CN102581164A - 带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置。该装置包括上模和下模。上模部分：上模连接板与加热块同轴相连；加热块径向布置有加热棒和热电偶；加热块下端与冲头同轴相连；脱模螺母与加热块下端相连，冲头下端面有微孔阵列；下模部分：成形腔体中心开有成形腔，在倒圆台形凹槽侧面的成形腔体布置圆筒形下模加热棒和热电偶；成形腔体中心孔中放置顶杆；支撑腔体下部两侧加工有通槽；顶杆下端开有径向通孔；成形腔体与支撑腔体相连。本发明解决了在半固态微触变成形加工过程中无法脱模的问题，根据需要，安装不同规格的冲头，用来加工不同形状和尺寸的零件。

Description

带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置

技术领域

本发明涉及一种半固态金属微触变成形装置，尤其涉及一种带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置。

背景技术

由美国麻省理工学院Flemings等人提出的半固态金属成形技术，作为一种先进的金属材料加工技术，该工艺介于固态金属成形和液态金属成形之间，融合了塑性成形和铸造工艺优点，具有凝固收缩小、偏析小、产品质量高、近净成形等优良特性，被认为是21世纪最有发展前途的金属成形技术之一。如今国内外学者已经对半固态金属成形进行了大量的研究工作，在制坯、重熔加热、零件成形、组织与力学性能、加工环节数值模拟以及合金流变学研究等许多方面取得了重大进展。

金属半固态成形工艺主要有两种：一种是触变成形，将制浆与成形结合在一起；另一种是流变成形，将制坯和成形结合在一起。

半固态金属微触变成形是半固态金属成形与微成形相结合的技术，该技术可以与金属加工工艺相结合，其载体就是微成形装置。目前，国内仍没有建立半固态金属微成形装置相关方面比较系统的设计理论。为了将半固态金属微成形技术投入到产业化应用中，从而提供一种适合低成本、大批量和高效的金属微成形加工方法，关键在于微成形装置的设计和制造。

作为微成形装置的一部分，模具结构对微零件成形质量有着重要的影响。目前存在的模具结构大多成形大尺寸零件，尚不能应用于半固态微触变成形领域。因此，需要开发出可有效改善加工工艺、降低生产成本的新型微成形模具。

中国专利（号200710175244.3）公开了一种半固态成形模具及使用方法。该模具是由模架、模体、定径模连为一整体，其内形成空腔，该空腔分为三段；在模架段空腔和模体段空腔之间的连接段设有分流锥；定径模段空腔为带有

0°~ 3°锥度的圆筒状，且锥度＞0；在模架与模体上安装有加热器；在定径模内安装有冷却室。该方法具有加工工艺流程短、能耗低等特点，但却无法用于微成形加工，且没有脱模机构，影响了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置，解决了在半固态微触变成形加工过程中无法脱模的问题，并且可以根据需要，安装不同规格的冲头，用来加工不同形状和尺寸的零件。

本发明所采用的技术方案是：

本发明包括上模和下模；其中：

1）上模：包括上模连接板、加热块、冲头、四根上模加热棒、上模热电偶和脱模螺母；上模连接板下端与加热块上端同轴相连；加热块四个盲孔中分别布置有一个圆筒形上模加热棒；靠近上模连接板处的加热块径向孔中安装用于测温的上模热电偶；加热块下端与冲头同轴相连；脱模螺母与加热块下端相连；冲头端面露出脱模螺母，冲头下端面加工有微孔阵列；

2）下模：包括成形腔体、下模热电偶、四根下模加热棒、支撑腔体和顶杆；成形腔体中心开有成形腔，成形腔上部为圆形凹槽，成形腔下部为倒圆台形凹槽；在倒圆台形凹槽侧面的成形腔体中有上下错开的四个孔，四个孔中分别布置有一个圆筒形下模加热棒；成形腔体径向孔中安装用于测温的下模热电偶；支撑腔体为中空结构，中心孔中放置顶杆；支撑腔体下部两侧加工有通槽；顶杆上段为倒圆台，倒圆台尺寸与成形腔体下部倒圆台形凹槽一致；顶杆下段为圆柱体结构，位于支撑腔体通槽位置的顶杆开有径向通孔；成形腔体与支撑腔体相连。

所述冲头下端面的微孔阵列为具有相同的孔深和中心距的阵列圆孔，微孔阵列为圆形、方形或三角。

所述脱模螺母四周均布削平和开有沉孔。

本发明具有的有益效果是：

（1）本发明上下模均带有自动脱模机构，零件粘于上模或粘于下模均可实现脱模，解决了加工过程中无法脱模的问题；

（2）模具采用分体式结构，用于成形零件的冲头单独制造。只需通过改变冲头结构（无需改变其余部件结构、尺寸），即可实现不同结构尺寸零件的成形，有效地降低模具设计与制造成本，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明的结构装配原理图。

图2是本发明冲头仰视图。

图3是本发明脱模螺母俯视图。

图4是本发明成形腔体主视图。

图5是本发明成形腔体三维实体图。

    图中：1.上模连接板，2.螺钉，3.螺钉，4.上模加热棒，5.加热块，6.脱模螺母，7.冲头，8.成形腔体，9.上模热电偶，10.下模加热棒，11.支撑腔体，12.顶杆，13.螺钉，14.下模热电偶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明包括上模和下模；其中：

