊；e.機械加工；西安交通大學在中國專利文獻中公開了一種汽車用發電機爪極成形工藝[公開號：CN102179464A],其步驟為a.下料；b.加熱；c.徑向鐓擠；d.反擠；e.機加工；臺州職業技術學院在中國專利文獻中公開了一種汽車發電機爪極及其制造工藝，其步驟為a.毛坯成型；b.熱處理；c.整形；d.磷皂化；e.冷整形一；f.冷整形二；g.精加工。上述制造工藝中大多采用了熱模鍛工藝來對爪極零件進行預制坯，且由于爪極結構復雜，目前產業化生產中普遍使用多工步熱模鍛。在多工步熱模鍛工藝中，預鍛件的形狀和尺寸的確定是最為關鍵的一環，也是目前多工步熱模鍛工藝設計的難點之一，預鍛件的形狀尺寸設計如果不合理，則最后的終鍛成形工步中易出現充不滿、紊流、折疊凳鍛造缺陷，無法保證生產的產品質量，同時也極大降低了模具的使用壽命，這些都會極大的增加生產的成本，浪費有限的資源，嚴重時會由于預鍛件的形狀尺寸設計不合理而引起的變形力過載或失衡還會造成加工設備的損壞，對現場操作人員的人身安全造成極大的潛在威脅，中斷了生產，影響生產進度，為公司帶來巨大的損失。目前現有的確定多工步熱模鍛預鍛件形狀和尺寸的方法大多采用等體積原則進行大致的體積分配，這種方法無法實現預鍛件不同部位體積的合理分配，無法滿足多工步熱模鍛工藝中合理分配預鍛件體積的要求，更加無法保證爪極在后續成形過程中不同位置的材料能夠同時充滿型腔，在終鍛成形過程中的會出現各種鍛造缺陷，打破不同工步之間變形力的均衡，極大降低了成形模具和設備的使用壽命，增加生產過程中的成本。因此，為了解決上述技術問題，本申請提出了確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于為了解決上述問題而提供一種確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法，解決了
技術介紹
中存在的問題。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法，包括以下步驟：1)初始形狀尺寸確定：根據所需爪極終鍛件的形狀特征確定其去除局部位置圓角后的體積V0，并將預鍛件劃分為爪部、凸臺和底座三個特征單元，分別確定三個特征單元的初始形狀尺寸，在三維造型軟件中模擬構造出預鍛件初始數模；2)爪部特征單元的形狀尺寸修正：將爪部除上下表面以外的所有外表面向內側整體偏移距離為L1，L1的取值范圍為0.01-0.35mm。3)凸臺特征單元的形狀尺寸修正：將凸臺上表面和外圓面向內側偏移距離為L2，L2的取值范圍為0.1-2mm；4)底座特征單元的形狀尺寸修正：將底座的外圓面向內側整體偏移距離為L1，底座的下表面向外側偏移距離為L，L取值范圍為0.1-2mm，并通過三維造型軟件分別計算和記錄預鍛件修正后的爪部體積V1、凸臺體積V2以及底座體積V3；驗證(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否滿足大于1且不小于1.01的條件，若所述條件不滿足則需要不斷重新調整L的數值大小，直到滿足該條件后方可進行下一步驟；5)局部形狀尺寸完善和完整數模的構造：確定局部位置過渡圓角的半徑，完成預鍛件形狀尺寸的確定，并在三維造型軟件中完成完整數模的構造。進一步，步驟1)中所述爪極的初始形狀尺寸不包含步驟5)中的過渡圓角。進一步，所述爪部的初始形狀尺寸和所需終鍛件的爪部形狀尺寸相同。進一步，在步驟1)中所述凸臺的初始形狀為帶有拔模角度為3-8°的圓柱體，該圓柱體大端部的尺寸和所需終鍛件的凸臺小端部尺寸相等，該圓柱體的高度通過與所需終鍛件凸臺體積相等原則計算確定。進一步，在步驟1)中所述底座的初始形狀尺寸與所需終鍛件的底座上表面、下表面去除槽、孔以及局部微結構后的形狀尺寸相同。進一步，在步驟5)中的所述局部位置過渡圓角的半徑相比所需終鍛件相同位置的過渡圓角半徑大1-10mm。本專利技術的有益效果是：本專利技術的步驟分為初始形狀尺寸確定、爪部特征單元的形狀尺寸修正、凸臺特征單元的形狀尺寸修正、底座特征單元的形狀尺寸修正和局部形狀尺寸完善和完整數模的構造，結合目前使用的三維造型軟件配合使用就可以根據所需爪極終鍛件的形狀尺寸，精確分配預鍛件不同部位的體積，實現爪極終鍛時不同位置的材料能夠同時充滿型腔，有效的避免終鍛成形過程中的各種鍛造缺陷，同時還能夠均衡不同工步的變形力，提高模具和設備的使用壽命。與現有技術相比，解決了爪極多工步熱模鍛預鍛件體積的合理分配難題，確定出形狀和尺寸精確合理的爪極預鍛件，對爪極的加工領域發展有著重要的推動意義。