CN103128211A - 一种闭塞内挤压成形装置及成形工艺 - Google Patents

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王平
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Abstract

本发明公开了一种闭塞内挤压成形装置及成形工艺,该装置包括在上下方向互相对向地配置的上凹模与下凹模;和与上凹模、上液压缸的活塞连为一体的成形上冲头以及与下凹模、下液压缸连为一体的成形下冲头;所述成形上冲头区分为上冲头心和上冲头,所述成形下冲头区分为下冲头心和下冲头。本发明能够提高闭塞锻造零件的材料利用率;并且使闭塞锻造在锻造复杂难成形零件外形的同时成形部份内孔部分。

Description

一种闭塞内挤压成形装置及成形工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及锻造设备领域,尤其涉及一种闭塞内挤压成形装置及工艺。
背景技术
[0002] 闭塞锻造,是精密锻造工艺技术的一种,其是指在封闭的型腔内,通过两个以上模具或冲头的单向或对向运动,挤压金属充满型腔,从而得到无飞边的近净尺寸精锻件的锻造工艺技术。所述的封闭型腔,一般是由上模和下模合模而成。与普通的闭式模锻不同,闭塞锻造需要除压机滑块提供的运动和压力之外额外的动作和工作压力,以满足上下模合模时所需要的合模力。
[0003] 闭塞锻造基本原理:成形模具由上、下2个可分凹模组成;在模具分开状态放入经过初步计算的适当体积的毛坯;上模在闭塞力的作用下闭合;下冲头由下向上挤入封闭的模腔,模腔内的毛坯材料在冲头的挤压和模腔的约束作用下变形并充满模腔,最终得到一个形状和尺寸与模腔高度符合的无飞边的精密毛坯;上模回程;上退料器打料,将锻件退出凹模。
[0004] 闭塞锻造可以在一次变形中获得较大的变形量和复杂的型面,因此特别适合复杂零件的生产。以汽车行业中的精锻零件如变速箱齿轮、星形套、三销轴等,如果采用开式模锻的工艺生产,则材料利用率较低,后续机加工量大,生产成本高。采用闭塞锻造技术生产上述精密锻件,能够省去绝大部分切削加工,使得成本大幅度降低。因其上述特点,近年来在汽车、航天航空等行业零部件制造中的发展十分迅速。
[0005] 以往的闭塞锻造工艺及装置查专利号为CN1138504A闭塞锻造装置及由华中科技大学夏巨谌编著的《典型零件精密成形》中闭塞模锻机构如图3与图4所示,传统的闭塞锻造成形上冲头2与成形下冲头7直径与毛坯直径D相近,图1中毛坯段长h大于锻件段长hl,此工艺及装置虽可以成形困难零件的外形,但由于上冲头2与下冲头7即需挤压还需退料,所以凸台较短,成形零件心部材料较厚,原材料消耗较多,且内孔也无法成形,会增加后续切削加工余量。
发明内容
[0006] 鉴于上述现有技术存在的问题,提出了本发明。
[0007] 本发明要解决的技术问题是,提供一种闭塞锻造的成形装置以使得锻件复杂外形成形的同时,使锻件内孔也达到近净成形,提高材料利用率,减少内孔的后续切削加工余量。
[0008] 为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种闭塞内挤压成形装置,包括
[0009] 在上下方向互相对向地配置的上凹模与下凹模;和
[0010] 与上凹模、上液压缸的活塞连为一体的成形上冲头以及与下凹模、下液压缸连为一体的成形下冲头;[0011] 所述成形上冲头区分为上冲头心和上冲头,所述成形下冲头区分为下冲头心和下冲头。
[0012] 作为本发明所述成形装置的一种优选方案,其中:所述闭塞内挤压成形装置还包括上压力机构,所述上压力机构包括上压板、上填块和上压力块,所述上压力块设置于所述上填块的上部。
[0013] 作为本发明所述成形装置的一种优选方案,其中:所述上压力机构还包括上退料销。
[0014] 作为本发明所述成形装置的一种优选方案,其中:所述上冲头心穿过所述上填块与所述上压力块相抵触,所述上冲头心能够随着所述上压力块的移动而同向移动。
[0015] 作为本发明所述成形装置的一种优选方案,其中:所述闭塞内挤压成形装置还包括下压力机构,所述下压力机构包括下压板、下填块和下压力块,所述下压力块设置于所述下填块的下部。
[0016] 作为本发明所述成形装置的一种优选方案,其中:所述下压力机构还包括下退料销。
