CN103212693B - 新型溶汤锻造机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型溶汤锻造机，用于生产汽车高强度铝合金轮毂，包括本体立柱，所述本体立柱内部成型有腔体；安装有下部大油缸快速溶汤填充装置的下部本体，安装有边模加压锻造装置的中间本体；安装有上部模具高压加压锻造装置的上部本体、上部模具和边模固定装置。本发明新型溶汤锻造机结构简单，锻造时锁模稳定，锻件性能好。

Description

新型溶汤锻造机

技术领域

本发明涉及一种锻造机，特别涉及一种新型溶汤锻造机。

背景技术

现今用于汽车的铝合金轮毂主要是由重力铸造、低压铸造方式来生产，还有一部分是用溶汤锻造方式生产，但是所用的铝合金材质都是Al-Si（铸造材质A356）。还有一部分高端轮毂是把Al6061棒材加热后，用传统锻造方式生产。利用重力铸造方式和低压铸造方式是不能生产出高强度铝合金轮毂，使用Al6061棒材加热后锻造的传统锻造方式是有设备投资巨大和需要的附属设备投资高的缺点和轮毂的模样不能精确的生产出来的缺点，轮辐有花样的轮毂是不能直接生产，而是锻出坯料后利用加工中心加工花样，从而造成生产成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用低压把铝合金溶汤填充到封闭的模具里，在铝合金溶汤冷却的过程中对产品施以分段的、持续的压力，利用机械装置把模具坚固的合在一起，在铝合金溶汤填充到模具并高压加压过程中防止模具的移动和脱模，防止铝合金溶汤喷出模具外部的一种新型溶汤锻造机。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：新型溶汤锻造机，用于生产汽车高强度铝合金轮毂，包括本体立柱、中间本体、上部本体和下部本体，所述本体立柱内部成型有腔体；所述下部本体固定安装在所述本体立柱腔体底部，所述下部本体顶部设有下部模具和边模，所述下部模具底部设有盛装铝合金溶汤的料筒、及将所述料筒内的铝合金溶汤从所述下部模具底面上的通孔输送到所述下部模具腔体的下部大油缸快速溶汤填充装置；所述中间本体可上下滑动的安装在所述本体立柱腔体内，所述中间本体底部设有可与所述下部模具、边模配合形成密封模腔的上部模具，所述中间本体上设有可对所述边模加压的边模加压锻造装置；所述上部本体固定安装在所述本体立柱顶部，所述上部本体连接所述中间本体并驱动其上下移动，所述上部本体上设有可对所述上部模具加压的上部模具高压加压锻造装置；所述上部本体、中间本体、下部本体上设有可防止锻造加压时所述中间本体上升的上部模具和边模固定装置。

进一步的，还包括可以把铝合金溶汤从保温炉中舀出并倒进所述料筒的机械手。

进一步的，所述料筒可左右摆动。

进一步的，所述下部大油缸快速溶汤填充装置包括固定在所述下部本体底部的料筒上下油缸和下部大油缸，所述料筒上下油缸输出端连接所述料筒并能驱动所述料筒上下移动，所述下部大油缸的下部大油缸活塞杆连接所述料筒料筒活塞并驱动所述料筒活塞上下移动，所述下部大油缸活塞上下部油路之间设有可实现连接或封堵的单向阀。

进一步的，所述边模加压锻造装置包括安装在所述中间本体上并能上下活动压住所述边模的加压环、安装在所述加压环上端的加压环锁块支柱，安装在所述中间本体侧壁且能锁住所述加压环锁块支柱的加压环锁块油缸。

进一步的，所述上部模具高压加压锻造装置包括上部大油缸、上部加压油缸和上部单向阀，所述上部大油缸输出端连接所述上部模具，所述上部加压油缸安装在所述上部大油缸上方，所述上部加压油缸输出轴可伸入到上部大油缸内部，所述上部单向阀连通所述上部大油缸后腔，防止当所述上部加压油缸输出轴伸入到所述上部大油缸内部时造成液压油回流。

