CN103302124A - 一种带安全保护的热反挤压冲头装置 - Google Patents

Abstract

一种带安全保护的热反挤压冲头装置，涉及黑色金属热反挤压成型，用来预防热反挤压冲头发生大的头部镦粗的事故的发生。本发明由冲头拉杆、冲头接杆套、冲头、限位钢球、弹簧和开槽紧定螺钉组成；冲头拉杆装配在冲头接杆套内，下端与冲头联结；冲头拉杆下半段沿圆周均布圆锥凹坑，圆锥凹坑上端相联球面滑槽；冲头接杆套大端与压力机相联，小端与冲头接触；冲头接杆套的小圆柱孔和冲头拉杆圆柱体滑动配合，冲头接杆套沿圆周均布的阶梯孔内依次装配限位钢球、弹簧和开槽紧定螺钉。本发明可减少热反挤压冲头损坏和热反挤压制件因尺寸超差而报废的事故损耗，减少热反挤压生产现场的事故维修时间，提高生产效率。

Description

一种带安全保护的热反挤压冲头装置

技术领域

本发明属于黑色金属热反挤压成型技术领域，具体涉及一种带安全保护的热反挤压冲头装置。

背景技术

热反挤压是金属在三向不均匀压应力状态下进行热态塑性变形的压力加工工艺，具有“高效、优质、低消耗”等特点，在技术上和经济上都有很高的使用价值。在黑色金属热反挤压工艺过程中，热反挤压冲头在高温下连续工作，要有良好的红硬性、耐热冲击性以及耐高温疲劳性能，通常此类冲头都选用优质热作模具钢生产，但由于其工况恶劣，仍经常会出现失效现象，使用寿命较低。

头部镦粗变形是黑色金属热反挤压冲头失效的一种常见形式，约占此类冲头失效的50%以上，表现为热反挤压冲头头部直径胀大，高度缩小，轻者冲头拔模力增大，热反挤压制件尺寸超差，重者会发生热反挤压冲头被卡在热反挤压制件中难以脱出，造成热反挤压冲头损坏、部分热反挤压制件报废的事故。其主要原因是：在热反挤压连续生产的过程中，热反挤压冲头很容易被毛坯过度加热，特别是在头部过渡圆角处，既有高温毛坯传来的热量，又有和金属相对运动摩擦产生的热量，而该处的散热条件又最差，使得该处温度迅速升高，当超过材料的回火温度时，就会产生回火，多次反复的过度回火会造成热反挤压冲头表面软化、硬度值下降，从而在后续生产过程中发生头部镦粗变形。鉴于热反挤压生产现场环境的恶劣，早期发生在热反挤压冲头上的些许头部镦粗变形以及热反挤压制件尺寸略有超差一般不易被发现，大多数情况是当热反挤压冲头在不断的回火过程中表面硬度值下降层不断增厚到一定程度，热反挤压冲头头部被强烈镦粗变形而卡在热反挤压制件中难以脱出时问题才暴露出来，而此时已经发生了不可逆转的热反挤压冲头损坏、部分热反挤压制件因尺寸超差而报废的严重事故。

对于热反挤压冲头发生头部镦粗变形现象，目前国内外相关文献中尚未发现有较好的预防措施，工厂主要的解决方法是尽量快速更换已损坏的热反挤压冲头，而已经超差的热反挤压制件只能尽量修补或直接报废。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种带安全保护的热反挤压冲头装置，用来预防热反挤压冲头发生大的头部镦粗变形而卡在热反挤压制件中难以脱出以及部分热反挤压制件因尺寸超差而报废等事故的发生。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种带安全保护的热反挤压冲头装置，其特征在于：所述带安全保护的热反挤压冲头装置由冲头拉杆、冲头接杆套、冲头、限位钢球、弹簧和开槽紧定螺钉组成；所述冲头拉杆装配在所述冲头接杆套内，其下端与所述冲头联结；所述冲头拉杆主体部分为圆柱体，圆柱体下端是小于圆柱体直径的螺纹联结段，圆柱体上端是一个大于圆柱体直径的正六方体；在所述圆柱体下半段离台阶面为S长度处的截面上沿圆周方向均匀分布有2n个圆锥凹坑，位于每个圆锥凹坑的上端相联有长度为L的球面滑槽；所述冲头接杆套是一个中空阶梯接杆套，大端与压力机压头相联结，小端与冲头接触，所述中空阶梯接杆套的内孔，上端为大圆柱孔，可容纳所述正六方体，与大圆柱孔连通的小圆柱孔和所述圆柱体滑动配合，所述小圆柱孔的长度比所述圆柱体的长度短H，在所述中空阶梯接杆套的底面向上S高度处的截面上、沿圆周方向均匀分布有2n个阶梯孔，所述阶梯孔内由内向外依次装配所述限位钢球、弹簧和开槽紧定螺钉；所述冲头为阶梯圆柱，上端为接杆段，设置有与所述螺纹联结段配合的螺纹孔和沿圆周均布的2m个扳手孔，下端为淬硬的冲头段；上述n和m均为正整数，S、L和H均为正数，且L>H。