[0017] 作为本发明所述成形装置的一种优选方案,其中:所述下冲头心穿过所述下填块与所述下压力块相抵触,所述下冲头心能够随着所述下压力块的移动而同向移动。
[0018] 本发明要解决的另一技术问题是,如何解决现有闭塞锻造工艺中原材料消耗过多及内孔无法成形的问题。
[0019] 为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:
[0020] 一种使用闭塞内挤压成形装置的成形工艺,其特征在于:
[0021] 该成形工艺按照如下步骤完成的:
[0022] 步骤一:将所述上压力机构、上液压缸以及上冲头心固定于压力机滑块下部,并将所述下压力机构、下液压缸以及下冲头心固定于压力机工作台上;
[0023] 步骤二:通过液压泵和蓄势器供给的压力油分别使所述上凹模、上冲头处于下限位置,使所述下凹模、下冲头以及中间板处于上限位置,将坯料置于下凹模与下冲头、下冲头心所形成的下模模膛中;
[0024] 步骤三:驱动压力机滑块带动所述上凹模、上冲头心和上冲头下行,当上凹模同下凹模接触时形成整体凹模模膛时,滑块继续下行,迫使坯料产生塑性变形充满凹模膛而成所需锻件;
[0025] 步骤四:驱动压力机滑块上行,带动所述上凹模、下凹模恢复到上限位置,此时压力机上打料机构推动退料销下行,退料销推动上冲头,使锻件与模膛分离。
[0026] 采用本发明所述技术方案,具有如下有益技术效果:
[0027] (I)闭塞内挤成形使闭塞成形锻件外形的同时成形了内孔;
[0028] (2)闭塞内挤压成形使坯料段长与锻件段长相近,外形由未产生相对移动,只有坯料心部挤压产生塑性变形,使锻件外形减少磨擦产生的缺陷,使锻件质量得到提高;
[0029] (3)由于闭塞内挤压成形为挤压内孔分流成形外形,成形冲头面积相对小,更易于控制压力机滑块行程,能够防止坯料充填过满造成模具损坏;
[0030] (4)提高了闭塞锻造零件的材料利用率,使闭塞锻造在锻造复杂难成形零件外形的同时成形部份内孔部分。附图说明
[0031] 图1是本发明所述闭塞内挤压成形装置结构示意图。
[0032] 图2是使用本发明所述闭塞内挤压成形装置锻造成形所用坯料示意图。
[0033] 图3是使用本发明所述闭塞内挤压成形装置锻造成形锻件主视示意图。
[0034] 图4是使用本发明所述闭塞内挤压成形装置锻造成形锻件俯视示意图。
[0035] 图5是现有技术闭塞锻造装置结构示意图。
[0036] 图6是使用现有技术锻造成形所用坯料示意图。
[0037] 图7是使用现有技术锻造成形锻件主视示意图。
[0038] 图8是使用现有技术锻造成形锻件俯视示意图。
具体实施方式
[0039] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0040] 图中,上液压缸1、成形上冲头2、上冲头心21、上冲头22、上凹模3、速比机构4、下凹模5、中间板6、成形下冲头7、下冲头心71、下冲头72、下液压缸8、下压力机构9、下压板91、下填块92、下压力块93、下退料销94、上压力机构10、上压板101、上填块102、上压力块103、上退料销104。
[0041] 如图1所示,在该实施例中,闭塞内挤压成形装置,将现有闭塞装置的成形上冲头2与成形下冲头7都设置为分体结构,具体为:将成形上冲头2区为上冲头心21与上冲头22,将成形下冲头7区为下冲头心71与下冲头72。
[0042] 如此,上冲头心21与下冲头心71在闭塞成形时作为挤压冲头,上冲头22在闭塞成形时作为上凹模3的一部分,起到封闭材料的作用,在退料时上冲头22与下冲头72起到退料作用。
[0043] 在本实施例中,上液压缸1、压板101、填块102、压力块103、退料销104、上冲头心21固定在压力机滑块下面,下液压缸8、压板91、填块92、压力块93、退料销94、上冲头心71固定在压力机工作台上,上凹模3、上冲头22与上液缸I的活塞连为一体,下凹模5、下冲头72与下液压缸8连为一体,中间板6与下凹模5、下冲头72连为一体,速比机构4通过铰链座上、下底板铰接,并与中间板6相接触。
[0044] 如图1〜图4所示,挤压前,当上液压缸1、上冲头心21、上冲头22、压板101、填块102、压力块103、退料销104、上凹模3随压力机滑块处于上死点位置时,通过液压泵和蓄势器供给的压力油分别使上凹模3、上冲头22处于下限位置,使下凹模5、下冲头72、中间板6处于上限位置,此时,将坯料置于下凹模5与下冲头72、下冲头心71所形成的下模模膛中。