进一步的，所述上部模具和边模固定装置包括中间本体锁块板、由中间本体锁块油缸驱动的中间本体锁块、中间本体锁块支柱、由上部锁块油缸驱动的上部锁块，所述中间本体锁块板固定安装在所述中间本体侧壁，所述中间本体锁块油缸固定安装在所述下部本体上且当所述中间本体锁块板下降至最低位置时能驱动所述中间本体锁块前进并锁住所述中间本体锁块板防止其向上移动；所述中间本体锁块支柱固定安装在所述中间本体顶部，所述上部锁块油缸固定安装在所述上部本体上且运动方向与所述中间本体的运动方向垂直，所述上部锁块可抵住所述中间本体锁块支柱上端面防止其在锻造时向上运动。

进一步的，所述上部锁块与所述中间本体锁块支柱的接触面为斜面。

溶汤锻造工艺中实现把铝合金溶汤快速的填充到已经合好的模具里，并利用下部大油缸进行第一次加压。铝合金溶汤填充完毕后持续高压的补充铝合金溶汤冷却过程中出现的体积变化，为了防止因体积变化引起的铝合金轮毂的废品现象，产品冷却过程中进行下部大油缸的第2次加压、中体油缸的第3次加压和加压环的第4次加压，此过程中还需要防止模具移动，当铝合金轮毂处于半固态状态时进行对整个铝合金盘面的第5次加压。本发明把铝合金溶汤低压填充到模具里，经过5次高压加压，生产汽车用铝合金轮毂的溶汤锻造机的新技术。上部模具、下部模具和边模具合模之后，形成坚固的锁模状态，在铝合金溶汤填充和高压加压时，防止各模具出现脱模和移动，防止了铝合金溶汤的泄漏，生产出高品质的锻造产品。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：该新型溶汤锻造机，把铝合金溶汤盛在料筒里，为了尽量保持溶汤温度，快速的填充到封闭的模具里。为了顶住生产时受到的不同阶段的高压，防止模具的移动或变形，利用锁块装置固定。利用加压环锁块使加压环向下受力，加压环向下就会使边模往里缩，一方面防止边模张开，另一方面通过边模的缩力，向锻件施压。在上部大油缸密封的空间里塞上部加压油缸的轴，使上部大油缸内部压力急剧上升，通过上部锁块、中间本体支柱锁块、中间本体，和上部模具向锻件施压，对产品有好的锻造效果。此工艺消除锻造过程中由于铝合金溶汤从液态变为固态时发生的体积变化所带来的锻件的废品率，由于对锻件施以高压加压，使锻件的密度，屈服强度，拉伸强度，延伸率的机械性能得以提高。特别是利用其他工艺不能使用的Al-Mg-Si系合金（6000系列），Al-Zn-Mg系合金（7000系列），Al-Cu系合金（2000系列）等铝合金材料，利用本发明的溶汤锻造机也可以生产。