所述球面滑槽的母线与所述圆柱体的母线在其过中心纵截面上有一个夹角α，所述球面滑槽与所述圆锥凹坑的相贯线光滑过渡。

所述阶梯孔内侧为圆柱孔，其直径比所述限位钢球5的直径略大，其深度应足以容纳所述限位钢球；所述阶梯孔外侧为与所述开槽紧定螺钉配合的螺孔，所述螺孔的直径小于所述限位钢球的直径，所述弹簧置于其中。

所述圆锥凹坑的锥角为β，圆锥凹坑的深度以不足以放下所述限位钢球的一半为准。

本发明的优点及积极效果是：

（1）本发明可用来预防热反挤压冲头发生大的头部镦粗变形而卡在热反挤压制件中难以脱出以及部分热反挤压制件因尺寸超差而报废等事故的发生；

（2）可通过调整开槽紧定螺钉的旋入深度来预压缩弹簧，以便调整热反挤压冲头的拔模力大小，超过预先设定值该装置将出现保护动作，可及时提醒工作人员进行维修，减少热反挤压冲头损坏和热反挤压制件报废的事故损耗；

（3）本发明可大大减少热反挤压生产现场的事故维修时间，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明装置正常工作状态下的结构装配图；

图2为图1的Ⅰ部放大图；

图3为本发明装置的冲头拉杆的结构图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明装置的冲头接杆套结构图；

图6为本发明装置的冲头结构图；

图7为本发明装置起安全保护状态下的结构装配图；

图8为图7的Ⅱ部放大图。

具体实施方式

如图1至图8所示，一种带安全保护的热反挤压冲头装置，由冲头拉杆2、冲头接杆套3、冲头4、限位钢球5、弹簧6和开槽紧定螺钉7组成；所述冲头拉杆2装配在所述冲头接杆套3内，其下端与所述冲头4联结；所述冲头拉杆2主体部分为圆柱体2-2，圆柱体2-2下端是小于圆柱体直径的螺纹联结段2-5，圆柱体2-2上端是一个大于圆柱体直径的正六方体2-1；在所述圆柱体2-2下半段离台阶面为S长度处的截面上沿圆周方向均匀分布有2n个（本实施例中为4个）圆锥凹坑2-4，位于每个圆锥凹坑2-4的上端相联有长度为L的球面滑槽2-3；所述冲头接杆套3是一个中空阶梯接杆套，大端与压力机压头1相联结，小端与冲头4接触，所述中空阶梯接杆套的内孔，上端为大圆柱孔3-1，可容纳所述正六方体2-1，与大圆柱孔3-1连通的小圆柱孔3-2和所述圆柱体2-2滑动配合，所述小圆柱孔3-2的长度比所述圆柱体2-2的长度短H，在所述中空阶梯接杆套的底面3-4向上S高度处的截面上、沿圆周方向均匀分布有2n个（本实施例中为4个）阶梯孔3-3，所述阶梯孔3-3内由内向外依次装配所述限位钢球5、弹簧6和开槽紧定螺钉7；所述冲头4为阶梯圆柱，上端为接杆段4-1，设置有与所述螺纹联结段2-5配合的螺纹孔4-2和沿圆周均布的2m个扳手孔4-3，下端为淬硬的冲头段4-4；上述n和m均为正整数，S、L和H均为正数，且L>H。

所述球面滑槽2-3的母线与所述圆柱体2-2的母线在其过中心纵截面上有一个夹角α，所述球面滑槽2-3与所述圆锥凹坑2-4的相贯线光滑过渡。

所述阶梯孔3-3内侧为圆柱孔3-3-1，其直径比所述限位钢球5的直径略大，其深度应足以容纳所述限位钢球5；所述阶梯孔3-3外侧为与所述开槽紧定螺钉7配合的螺孔3-3-2，所述螺孔3-3-2的直径小于所述限位钢球5的直径，所述弹簧6置于其中。

