大型镶拼式热锻模具设计制造方法及大型镶拼式热锻模具

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN201810020038.3 

申 请 日：20180109 

发 明 人：周杰张建生刘杰丁蓉蓉向荣卢顺 

申 请 人：重庆大学 

申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 

公 开 日：20180615 

公 开 号：CN108160897A 

代 理 人：张先芸 

代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司 50212 

摘　　要：本发明提供一种大型镶拼式热锻模具设计制造方法，所述模具包括模套和模芯；模套为通用工装且采用低成本特种铸钢铸造成形，所述模芯由数个镶块镶拼而成。设计出模套和镶块后，首先对模套基准面和定位平面、镶块的定位平面和定位键槽进行精加工，并精确安装定位键实现镶块之间的定位，然后通过沉头螺钉实现镶块和模套垂直方向固定，再通过一级或多级标准化垫板和楔形压板辅助机构实现镶块与模套之间的紧固，最终得到大型镶拼式热锻模具。本发明采用低成本铸钢模套和多镶块组合镶拼式的模具结构，在降低制造周期和制造成本的同时，满足大投影面积构件的一体化热模锻成形要求，较小的镶块尺寸也具有更好的加工精度、热处理硬度、替换性等优势，可以有效提高大型热锻模具寿命。 1 

主 权 项：1.一种大型镶拼式热锻模具设计制造方法，其特征在于，所述大型镶拼式热锻模具包
括模套和模芯；模套采用低成本特种铸钢铸造成形，模芯由数个镶块镶拼而成；
其设计制造方法包括如下步骤：
A.模套规格以现有飞机整体框类构件最大外形尺寸为依据制作；
B.以模套尺寸为基础设计整体模具，采用Deform?3D或Forge平台进行数值模拟，得到
整体模具在预设工况下的温度场、应力场和载荷分布；
C.根据B步骤得到结果，将模芯区域划分成合适数量的镶块和确定镶块连接缝的位置，
并采用热作模具钢制作镶拼式模芯，使模具满足预设工况条件下的设计强度要求；
所述应力场为三向应力分布，用于确定拼接缝位置，拼接缝位置在应力均匀区域，避免
出现应力集中；
D.选取模套内两相邻侧壁为基准面，模套其余两相邻侧壁预留用于安装楔形压板辅助
机构的安装空间；
E.模套内底平面和镶块下表面为定位平面，模套内底平面上阵列式分布设有螺钉孔，
实现与不同规格模芯连接紧固；镶块底部设有螺纹孔，并与模套上阵列式分布的螺钉孔对
应；
F.设计出模套和镶块后，首先对模套基准面和定位平面，以及镶块的定位平面和定位
键槽进行精加工，并精确安装定位键，实现镶块之间的定位；然后通过沉头螺钉实现镶块和
模套垂直方向固定；再通过一级或多级标准化垫板和楔形压板辅助机构实现镶块与模套之
间的紧固，最终得到大型镶拼式热锻模具。
2.一种大型镶拼式热锻模具，其特征在于，包括模套和模芯；模套为通用工装且采用低
成本特种铸钢铸造成形，模套内底平面为安装模芯的定位平面并阵列式分布螺钉孔；模套
内两相邻侧壁为安装模芯或标准化垫板的基准面，其余两相邻侧壁与模芯或标准化垫板侧
壁之间预留有设置楔形压板辅助机构的安装空间；由沉头螺钉和楔形压板辅助机构将模芯
紧固于模套之中；
所述模芯由数个镶块镶拼而成，镶块之间通过定位键槽和定位键定位；镶块底部设有
螺纹孔，并与模套上阵列式分布的螺钉孔对应。
3.如权利要求2所述大型镶拼式热锻模具，其特征在于，所述楔形压板辅助机构由压
板、上下楔形块、螺栓和垫块构成，所述上楔形块和下楔形块偶合设置在镶块和模套之间的
安装空间内，通过锤击固定楔形块后由垫块平衡压板并紧固螺栓，实现镶块之间和镶块与
模套之间的紧固。
4.如权利要求3所述大型镶拼式热锻模具，其特征在于，所述上楔形块的上端面设置有
限位台阶。
5.如权利要求3所述大型镶拼式热锻模具，其特征在于，所述压板的厚度的取值范围为
60?90mm。
6.如权利要求3所述大型镶拼式热锻模具，其特征在于，所述螺栓的公称直径为φ
42mm。
7.根据权利要求2?6任一所述大型镶拼式热锻模具，其特征在于，所述大型镶拼式热锻
模具的长度大于4米，型腔投影面积大于2.5㎡，适合于飞机整体框具有超大投影面积构件
热模锻成形用锻模的设计制造。
 

关 键 词：镶块;热锻模具;模套;定位平面;低成本;模芯;垂直方向固定;标准化垫板;热处理硬度;安装定位;沉头螺钉;成形要求;定位键槽;辅助机构;模具结构;特种铸钢;通用工装;楔形压板;制造成本;制造周期;铸造成形;基准面;热模锻;替换性;铸钢模;精加工;出模;对模;紧固;镶拼;模具;投影;制造;一体化;加工 

法律状态：公开 

IPC专利分类号：B21J13/02(2006.01)I