附图说明  

图1为本发明新型溶汤锻造机的结构示意图；

图2为本发明新型溶汤锻造机分模时的结构示意图；

图3为本发明新型溶汤锻造机合模时的结构示意图。

图中：1；中间本体上下油缸      2；上部加压油缸

3；上部单向阀                  4；上部本体

5；本体支柱                   6；中间本体支柱锁块

7；上部锁块                   8；上部锁块油缸

9；加压环上下油缸             10；加压环锁块油缸

11；加压环锁块支柱            12；中间本体

13；中间本体油缸              14；中间本体锁块板

15；加压环                    16；上部模具

17；下部模具                  18；边模

19；边模前后油缸              20；中间本体锁块油缸

21；中间本体锁块              22；下部本体

23；料筒                      24；下部大油缸活塞杆

25；料筒上下油缸              26；下部大油缸单向阀

27；下部大油缸                28；上部大油缸

29；料筒摆动油缸

具体实施方式  

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2和图3共同所示，本发明提供一种新型溶汤锻造机，用于生产汽车高强度铝合金轮毂，包括本体立柱5、中间本体12、上部本体4和下部本体22，本体立柱5内部成型有腔体；下部本体22固定安装在本体立柱5腔体底部，下部本体22顶部设有下部模具17和边模18，下部模具17底部设有盛装铝合金溶汤的料筒23、及将料筒23内的铝合金溶汤从下部模具17底面上的通孔输送到下部模具17腔体的下部大油缸快速溶汤填充装置；中间本体12可上下滑动的安装在本体立柱5腔体内，中间本体12底部设有可与下部模具17、边模18配合形成密封模腔的上部模具16，中间本体12上设有可对边模18加压的边模加压锻造装置；上部本体4固定安装在本体立柱5顶部，上部本体4连接中间本体12并驱动其上下移动，上部本体4上设有可对上部模具16加压的上部模具高压加压锻造装置；上部本体4、中间本体12、下部本体22上设有可防止锻造加压时中间本体22上升的上部模具和边模固定装置；还包括可以把铝合金溶汤从保温炉中舀出并倒进料筒23的机械手；料筒23可左右摆动。

以下是对下部大油缸快速溶汤填充装置的结构更为详细的说明：

下部大油缸快速溶汤填充装置包括固定在下部本体底部的料筒上下油缸25和下部大油缸27，料筒上下油缸25输出端连接料筒23并能驱动料筒23上下移动，下部大油缸27的下部大油缸活塞杆24连接料筒23料筒活塞并驱动料筒活塞24上下移动，下部大油缸27活塞上下部油路之间设有可实现连接或封堵的单向阀26。

以下是对边模加压锻造装置的结构更为详细的说明：

边模加压锻造装置包括安装在中间本体12上并能上下活动压住边模的加压环15、安装在加压环15上端的加压环锁块支柱11，安装在中间本体12侧壁且能锁住加压环锁块支柱11的加压环锁块油缸10。

以下是对上部模具高压加压锻造装置的结构更为详细的说明：

上部模具高压加压锻造装置包括上部大油缸28、上部加压油缸2和上部单向阀3，上部大油缸28输出端连接上部模具16，上部加压油缸2安装在上部大油缸28上方，上部加压油缸2输出轴可伸入到上部大油缸28内部，上部单向阀3连通上部大油缸后腔，防止当上部加压油缸2输出轴伸入到上部大油缸28内部时造成液压油回流。

以下是对上部模具和边模固定装置的结构更为详细的说明：

上部模具和边模固定装置包括中间本体锁块板14、由中间本体锁块油缸20驱动的中间本体锁块21、中间本体锁块支柱6、由上部锁块油缸驱动的上部锁块7，中间本体锁块板14固定安装在中间本体侧壁，中间本体锁块油缸20固定安装在下部本体上且当中间本体锁块板14下降至最低位置时能驱动中间本体锁块21前进并锁住中间本体锁块板14防止其向上移动；中间本体锁块支柱6固定安装在中间本体顶部，上部锁块油缸固定安装在上部本体上且运动方向与中间本体的运动方向垂直，上部锁块可抵住中间本体锁块支柱6上端面防止其在锻造时向上运动，上部锁块7与中间本体锁块支柱6的接触面为斜面。