所述圆锥凹坑2-4的锥角为β，圆锥凹坑2-4的深度以不足以放下所述限位钢球5的一半为准。

所述n、m、S、L、H、α、β的大小以及钢球5、弹簧6的尺寸等数据均可在技术人员的理论计算以及实践经验基础上获得。

在正常工作状态下，所述冲头4的上端面4-5是与所述冲头接杆套3的底面3-4相接触的，限位钢球5在弹簧6的弹力作用下窝在所述圆锥凹坑2-4内，限位钢球5的球心位置应落在圆柱孔3-3-1内；在热反挤压连续生产的过程中，冲头4很容易被毛坯过度加热，特别是在头部过渡圆角4-6处，既有高温毛坯传来的热量，又有和金属相对运动摩擦产生的热量，而该处的散热条件又最差，因使该处温度迅速升高，当超过材料的回火温度时，就会产生回火，多次反复的过度回火会造成冲头4表面硬度值下降，从而导致冲头4头部表面软化而发生头部镦粗变形4-7，表现为热反挤压制件尺寸超差和拔模力增大，随着冲头4表面硬度值下降层的不断增厚，冲头4发生的头部镦粗变形4-7越来越大，热反挤压制件尺寸超差的程度和拔模力也越来越大。当拔模力大到由所述开槽紧定螺钉7和所述弹簧6调定的预先设定值时，限位钢球5会脱开圆锥凹坑2-4而沿着球面滑槽2-3滑动，表现出来的是冲头4的上端面4-5与冲头接杆套3的底面3-4脱开接触直至二者间距达到H，工作人员可根据这一现象判断所述冲头4头部镦粗变形已达到一定程度，需要立即维修，从而避免冲头4发生更大的头部镦粗变形而卡在热反挤压制件中难以脱出以及部分热反挤压制件因尺寸超差而报废等事故的发生。

所述的拔模力预先设定值可根据所述开槽紧定螺钉7拧入螺孔3-3-2的深度来调节所述弹簧6的预压缩量来实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带安全保护的热反挤压冲头装置，其特征在于：所述热反挤压冲头装置由冲头拉杆（2）、冲头接杆套（3）、冲头（4）、限位钢球（5）、弹簧（6）和开槽紧定螺钉（7）组成；所述冲头拉杆（2）装配在所述冲头接杆套（3）内，其下端与所述冲头（4）联结；所述冲头拉杆（2）主体部分为圆柱体（2-2），圆柱体（2-2）下端是小于圆柱体直径的螺纹联结段（2-5），圆柱体（2-2）上端是一个大于圆柱体直径的正六方体（2-1）；在所述圆柱体（2-2）下半段离台阶面为S长度处的截面上沿圆周方向均匀分布有2n个圆锥凹坑（2-4），位于每个圆锥凹坑（2-4）的上端相联有长度为L的球面滑槽（2-3）；所述冲头接杆套（3）是一个中空阶梯接杆套，大端与压力机压头（1）相联结，小端与冲头（4）接触，所述中空阶梯接杆套的内孔，上端为大圆柱孔（3-1），可容纳所述正六方体（2-1），与大圆柱孔（3-1）连通的小圆柱孔（3-2）和所述圆柱体（2-2）滑动配合，所述小圆柱孔（3-2）的长度比所述圆柱体（2-2）的长度短H，在所述中空阶梯接杆套的底面（3-4）向上S高度处的截面上、沿圆周方向均匀分布有2n个阶梯孔（3-3），所述阶梯孔（3-3）内由内向外依次装配所述限位钢球（5）、弹簧（6）和开槽紧定螺钉（7）；所述冲头（4）为阶梯圆柱，上端为接杆段（4-1），设置有与所述螺纹联结段（2-5）配合的螺纹孔（4-2）和沿圆周均布的2m个扳手孔（4-3），下端为淬硬的冲头段（4-4）；上述n和m均为正整数，S、L和H均为正数，且L>H。

2.按照权利要求1所述的带安全保护的热反挤压冲头装置，其特征在于：所述球面滑槽（2-3）的母线与所述圆柱体（2-2）的母线在其过中心纵截面上有一个α夹角，所述球面滑槽（2-3）与所述圆锥凹坑（2-4）的相贯线光滑过渡。

3.按照权利要求1所述的带安全保护的热反挤压冲头装置，其特征在于：所述阶梯孔（3-3）内侧为圆柱孔（3-3-1），其直径比所述限位钢球（5）的直径略大，其深度应足以容纳所述限位钢球（5）；所述阶梯孔（3-3）外侧为与所述开槽紧定螺钉（7）配合的螺孔（3-3-2），所述螺孔（3-3-2）的直径小于所述限位钢球（5）的直径，所述弹簧（6）置于其中。

4.按照权利要求1所述的带安全保护的热反挤压冲头装置，其特征在于：所述圆锥凹坑（2-4）的锥角为β，圆锥凹坑（2-4）的深度以不足以放下所述限位钢球（5）的一半为准。

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