1）上模：包括上模连接板1、加热块5、冲头7、四根上模加热棒4、上模热电偶14和脱模螺母6；上模连接板1下端与加热块5上端用螺钉2同轴相连；加热块5径向均布的四个盲孔中分别布置有一个圆筒形上模加热棒4，上模加热棒4也可以切向均布；靠近上模连接板1处的加热块5径向孔中安装用于测温的上模热电偶14；加热块5下端与冲头7同轴相连；脱模螺母6与加热块5下端通过螺纹相连；冲头7端面露出脱模螺母6，冲头7下端面加工有微孔阵列；上模连接板1、加热块5和冲头7用螺钉3同轴相连。

2）下模：包括成形腔体8、下模热电偶9、四根下模加热棒10、支撑腔体11和顶杆12；如图4、图5所示，成形腔体8中心开有成形腔，成形腔上部为圆形凹槽，成形腔下部为倒圆台形凹槽；在倒圆台形凹槽侧面的成形腔体8中有上下错开的四个孔，以避免四个孔发生干涉，四个孔中分别布置有一个圆筒形下模加热棒10，下模加热棒10可以布置于径向或者切向，图4、图5中为切向布置；成形腔体8径向孔中安装用于测温的下模热电偶9，下模热电偶9与下模加热棒10安装在同一层面或不同层面；支撑腔体11为中空结构，中心孔中放置顶杆12；支撑腔体11下部两侧加工有通槽；顶杆12上段为倒圆台，倒圆台尺寸与成形腔体8下部倒圆台形凹槽一致；顶杆12下段为圆柱体结构，位于支撑腔体11通槽位置的顶杆12开有径向通孔；成形腔体8与支撑腔体11用螺钉13同轴相连。

如图2所示，所述冲头7下端面的微孔阵列为具有相同的孔深和中心距的阵列圆孔，微孔阵列为圆形、方形或三角。根据不同的规格要求，可以更换相应的冲头7，降低了耗材，减少了加工时间。

如图3所示，所述脱模螺母6四周均布削平和开有沉孔，便于用不同板手松开脱模螺母6；成形完成后，试样表面贴着脱模螺母6的下表面，此时，松开脱模螺母6，脱模螺母6往下挤推试样，达到脱模目的。

所述支撑腔体11和压力机台面通过螺钉连接在一起。

所述的带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置采用不同的材料制造，上模连接板1、支撑腔体11采用45^#钢，其余采用H13模具钢，降低制造难度与成本。

本发明实施过程的步骤如下：

（1）如图1所示，先利用上模加热棒4和下模加热棒10对模具进行加热，并且在加热的过程中，使用上模热电偶14和下模热电偶9分别测量上模和下模的温度。同时，将加热棒和热电偶与多通道温控仪连接在一起，预先设定加工所需的控制参数，实时检测和控制上模和下模的温度，获得合适的微触变成形温度条件。

（2）如图1所示，试样通过电磁感应加热装置加热到半固态加热温度后，放在顶杆12上表面。

（3）当上模和下模加热到预设温度时，此时试样也加热到半固态温度，将试样放在顶杆12上表面。启动压力机，由程序控制的压力机开始通过上模和下模对试样进行半固态微触变成形加工。

（4）加工成形后，停止对上模和下模的加热，且使压力机保压一段时间。

（5）升起压力机时，用一个小铁棒穿过顶杆12上的通孔向下压，使试样下表面与顶杆12上表面脱离；升起压力机后，试样上表面的外圈部分贴着脱模螺母6下表面，旋转脱模螺母6，脱模螺母6往下运动，对试样往下挤推，起到脱模作用。

（6）重复以上步骤1~ 5，可以实现连续加工。

（7）需要说明的是，如果需要加工不同形状和尺寸的工件，只需要更换相应规格的冲头7即可。这样可以实现该装置的重复使用，降低了生产成本。

Claims (3)

1.一种带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置，其特征在于：包括上模和下模；其中：

1）上模：包括上模连接板（1）、加热块（5）、冲头（7）、四根上模加热棒（4）、上模热电偶（14）和脱模螺母（6）；上模连接板（1）下端与加热块（5）上端同轴相连；加热块（5）四个盲孔中分别布置有一个圆筒形上模加热棒（4）；靠近上模连接板（1）处的加热块（5）径向孔中安装用于测温的上模热电偶（14）；加热块（5）下端与冲头（7）同轴相连；脱模螺母（6）与加热块（5）下端相连；冲头（7）端面露出脱模螺母（6），冲头（7）下端面加工有微孔阵列；

2）下模：包括成形腔体（8）、下模热电偶（9）、四根下模加热棒（10）、支撑腔体（11）和顶杆（12）；成形腔体（8）中心开有成形腔，成形腔上部为圆形凹槽，成形腔下部为倒圆台形凹槽；在倒圆台形凹槽侧面的成形腔体（8）中有上下错开的四个孔，四个孔中分别布置有一个圆筒形下模加热棒（10）；成形腔体（8）径向孔中安装用于测温的下模热电偶（9）；支撑腔体（11）为中空结构，中心孔中放置顶杆（12）；支撑腔体（11）下部两侧加工有通槽；顶杆（12）上段为倒圆台，倒圆台尺寸与成形腔体（8）下部倒圆台形凹槽一致；顶杆（12）下段为圆柱体结构，位于支撑腔体（11）通槽位置的顶杆（12）开有径向通孔；成形腔体（8）与支撑腔体（11）相连。

2.根据权利要求1所述的一种带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置，其特征在于：所述冲头（7）下端面的微孔阵列为具有相同的孔深和中心距的阵列圆孔，微孔阵列为圆形、方形或三角。

3.根据权利要求1所述的一种带上下脱模机构的分体式半固态金属微触变成形装置，其特征在于：所述脱模螺母（6）四周均布削平和开有沉孔。

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