以下是本发明各部件的作用：

中间有通孔的下部本体22；为了给下部模具17填充溶汤，预先保存溶汤的料筒23；把倾斜的料筒23向中心部摆动的料筒摆动油缸29；能让料筒23上升到下部模具17底面的料筒上下油缸25；安装在下部本体22下面，能让料筒23里的下部大油缸活塞杆24上升，把料筒23里的溶汤通过下部模具17内部的通孔填充到模具里的下部大油缸27；能控制下部大油缸27活塞上下油路接通与否，使下部大油缸快速上升的下部大油缸单向阀26；内部形成空间的本体立柱5；固定在本体立柱5内部，内部形成通孔，安装边模18和下部模具17的下部本体22；固定在本体立柱5上部内侧，安装上部大油缸28、上部加压油缸2、上部锁块7的上部本体4；利用安装在上部本体4上部的中间本体上下油缸1，在上部本体4和下部本体22中间上下活动，下部安装了上部模具16的中间本体12；在下部本体22内部通孔里上下活动，暂存铝合金溶汤的料筒23和下部大油缸活塞杆24；使料筒23和下部大油缸活塞杆24上下活动的油缸组成的第1次上升装置，即料筒上下油缸25；在料筒23和下部大油缸活塞杆24上升后第2次继续上升下部大油缸活塞杆24，把料筒23里的溶汤注入封闭的模具里并加压的下部大油缸27；安装在中间本体12的中间本体锁块板14和中间本体12下降后，与安装在下部本体22的中间本体锁块固定，利用中间本体锁块油缸20把安装了上部模具16的中间本体12固定的中间本体锁块21；中间本体12上部安装了中间本体支柱锁块6；上部本体4安装了上部锁块油缸8，由上部锁块油缸8前进后退控制上部锁块7活动，上部锁块7前进时和中间本体12上部的中间本体支柱锁块6的上斜面连接；安装了上部模具16和中间本体支柱锁块6的中间本体12在下降状态下，前进边模18形成合模后，安装在中间本体12的加压环15下降，把模具初步固定，之后利用上部锁块7和中间本体支柱锁块21固定中间本体12；加压环15上面安装了加压环锁块支柱11，中间本体12安装了加压环锁块油缸10，当加压环锁块油缸10前进时锁块和锁块支柱11斜面连接，导致加压环15向下受压、移动，进行第2次加压固定。之后利用搬运铝合金溶汤的机械手装置、料筒23、下部大油缸27等加压装置，分段施以高压生产铝合金轮毂。该料筒23、下部大油缸活塞杆24、下部大油缸27是利用关节可以摆动。

具有上述构造的本发明在把溶汤填充，凝固的过程中快速填充和保持模具锁模状态，并对锻件加压等方面有独特的先进性。由于安装在上部本体4的中间本体上下油缸1的动作，安装了上部模具16的中间本体12顺着支柱本体5下降，与下部模具17合模。下部模具17安装在下部本体22上部。之后边模具18前进并与上部模具16和下部模具17一起形成合模状态。随着上述步骤，安装在中间本体12上部的中间本体支柱锁块6一同下降，同时，安装在上部本体4的上部锁块油缸8的前进动作，使上部锁块7前进，并与中间本体支柱锁块6的上斜面固定，使中间本体支柱锁块6向下受压。这时安装在中间本体12上的加压环上下油缸9下降动作，使得加压环15下降。加压环15下降时带着中间本体锁块板14一起下降。中间本体锁块板14下降到最低位置后，中间本体锁块油缸20前进动作使中间本体支柱锁块21前进，锁块进入到中间本体锁块板14上的四方孔里压住中间本体锁块板14，使得锻造加压时中间本体12不会往上移动。加压环15下降时安装在加压环15上面的加压环锁块支柱11也下降，安装在中间本体12上的加压环锁块油缸10前进动作，使加压环锁块和加压环锁块支柱11的上斜面固定，加压环锁块支柱11向下受压。其作用是防止锻造时边模18受高压向外张开。

