CN104275359B - 镁合金等通道剪切变形挤压液压机 - Google Patents

Abstract

一种镁合金等通道剪切变形挤压液压机，包括垂直压力系统和水平压力系统两部分。垂直压力系统包括上横梁、下横梁、四个圆立柱、锁模油缸和垂直滑块总成。四个圆立柱把上横梁、下横梁联接起来形成封闭的承载结构。水平压力系统包括形成封闭承载结构的上拉杆梁、下横梁、左纵梁和右纵梁，以及挤压油缸和水平滑块总成。本发明的优点主要是：相互垂直的两套力学承载和液压力系统；垂直承载结构采用拉杆式的结构，水平承载结构采用板框式结构；水平承载结构中，联接采用钩式结构，此结构，结构简单，承载能力强；挤压油缸的速度可无级调速，采用了电机装变频器、油路中装调速阀两个措施。

Description

镁合金等通道剪切变形挤压液压机

技术领域

本发明属于锻压机械制造技术领域，应用于镁合金特殊性能材料的研制。

背景技术

镁合金密排六方的晶体结构决定了其较差的塑性变形能力，严重制约了镁合金的应用。实践证明细化晶粒可改善镁合金的塑性变形能力。等通道转角挤压技术(ECAP)是大塑性变形技术(SPD)中发展最为迅猛的技术之一。通过连续多道次挤压来累积变形量达到细化晶粒的目的，能够制备出块状致密的超细结构材料。

上述等通道转角挤压技术中，国内外许多科研部门近五十多年的研究，取得了许多科研成果，获得了具有特殊性能的新材料。然而，用于此类研究所采用的液压机设备都是其它设备代用的，其性能与此类项目的要求相差甚远，因而影响了此类项目的科研进程。

本发明的液压机在机器结构、液压锁模、挤压速度、液压原理等各方面，最大限度地适应了此类研究的需要，並为此类新材料的产业化，具备了设备条件。

发明内容

本发明目的是解决现有技术存在的上述不足，提供一种镁合金等通道剪切变形挤压液压机。该液压机适用于镁棒材进行挤压，能够获得大塑性变形、组织均匀的坯料组织。

本发明提供的镁合金等通道剪切变形挤压液压机，主体结构整体采用钢板焊接结构。主机分为垂直压力系统和水平压力系统。垂直压力系统的作用是产生足够的力，使模具有效闭合，挤压时，模具不产生松动。水平压力系统的作用是产生挤压力。

所述垂直压力系统包括上横梁、下横梁、四个圆拉杆、锁模油缸和垂直滑块总成等。四个圆拉杆通过两端的拉杆螺母把上横梁、下横梁联接起来形成封闭的承载结构。锁模油缸装在上横梁中。锁模油缸的活塞杆通过大油缸头螺母与垂直滑块总成中的垂直滑块相联接，此处的联接是有较大间隙的浮动联接。垂直滑块的两侧装有滚动直线导轨副。滚动直线导轨副由滚动直线导轨和滚动直线滑块组成。滚动直线导轨装在直线导轨座上；滚动直线滑块装在垂直滑块的两侧。直线导轨座与上拉杆梁固定连接，上拉杆梁位于上横梁与下横梁之间。下横梁固定在机座上。

所述水平压力系统，包括所述的上拉杆梁和下横梁、以及左纵梁、右纵梁、挤压油缸和水平导轨总成等。上拉杆梁、下横梁、左纵梁和右纵梁形成封闭的承载结构，其中下横梁同时承载水平和垂直两个系统的载荷。挤压油缸装在右纵梁中，挤压油缸的活塞杆通过小油缸头螺母与水平滑块总成中的水平滑块相联接，此处的联接也是有较大间隙的浮动联接。水平滑块通过滚动直线导轨副（与垂直压力系统中的结构相同）与下横梁相连接。

所述的左纵梁、右纵梁与下横梁、上拉杆梁的联接采用钩式结构，下横梁、上拉杆梁与左纵梁、右纵梁的联接处设有凸台，此凸台承受拉力的载荷，此处的螺栓只起联接作用，不承受下横梁、上拉杆梁的拉力载荷。

液压系统，适应本机性能，具有以下特征：

液压系统驱动两个油缸：驱动锁模油缸，使锁模油缸达到工作压力后有持续而稳定的锁模力；驱动挤压油缸，挤压油缸适应挤压工艺，具有足够慢的推进速度。

由于进行挤压操作时工作速度慢，而滑块空载移动时需要速度较快。所以装有两个液压油泵：一个小排量的高压柱塞泵，用于挤压油缸的慢速度推进；一个大排量的低压齿轮泵，用于两个油缸的空载快进。