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明：圖1是本專利技術的方法流程示意圖；圖2是本專利技術實施例2中客戶所需爪極終鍛件的三維模型示意圖；圖3是本專利技術實施例2中客戶所需爪極終鍛件的二維平面示意圖；圖4是本專利技術實施例2中爪極預鍛件的初始三維模型示意圖；圖5、6是本專利技術實施例2中爪部形狀尺寸修正示意圖；圖7是本專利技術實施例2中凸臺形狀尺寸修正示意圖；圖8是本專利技術實施例2中底座形狀尺寸修正示意圖；圖9是本專利技術實施例2中爪極預鍛件的最終形狀三維模型示意圖；圖10是本專利技術實施例2中爪極預鍛件的最終形狀二維平面示意圖。具體實施方式現在結合附圖對本專利技術作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本專利技術的基本結構，因此其僅顯示與本專利技術有關的構成。實施例1：如圖1所示，一種確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法，包括以下步驟：1)初始形狀尺寸確定：根據所需爪極終鍛件的形狀特征確定其去除局部位置圓角后的體積V0，并將預鍛件劃分為爪部、凸臺和底座三個特征單元，分別確定三個特征單元的初始形狀尺寸，在三維造型軟件中模擬構造出預鍛件初始數模；2)爪部特征單元的形狀尺寸修正：將爪部除上下表面以外的所有外表面向內側整體偏移距離為L1，L1的取值范圍為0.01-0.35mm。3)凸臺特征單元的形狀尺寸修正：將凸臺上表面和外圓面向內側偏移距離為L2，L2的取值范圍為0.1-2mm；4)底座特征單元的形狀尺寸修正：將底座的外圓面向內側整體偏移距離為L3，底座的下表面向外側偏移距離為L，L取值范圍為0.1-2mm，并通過三維造型軟件分別計算和記錄預鍛件修正后的爪部體積V1、凸臺體積V2以及底座體積V3；驗證(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否滿足大于1且不小于1.01的條件，若所述條件不滿足則需要不斷重新調整L的數值大小，直到滿足該條件后方可進行下一步驟；5)局部形狀尺寸完善和完整數模本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法，其特征在于：包括以下步驟：1)初始形狀尺寸確定：根據所需爪極終鍛件的形狀特征確定其去除局部位置圓角后的體積V0，并將預鍛件劃分為爪部、凸臺和底座三個特征單元，分別確定三個特征單元的初始形狀尺寸，在三維造型軟件中模擬構造出預鍛件初始數模；2)爪部特征單元的形狀尺寸修正：將爪部除上下表面以外的所有外表面向內側整體偏移距離為L1，L1的取值范圍為0.01?0.35mm。3)凸臺特征單元的形狀尺寸修正：將凸臺上表面和外圓面向內側偏移距離為L2，L2的取值范圍為0.1?2mm；4)底座特征單元的形狀尺寸修正：將底座的外圓面向內側整體偏移距離為L1，底座的下表面向外側偏移距離為L，L取值范圍為0.1?2mm，并通過三維造型軟件分別計算和記錄預鍛件修正后的爪部體積V1、凸臺體積V2以及底座體積V3；驗證(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否滿足大于1且不小于1.01的條件，若所述條件不滿足則需要不斷重新調整L的數值大小，直到滿足該條件后方可進行下一步驟；5)局部形狀尺寸完善和完整數模的構造：確定局部位置過渡圓角的半徑，完成預鍛件形狀尺寸的確定，并在三維造型軟件中完成完整數模的構造。...

【技術特征摘要】
1.一種確定爪極多工步熱模鍛預鍛件形狀尺寸的方法，其特征在于：包括以下步驟：1)初始形狀尺寸確定：根據所需爪極終鍛件的形狀特征確定其去除局部位置圓角后的體積V0，并將預鍛件劃分為爪部、凸臺和底座三個特征單元，分別確定三個特征單元的初始形狀尺寸，在三維造型軟件中模擬構造出預鍛件初始數模；2)爪部特征單元的形狀尺寸修正：將爪部除上下表面以外的所有外表面向內側整體偏移距離為L1，L1的取值范圍為0.01-0.35mm。3)凸臺特征單元的形狀尺寸修正：將凸臺上表面和外圓面向內側偏移距離為L2，L2的取值范圍為0.1-2mm；4)底座特征單元的形狀尺寸修正：將底座的外圓面向內側整體偏移距離為L1，底座的下表面向外側偏移距離為L，L取值范圍為0.1-2mm，并通過三維造型軟件分別計算和記錄預鍛件修正后的爪部體積V1、凸臺體積V2以及底座體積V3；驗證(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否滿足大于1且不小于1.01的條件，若所述條件不滿足則需要不斷重新調整L的數值大小，直到滿足該條件后方可進行下一步驟；5)局部形狀尺寸完善和完整數模的構造：確定局部位置過渡圓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫偉，劉強，徐進，
申請(專利權)人：江蘇龍城精鍛有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32