模具锁模完成后就可以填充铝合金溶汤，铝合金溶汤是利用机械手装置从铝合金溶汤保温炉中盛一定量倒进料筒。

本发明详细的工作过程如下：

把溶汤倒进料筒23后，料筒23摆动，料筒上下油缸25向上动作，使料筒23上面贴到下部模具17底面。此过程中料筒23上升时，下部大油缸单向阀26打开，使下部大油缸27活塞上下油路相通，料筒23把下部油缸活塞杆24拉到一定高度。当料筒23上面贴到下部模具17底面后，下部大油缸27开始上升动作，使下部油缸活塞杆24上升，把料筒23里的铝合金溶汤通过下部模具17内部的通孔填充到模具里。把铝合金溶汤填充到模具里的过程中，下部大油缸27向模具里的铝合金进行第1阶段加压。填充完毕后，下部大油缸单向阀26关闭，使下部大油缸27活塞上下油路断开，下部大油缸27活塞底部有效面积增大，对锻件进行比第1阶段加压大很多的第2阶段加压。第2阶段加压后过一定时间，使用安装在中间本体12内部的中间本体油缸13，使中间本体油缸13向下动作，油缸杆通过上部模具16内部的通孔进入到封闭的模具里，对锻件进行加压，这是第3阶段加压过程。第2阶段加压过程和第3阶段加压过程的作用是由于填充到模具里的溶汤在凝固过程中出现体积变化，所以利用第2阶段加压的下部大油缸27上升和第3阶段加压的中间本体油缸13下降，持续的给锻件补充缩小的量。

过一段时间后安装在中间本体12的加压环锁块油缸10高压前进动作，与加压环锁块支柱11上部斜面固定，使加压环锁块支柱11向下受压。与其连接的加压环15也向下受压，导致边模18向内紧缩，给锻件外表面施以第4阶段加压。

再过一段时间后安装在上部本体4上面的上部大油缸单向阀3关闭，使上部大油缸28内部封闭后，使用固定在上部本体4的上部加压油缸2的前进动作，使上部加压油缸2的油缸杆进入到上部大油缸28内部。在此过程中上部大油缸28内部压力急剧上升，上部大油缸28活塞也随之下降。上部大油缸28活塞下降，对于与之连接的上部本体4内的上部锁块7、安装在中间本体12上面的中间本体支柱锁块6、安装在中间本体12下部的上部模具16等部件向下受压。最终压力传递到锻件，使锻件受到强力锻压，使锻件的组织致密，机械性能优秀，这是第5阶段加压过程。

经过上述的5次加压过程，使铝合金溶汤从液态凝固到固态的过程中，持续的给锻件加压，消除了由于体积变化带来的针孔、疏松、裂纹等现象。锻件在高压受压状态下凝固，所以锻件的组织致密，机械性能优秀。

经过上述5次加压之后，锻件已经凝固成型，下一步需要从模具里取出，其过程如下；

下降下部大油缸活塞杆24，料筒上下油缸25进行下降动作，料筒23下降。之后中间本体锁块油缸20后退动作，使中间本体支柱锁块21和中间本体锁块板14分离。加压环锁块油缸10后退动作，使加压环锁块和加压环锁块支柱11分离。之后安装在上部本体4上部的上部大油缸单向阀3开启，上部加压油缸2后退动作，使上部加压油缸2活塞杆从上部大油缸28内部抽出来。之后由上部锁块油缸8的后退动作，上部锁块7和中间本体12上面的中间本体支柱锁块6分离。至此所有锁块装置全部解开。之后加压环15上升，边模18张开，中间本体12上升，锻件取出。

本发明一种新型溶汤锻造机，把铝合金溶汤盛在料筒里，为了尽量保持溶汤温度，快速的填充到封闭的模具里。为了顶住生产时受到的不同阶段的高压，防止模具的移动或变形，利用锁块装置固定。利用加压环锁块使加压环向下受力，加压环向下就会使边模往里缩，一方面防止边模张开，另一方面通过边模的缩力，向锻件施压。在上部大油缸密封的空间里塞上部加压油缸的轴，使上部大油缸内部压力急剧上升，通过上部锁块、中间本体支柱锁块、中间本体，和上部模具向锻件施压，对产品有好的锻造效果。此工艺消除锻造过程中由于铝合金溶汤从液态变为固态时发生的体积变化所带来的锻件的废品率，由于对锻件施以高压加压，使锻件的密度，屈服强度，拉伸强度，延伸率的机械性能得以提高。特别是利用其他工艺不能使用的Al-Mg-Si系合金（6000系列），Al-Zn-Mg系合金（7000系列），Al-Cu系合金（2000系列）等铝合金材料，利用本发明的溶汤锻造机也可以生产。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型溶汤锻造机，用于生产汽车高强度铝合金轮毂，其特征在于，包括