挤压油缸活塞杆的运动速度要求无级可调，采用了两个措施实现无级调速：其一，油泵的电动机采用变频调速；其二，在挤压油缸的油路中装有流量控制阀。这两种调速方法可分别单独使用，也可以同时使用。

本发明的优点和积极效果：

1、相互垂直的两套力学承载和液压力系统，其中一套用于锁模，另一套用于挤压推进。

2、垂直承载结构采用拉杆式的结构，水平承载结构采用板框式结构。

3、水平承载结构中，左纵梁、右纵梁与下横梁、上拉杆梁的联接采用钩式结构，下横梁、上拉杆梁与左纵梁、右纵梁的联接处有凸台，此凸台承受拉力的载荷，此处的螺栓只起联接作用，不承受下横梁、上拉杆梁的拉力载荷。此结构，结构简单，承载能力强，并且容易实现较高的定位精度。

4、上横梁的钢结构设计，是倾斜45度角的方框形承载结构，中间有大圆孔安装油缸，方形的上横梁的四个角便于安装四个圆拉杆和螺母，此圆拉杆结构承载能力强，同等强度下消耗材料最少。下横梁的力学结构与此类同。

5、液压系统驱动锁模油缸和挤压油缸。驱动锁模油缸时，可以使锁模油缸达到工作压力后具有稳定的锁模力。驱动挤压油缸时，能够具有足够的挤压力，并且能适应挤压性能具有足够慢的推进速度。

6、液压系统装有两个液压油泵，一个小排量的高压柱塞泵，适应挤压时工作速度相对较慢，工作压力较高的特点； 另一个大排量的低压齿轮泵，用于两个油缸的空载快进和快退。

7、液压系统中，挤压油缸的速度采用无级调速控制，采用了两个措施：其一，油泵的电动机采用变频调速，所以油泵的转速可无级调速，油泵输出的油驱动油缸，油缸的挤压速度即可实现无级调速；其二，在挤压油缸的油路中装流量控制阀，控制进入油缸的流量即可实现挤压油缸的无级调速。这两种调速方法可分别单独使用，也可以同时使用。

附图说明

图1是镁合金等通道剪切变形挤压液压机结构示意图。

图2是图1镁合金等通道剪切变形挤压液压机的俯视图。

图3是液压机垂直滑块总成的主视图。

图4是液压机垂直滑块总成的俯视图。

图5是液压机水平导轨总成的主视图。

图6是液压机水平导轨总成的侧视图。

图7是钩式结构示意图。

图8是液压机的液压系统原理参考图。

图中，1.锁模油缸，2.上横梁，3.垂直滑块总成，4. 圆拉杆，5.上拉杆梁，6.左纵梁，7. 拉杆螺母，8. 机座，9.下横梁，10.水平滑块总成，11.右纵梁，12.挤压油缸，13. 垂直滑块，14. 大油缸头螺母，15.锁模油缸的活塞杆， 16.大油缸头压盖，17. 滚动直线导轨副，18. 直线导轨座，19. 滚动直线导轨副，20. 水平滑块，21.小油缸头螺母，22.小油缸头压盖。

具体实施方式

如图1和图2所示镁合金等通道剪切变形挤压液压机，该液压机主体结构整体采用钢板焊接结构。该液压机主机分为垂直压力系统和水平压力系统。垂直压力系统的作用是产生足够的锁模力，使模具有效闭合，挤压时，模具不产生松动。水平压力系统产生挤压力。

垂直压力系统由上横梁2、下横梁9、四个圆拉杆4、锁模油缸1、垂直滑块总成3等组成。四个圆拉杆通过拉杆螺母7把上横梁、下横梁联接起来形成封闭的承载结构。锁模油缸是前法兰结构，油缸内径φ280mm；行程200mm，额定工作压力25MPa，理论推力1535KN，安装在上横梁中。锁模油缸的活塞杆通过大油缸头螺母14与垂直滑块总成中的垂直滑块13相联接（参见图3和图4），此处的联接是有较大间隙的浮动联接。垂直滑块13的两端设有滚动直线导轨副17，垂直滑块13通过滚动直线导轨副17与直线导轨座18联接，滚动直线导轨副由滚动直线导轨和滚动直线滑块组成。滚动直线导轨装在直线导轨座上；滚动直线滑块装在垂直滑块的两侧。直线导轨座18用螺栓固定在上拉杆梁上。垂直滑块14通过滚动直线导轨副17可以实现高导向精度的上下运动。