[0045] 挤压中,压力机滑块带动上凹模3、上冲头心21,上冲头22下行,当上凹模3同下凹模5接触时形成整体凹模模膛,滑块继续下行时,上凹模3、上冲头22、下凹模5、下冲头72处于相对静止状态,而上冲头心21、下冲头心71产生对向移动,迫使坯料产生塑性变形充满凹模膛而成所需锻件,其合模压紧力是通过上、下液压缸的背压油产生,其压力大小通过排油管道上溢流阀调节;同时由于此挤压为上冲头心21与下冲头心71挤压内孔使材料产生塑性变形,挤压变形面积较小,可以增加压力机滑块的调节量,使锻件外形易于控制,防止坯料过度充满模膛而损坯模具。
[0046] 挤压后,压力机滑块上行,带动上下凹模恢复到上限位置,此时压力机上打料机构推动退料销104下行,退料销104推动上冲头22,由于上冲头心21被压板101、填块102、压力块103固定,所以上冲头22推动成形锻件退出上冲头心21与上凹模3,使锻件与模膛分离。如锻件留在下模膛中原理亦然。
[0047] 综上所述,本发明闭塞内挤压成形装置,在闭塞内挤成形使闭塞成形锻件外形的同时成形了内孔,并且闭塞内挤压成形使坯料段长与锻件段长相近,外形由未产生相对移动,只有坯料心部挤压产生塑性变形,使锻件外形减少磨擦产生的缺陷,使锻件质量得到提高。由于闭塞内挤压成形为挤压内孔分流成形外形,成形冲头面积相对小,更易于控制压力机滑块行程,可以防止坯料充填过满造成模具损坏。
[0048] 应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种闭塞内挤压成形装置,包括 在上下方向互相对向地配置的上凹模(3)与下凹模(5);和 与上凹模(3)、上液压缸(I)的活塞连为一体的成形上冲头(2)以及与下凹模(5)、下液压缸(8)连为一体的成形下冲头(7); 其特征在于: 所述成形上冲头(2)区分为上冲头心(21)和上冲头(22),所述成形下冲头(7)区分为下冲头心(71)和下冲头(72)。
2.如权利要求1所述的闭塞内挤压成形装置,其特征在于:所述闭塞内挤压成形装置还包括上压力机构(10),所述上压力机构(10)包括上压板(101)、上填块(102)和上压力块(103),所述上压力块(103)设置于所述上填块(102)的上部。
3.如权利要求1或2所述的闭塞内挤压成形装置,其特征在于:所述上压力机构(10)还包括上退料销(104)。
4.如权利要求2所述的闭塞内挤压成形装置,其特征在于:所述上冲头心(21)穿过所述上填块(102)与所述上压力块(103)相抵触,所述上冲头心(21)能够随着所述上压力块(103)的移动而同向移动。
5.如权利要求1所述的闭塞内挤压成形装置,其特征在于:所述闭塞内挤压成形装置还包括下压力机构(9),所述下压力机构(9)包括下压板(91)、下填块(92)和下压力块(93),所述下压力块(93)设置于所述下填块(92)的下部。
6.如权利要求1或5所述的闭塞内挤压成形装置,其特征在于:所述下压力机构(9)还包括下退料销(94)。
7.如权利要求5所述的闭塞内挤压成形装置,其特征在于:所述下冲头心(71)穿过所述下填块(92)与所述下压力块(93)相抵触,所述下冲头心(71)能够随着所述下压力块(93)的移动而同向移动。
8.一种使用如权利要求1所述装置的成形工艺,其特征在于: 该成形工艺按照如下步骤完成的: 步骤一:将所述上压力机构(9)、上液压缸(I)以及上冲头心(21)固定于压力机滑块下部,并将所述下压力机构(9)、下液压缸(8)以及下冲头心(71)固定于压力机工作台上; 步骤二:通过液压泵和蓄势器供给的压力油分别使所述上凹模(3)、上冲头(22)处于下限位置,使所述下凹模(5)、下冲头(72)以及中间板(6)处于上限位置,将坯料置于下凹模(5)与下冲头(72)、下冲头心(71)所形成的下模模膛中; 步骤三:驱动压力机滑块带动所述上凹模(3)、上冲头心(21)和上冲头(22)下行,当上凹模(3)同下凹模(5)接触时形成整体凹模模膛时,滑块继续下行,迫使坯料产生塑性变形充满凹模膛而成所需锻件; 步骤四:驱动压力机滑块上行,带动所述上凹模(3)、下凹模(5)恢复到上限位置,此时压力机上打料机构推动上退料销(104)下行,上退料销(104)推动上冲头(22),使锻件与模膛分离。
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