本体立柱，所述本体立柱内部成型有腔体；

下部本体，所述下部本体固定安装在所述本体立柱腔体底部，所述下部本体顶部设有下部模具和边模，所述下部模具底部设有盛装铝合金溶汤的料筒、及将所述料筒内的铝合金溶汤从所述下部模具底面上的通孔输送到所述下部模具腔体的下部大油缸快速溶汤填充装置；

中间本体，所述中间本体可上下滑动的安装在所述本体立柱腔体内，所述中间本体底部设有可与所述下部模具、边模配合形成密封模腔的上部模具，所述中间本体上设有可对所述边模加压的边模加压锻造装置；

上部本体，所述上部本体固定安装在所述本体立柱顶部，所述上部本体连接所述中间本体并驱动其上下移动，所述上部本体上设有可对所述上部模具加压的上部模具高压加压锻造装置；

所述上部本体、中间本体、下部本体上设有可防止锻造加压时所述中间本体上升的上部模具和边模固定装置；

所述下部大油缸快速溶汤填充装置包括固定在所述下部本体底部的料筒上下油缸和下部大油缸，所述料筒上下油缸输出端连接所述料筒并能驱动所述料筒上下移动，所述下部大油缸的下部大油缸活塞杆连接所述料筒料筒活塞并驱动所述料筒活塞上下移动，所述下部大油缸活塞上下部油路之间设有可实现连接或封堵的单向阀。

2.如权利要求1所述新型溶汤锻造机，其特征在于，还包括可以把铝合金溶汤从保温炉中舀出并倒进所述料筒的机械手。

3.如权利要求2所述一种新型溶汤锻造机，其特征在于，所述料筒可左右摆动。

4.如权利要求1所述新型溶汤锻造机，其特征在于，所述边模加压锻造装置包括安装在所述中间本体上并能上下活动压住所述边模的加压环、安装在所述加压环上端的加压环锁块支柱，安装在所述中间本体侧壁且能锁住所述加压环锁块支柱的加压环锁块油缸。

5.如权利要求1所述新型溶汤锻造机，其特征在于，所述上部模具高压加压锻造装置包括上部大油缸、上部加压油缸和上部单向阀，所述上部大油缸输出端连接所述上部模具，所述上部加压油缸安装在所述上部大油缸上方，所述上部加压油缸输出轴可伸入到上部大油缸内部，所述上部单向阀连通所述上部大油缸的后腔，防止当所述上部加压油缸输出轴伸入到所述上部大油缸内部时造成液压油回流。

6.如权利要求1所述新型溶汤锻造机，其特征在于，所述上部模具和边模固定装置包括中间本体锁块板、由中间本体锁块油缸驱动的中间本体锁块、中间本体锁块支柱、由上部锁块油缸驱动的上部锁块，所述中间本体锁块板固定安装在所述中间本体侧壁，所述中间本体锁块油缸固定安装在所述下部本体上且当所述中间本体锁块板下降至最低位置时能驱动所述中间本体锁块前进并锁住所述中间本体锁块板防止其向上移动；所述中间本体锁块支柱固定安装在所述中间本体顶部，所述上部锁块油缸固定安装在所述上部本体上且运动方向与所述中间本体的运动方向垂直，所述上部锁块可抵住所述中间本体锁块支柱上端面防止其在锻造时向上运动。

7.如权利要求6所述新型溶汤锻造机，其特征在于，所述上部锁块与所 述中间本体锁块支柱的接触面为斜面。