CN102728760B - 铝合金转子成形模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金转子成形模具及方法，属于有色金属加工领域。该模具包括上模板、上模、齿形模、下模、下模板和顶出杆，其中上模为筒形结构，齿形模上设有一个或多个齿，齿形模与上模分开或者固定连接，坯料放置在下模的载料台上，齿形模随上模和顶出杆的运动而在下模上滑动，齿形模与下模组成的型腔等同于转子零件外形轮廓。采用该方法及模具，可以触变锻造出常规铸造、锻造、挤压及机械加工无法加工出的高性能、低成本的空压机转子，同时脱模容易，降低了零件加工难度，提高了模具寿命和材料利用率。

Description

铝合金转子成形模具及方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金转子成形模具及方法，属于有色金属加工领域。

背景技术

目前，铝合金以其具有低密度高强度的优点，越来越多的在汽车工业中应用。在铝合金压缩机上，也在不断采用新材料和新技术，实现压缩机的轻量化和高效率。旋叶式汽车空调压缩机是在传统的转子与气缸偏心放置的滑片压缩机基础上发展起来的一种新机型，它具有结构简单、体积小、重量轻、启动力矩小、运转平稳等特点，是斜盘式汽车空调压缩机的新一代替代产品。用作转子的材料具有轻质高强高耐磨的特点，但由于转子中安装旋片的直槽结构具有较大长宽比，而且直槽深度很深，尺寸精度高，如果采用常规锻造或挤压成形方法，直槽部位模具无法承受变形所需的压力，因此目前这类型转子通常采用压力铸造或机械加工方法制备，但前者不仅存在大量铸造缺陷而且尺寸精度很难满足要求，需要后续机械加工保证，性能差、成品率低；而后者对于这种复杂、精密零件的加工，加工效率很低，材料损耗严重；因此，上述两种方法都不能同时满足转子的高性能、低成本的制造要求。

发明内容

本发明针对高性能转子加工过程中，采用常规压力铸造或机械加工方法难以满足高性能、低成本要求的问题，提出了一种利用半固态金属触变特性的模具及成形方法，采用本发明的模具及成形方法，可以直接制备出精密度和性能满足要求的成形件，并且锻造成形件后能够顺利脱模。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种铝合金转子成形模具，适合铝合金转子触变锻造成形，模具包括上模板、上模、齿形模、下模、下模板和顶出杆，其中上模为筒形结构，齿形模上设有一个或多个齿，齿形模与上模分开或者固定连接，坯料放置在下模的载料台上，齿形模随上模和顶出杆的运动而在下模上滑动，齿形模与下模组成的型腔等同于转子零件外形轮廓。

所述上模固定在上模板上，上模内径大于下模外径，上模内径小于齿形模外径。

所述下模为圆柱结构，下模固定在下模板上，下模内包含有转子型腔、滑槽和载料台等结构。

所述下模上(侧面)设置滑槽，齿形模套在下模上能够沿滑槽自由滑动。

所述齿形模中的齿形横截面投影的形状等同于转子中直槽横截面的形状。

所述下模中部的载料台上设有与齿形模中的齿形相同的分布(位置)和数量的开槽，并且开槽尺寸大于齿形的尺寸，齿形模的齿形能顺利从开槽中穿过。

所述载料台设置于下模的中部，所述载料台与下模板之间的高度大于齿形模的高度。

所述下模板上设置有顶出孔，顶出杆安放在顶出孔内。

本发明铝合金转子成形方法，包括以下步骤：

(a)将一定规格尺寸的铝合金坯料预热至合金固相线温度以上，得到铝合金半固态坯料；

(b)半固态坯料放置在下模的载料台上，齿形模安装在下模滑槽内；

(c)上模下压使齿形模沿下模滑槽运动，齿形从半固态坯料上部切入，直至将坯料完全切穿，并从下模的载料台的开槽中穿出；

(d)在齿形模的运动(切割)过程中，铝合金半固态坯料在由齿形模和下模形成的型腔内形成转子外形轮廓；

(e)齿形模完全从载料台开槽穿出后，齿形模与成形件分离，随后上模上升，顶出杆依次将成形件和齿形模顶出。

采用本方法和模具制备铝合金转子，可以直接锻造出外形尺寸符合转子要求的成形件，尤其是能够直接制造出转子中安装旋片的横截面复杂的直槽结构，解决了用常规压力铸造或机械加工方法难以直接成形高性能、低成本铝合金转子的问题，该发明对锻压设备的吨位要求低，模具损耗小，成形件与模具分离容易，获得的成形件尺寸精度高，力学性能与同种材料热锻件相当。该方法具有操作方便，加工效率高，模具寿命长，材料利用率高的特点，并可推广应用到其它具有复杂横截面的直槽结构零件的直接成形加工中。

本发明锻造过程中，将铝合金坯料加热到半固态，然后放置在下模载料台上，依靠齿形模对坯料的切割运动得到成形件。采用该方法及模具，可以触变锻造出常规铸造、锻造、挤压及机械加工无法加工出的高性能、低成本的空压机转子，同时脱模容易，降低了零件加工难度，提高了模具寿命和材料利用率。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1为本发明模具结构示意图。