上拉杆梁5位于上横梁2与下横梁9之间，上拉杆梁5与下横梁9之间通过左纵梁6和右纵梁11固定连接。下横梁9固定在机座8上。

水平压力系统，包括以上所述的上拉杆梁5、下横梁9、左纵梁6、右纵梁11，并形成封闭的承载结构。其中下横梁同时承载水平和垂直两个系统的载荷。挤压油缸12，采用前法兰结构，油缸内径φ200mm；行程200mm。额定工作压力25MPa，理论推力785KN，安装在右纵梁11中。挤压油缸的活塞杆通过小油缸头螺母21与水平滑块总成中的水平滑块20相联接（参见图5和图6），此处的联接也是有较大间隙的浮动联接。水平滑块20通过滚动直线导轨副19与下横梁联接。滚动直线导轨副同样由滚动直线导轨和滚动直线滑块组成，滚动直线滑块装在水平滑块20上，滚动直线导轨固定在下横梁9上。左纵梁、右纵梁与下横梁、上拉杆梁的联接采用钩式结构（参见图7），下横梁、上拉杆梁与左纵梁、右纵梁的联接处设有凸台，此凸台承受拉力的载荷，此处的螺栓只起联接作用，不承受下横梁、上拉杆梁的拉力载荷，图7是上拉杆梁与右纵梁的钩式结构示意图。

液压系统（参见图8），适应本机性能，具有以下特征：

液压系统驱动锁模油缸1和挤压油缸12。驱动锁模油缸时，可以使锁模油缸达到工作压力后具有稳定的锁模力。驱动挤压油缸时，能够具有足够的挤压力，并且能适应挤压性能具有足够慢的推进速度。

由于挤压时需要工作速度足够慢，所以装有两个液压油泵，一个小排量的高压柱塞泵，排量为2.5cm3/r，配装电动机功率4KW，转速1450转/分，此电机配有变频器，可无级调速，用于挤压油缸的慢速度推进。另一个液压泵是大排量的低压齿轮泵，排量为40cm3/r,配装电动机功率4KW，转速1450转/分，此油泵用于锁模油缸与挤压油缸的无载荷（空载）的快速移动。快速移动时，挤压油缸的速度约为3cm/秒；锁模油缸的速度约为1.5cm/秒。

挤压油缸活塞杆的运动速度要求无级可调，采用了两个措施：

其一，油泵的电动机采用变频调速；其二，在挤压油缸的油路中装有流量控制阀（参见图8）。

油泵B是齿轮泵，排量为40cm3/r，配装电动机功率4KW，转速1450转/分。油泵B用于锁模油缸与挤压油缸的无载荷的快速移动。此时锁模油缸的速度为3cm/秒；挤压油缸的速度为1.5cm/秒，当行程为200 mm时所用时间约为12秒。

本液压机必需配合镁合金等通道转角挤压模具使用，使用模具进行挤压操作时，需要加热到200~500℃，模具配有相关的温度控制系统，所以本机也可称为镁合金等通道剪切变形温挤液压机。

Claims (2)

1.一种镁合金等通道剪切变形挤压液压机，其特征在于该液压机分为垂直压力系统和水平压力系统；垂直压力系统的作用是产生足够的力，使模具有效闭合，挤压时，模具不产生松动，水平压力系统的作用是产生挤压力；

所述的垂直压力系统包括上横梁、下横梁、四个圆拉杆、锁模油缸和垂直滑块总成；四个圆拉杆通过两端的拉杆螺母把上横梁、下横梁联接起来形成封闭的承载结构；锁模油缸装在上横梁中，锁模油缸的活塞杆通过大油缸头螺母与垂直滑块总成中的垂直滑块相联接，垂直滑块的两侧装有滚动直线导轨副；滚动直线导轨副由滚动直线导轨和滚动直线滑块组成；滚动直线导轨装在直线导轨座上；滚动直线滑块装在垂直滑块上；直线导轨座与上拉杆梁固定连接，上拉杆梁位于上横梁与下横梁之间；下横梁固定在机座上；

所述的水平压力系统，包括所述的上拉杆梁和下横梁、左纵梁、右纵梁、挤压油缸和水平滑块总成；上拉杆梁、下横梁、左纵梁和右纵梁形成封闭的承载结构，挤压油缸装在右纵梁中，挤压油缸的活塞杆通过小油缸头螺母与水平滑块总成中的水平滑块相联接，水平滑块通过滚动直线导轨副与下横梁相连接。

2.根据权利要求1所述的镁合金等通道剪切变形挤压液压机，其特征在于所述的左纵梁、右纵梁与下横梁、上拉杆梁的联接采用钩式结构，下横梁、上拉杆梁与左纵梁、右纵梁的联接处有凸台，此凸台承受拉力的载荷。