图2为图1中齿形模横截面投影示意图。

图3为图1中下模横截面投影示意图。

主要附图标记说明

1    上模板                      6    顶出杆

2    上模                        7    齿形

3    齿形模                      8    载料台

4    下模                        9    (载料台)开槽

5    下模板                     10    滑槽

具体实施方式

如图1所示，本发明模具由上模板1，上模2，齿形模3，下模4，下模板5，顶出杆6组成，其中上模2为筒形结构，齿形模3上有一个或多个齿形7，本实施例中齿形模3上有5个齿形7，齿形模3与上模2可以分开或者固定连接。坯料放置在下模4中部的载料台8上，齿形模3随上模2和顶出杆6的运动而在下模4上滑动，齿形模3与下模4组成的型腔等同于转子零件外形轮廓。

上模2固定在上模板1上，上模2内径大于下模4外径，上模2内径小于齿形模3外径。下模4为圆柱形结构，下模4固定在下模板5上，下模4内包含有转子型腔、滑槽10和载料台8等结构。

下模4的侧面设置滑槽10，齿形模3套在下模4上能够沿滑槽10自由滑动。齿形模3中的齿形横截面投影的形状等同于转子中直槽横截面的形状。下模4中部的载料台8上加工有与齿形7相同的位置和数量的开槽9，并且开槽9的尺寸大于齿形7的尺寸，齿形7能顺利从开槽9中穿过。载料台8设置于下模4的中部，下模4中部的载料台8与下模板5之间的高度大于齿形模3的高度。下模板5上有顶出孔，顶出杆6安放在顶出孔内。

具体实施过程中，首先将准备成形的铝合金坯料采用电阻加热或感应加热至合金的固相线温度上，得到铝合金半固态坯料，然后将坯料转移至下模4的载料台8上，之后将齿行模3安装在下模4的滑槽10内，圆筒状的上模2下压，使齿形模3沿滑槽10向下运动，齿形模3上的齿形7逐渐切入半固态坯料内，坯料在由齿形模3和下模4组成的型腔内成形为所需要的转子，转子成形后齿形模3继续在上模2的压力下向下运动直至将坯料完全切穿，并从载料台8的开槽9中穿出，在齿形模3的运动(切割)过程中，坯料在由齿形模3和下模4组成的型腔内形成转子外形轮廓；当整个齿形模3的齿形7都从载料台8穿出后，成形件与齿形模3完全分离，随后上模2上升，顶出杆6往上运动，依次序将得到的成形件及齿形模3从下模4中顶出。顶出杆6退回后开始成形下一个零件。

Claims (8)

1.一种铝合金转子成形模具，其特征在于：包括上模板、上模、齿形模、下模、下模板和顶出杆，其中上模为筒形结构，齿形模上设有一个或多个齿，齿形模与上模分开或者固定连接，坯料放置在下模的载料台上，齿形模随上模和顶出杆的运动而在下模上滑动，齿形模与下模组成的型腔等同于转子零件外形轮廓，所述上模固定在上模板上，上模内径大于下模外径，上模内径小于齿形模外径。

2.根据权利要求1所述的铝合金转子成形模具，其特征在于：所述下模为圆柱结构，下模固定在下模板上，下模内包含有转子型腔和载料台。

3.根据权利要求1所述的铝合金转子成形模具，其特征在于：所述下模上设置滑槽，齿形模套在下模上能够沿滑槽自由滑动。

4.根据权利要求1所述的铝合金转子成形模具，其特征在于：所述齿形模中的齿形横截面投影的形状等同于转子中直槽横截面的形状。

5.根据权利要求1所述的铝合金转子成形模具，其特征在于：所述的载料台上设有与齿形模中的齿形相同的位置和数量的开槽，并且开槽尺寸大于齿形的尺寸。

6.根据权利要求2所述的铝合金转子成形模具，其特征在于：所述载料台设置于下模的中部，所述载料台与下模板之间的高度大于齿形模的高度。

7.根据权利要求1所述的铝合金转子成形模具，其特征在于：所述下模板上设置顶出孔，顶出杆安放在顶出孔内。

8.一种铝合金转子成形方法，包括以下步骤：

(a)将铝合金坯料预热至合金固相线温度以上，得到铝合金半固态坯料；

(b)半固态坯料放置在下模的载料台上，齿形模安装在下模滑槽内；

(c)上模下压使齿形模沿下模滑槽运动，齿形从半固态坯料上部切入，直至将坯料完全切穿，并从下模载料台的开槽中穿出；

(d)在齿形模的运动过程中，铝合金半固态坯料在由齿形模和下模形成的型腔内形成转子外形轮廓；

(e)齿形模完全从载料台开槽穿出后，齿形模与成形件分离，随后上模上升，顶出杆依次将成形件和齿形模顶出。