CN104399771A - 一种筒形件的内横筋挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种筒形件的内横筋挤压模具，包括上模座、楔块、左凸模、右凸模、左凸模固定板、右凸模固定板、左推拉固定板的液压缸、右推拉固定板的液压缸、凹模、限位器、下模座、止推轴承板、钢珠轴承架、钢珠、弹簧、转动装置，左、右凸模安装在上模座上，可左右滑动，左、右凸模相对的侧壁为斜面，楔块嵌置在左凸模和右凸模的斜面之间；凹模通过限位器固定在下模座上，通过弹簧在下模座上实现上下浮动。本发明采用可分式凸模与浮动式凹模，凸模向下对毛坯垂直加压，凹模带动毛坯旋转，筒壁在毛坯的扭转过程中螺旋向上流动成形，筒体纤维组织方向是螺旋分布的、斜向的，达到各向同性，提高挤压件横向和纵向综合性能。

Description

一种筒形件的内横筋挤压模具

技术领域

本发明属于金属挤压成形行业，特别是一种筒形金属件的内横筋的挤压成形方法和挤压模具。 

背景技术

对于筒形件挤压，采用传统反挤压方法，只能制造出直壁筒体，对于筒壁有内环筋的形状，无法直接挤压成形，而是采用挤压增厚筒壁方法挤压出厚壁筒，后续采用机加方法切削掉多余材料成为高筋，材料浪费较大，工序较多。 

如图1所示，使用凸模21、凹模22挤压出增厚筒形件1，如图2所示，后续采用机加方法切削掉增厚筒壁11的上、下两部多余壁厚12、13，剩余的中间壁厚形成内横筋14。 

各项研究表明传统反挤压直壁轴向性能比侧向性能高，存在各项异性，对于如轮毂、大型轴承、炮管等要求各项性能都较高的筒形件，如果采用目前传统的直挤方法，管壁组织形变纤维方向与轴向相同，如图3所示，筒形件16的纤维方向15与内腔轴线相同，传统挤压方法是挤不出内筋、凹槽和斜向纤维组织的，就无法满足超远距离连续负载工作、长时间连续工作、高温高频率应力作用的性能需求，因此，目前，反挤压急需解决的难点是把筒壁组织形变纤维方向挤压倾斜，形成连续螺旋形态，如图4所标，筒形件17的纤维方向18以内腔轴线为中心呈连续螺旋形态。 

发明内容

本发明的目的是提供一种批量生产条件下，通过一种挤压模具结构，把内环筋或者内环形凹槽直接挤旋出来，使得筒形件的筒壁纤维方向改变成斜向。 

本发明通过以下技术方案实现： 

一种筒形件的内横筋挤压模具，包括上模座、双动压力机穿孔缸接头、楔块、左凸模、右凸模、左凸模固定板、右凸模固定板、左推拉固定板的液压缸、右推拉固定板的液压缸、凹模、限位器、下模座、止推轴承板、钢珠轴承架、钢珠、弹簧、转动装置，左凸模、右凸模分别通过左凸模固定板、右凸模固定板安装在上模座上，左凸模固定板、右凸模固定板可在上模座上左右滑动，左推拉固定板的液压缸一端固定在上模座上，另一端固定在左凸模固定板上，右推拉固定板的液压缸一端固定在上模座上，另一端固定在右凸模固定板上，左凸模和右凸模相对的侧壁为斜面，楔块嵌置在左凸模和右凸模的斜面之间，楔块上接双动压力机穿孔缸接头，双动压力机穿孔缸接头从上模座中部通孔中穿出；凹模通过限位器固定在下模座上，凹模与下模座之间装有止推轴承板，转动装置带动凹模在下模座上实现转动，钢珠轴承架设置在下模座上，钢珠轴承架设有容置腔，弹簧放置在容置腔内，钢珠亦设置在容置腔中，钢珠的上端抵靠在凹模的底部，钢珠的下端抵靠弹簧，凹模通过弹簧在下模座上实现上下浮动，浮动高度受限位器所限制。 

所述的转动装置，包括大齿轮、小齿轮、大皮带轮、小皮带轮、齿嵌离合器、电机，大齿轮套置在凹模的外周上，大齿轮与小齿轮啮合，电机通过齿嵌离合器、小皮带轮、大皮带轮带动小齿轮转动，从而带动凹模在下模座上旋转。 

所述的左凸模固定板、右凸模固定板通过截面是T形槽导向配合结构在上模座上。 

所述的限位器的径向凸设有圆环，凹模的外周凸设有环形筋条，限位器套置在凹模的外周，圆环置于环形筋条上方，将凹模限制在下模座上。 

所述的圆环与环形筋条的相接触面设有油环形油槽。 

所述的下模座上设有圆形凹腔，凹模的下部嵌置在圆形凹腔中，止推轴 承板、钢珠轴承架亦设置在圆形凹腔中，圆形凹腔的侧壁上设有环形油沟。 

所述的凹模的模腔的底部和下模座均设有顶杆通孔，顶杆穿套在顶杆通孔中。 

本发明设计了在普通立式双动压力机上使用的一种模具结构，采用可分式凸模与浮动式凹模，这种模具凸模是可分的，运动的，凹模是能够旋转的，这样压机滑块带动凸模向下对毛坯材料垂直加压，凹模带动毛坯旋转，毛坯材料切向受扭转，筒壁在毛坯材料的扭转过程中螺旋向上流动成形的，筒体纤维组织方向是螺旋分布的、斜向的，能够达到各向同性要求，提高挤压件横向和纵向综合性能。 

附图说明：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。 

图1是传统反挤压筒体示意图； 

图2是传统挤压内环高筋时需要切削的筒壁余量示意图； 

图3是传统反挤压筒体纤维方向示意图； 

图4是筒体各项同性的高强度螺旋纤维方向示意图； 

图5是本发明的筒形件的内横筋挤压模具装配图； 

图6是本发明的左右凸模下行挤压毛坯示意图； 

图7是本发明的左凸模向左运动及右凸模向右运动示意图； 

图8是本发明的左右凸模左右步进及凹模带毛坯旋转示意图； 

图9是本发明的左右凸模下行挤压毛坯及凹模同时旋转示意图； 

图10是本发明的左右凸模水平方向回缩及合并示意图； 

图11是本发明的左右凸模整体下行挤压毛坯示意图； 

图12是本发明的左右凸模缓慢分开及凹模同时旋转示意图； 

图13是本发明的凹模停止转动及左右凸模相向运动合并示意图； 

图14是本发明的左右凸模上行，挤旋件被顶出示意图； 

图15是不同宽度、不同深度多内筋、多凹槽简体剖面图； 

图16是本发明挤压压简体纤维方向示意图。 

具体实施方式

如图5所示，一种筒形件的内横筋挤压模具，包括上模座30、双动压力机穿孔缸接头32、楔块31、左凸模35、右凸模36、左凸模固定板33、右凸模固定板39、左推拉固定板的液压缸37、右推拉固定板的液压缸38、凹模40、限位器43、下模座44、止推轴承板45、钢珠轴承架47、钢珠48、弹簧49、转动装置42，左凸模35、右凸模36分别通过左凸模固定板33、右凸模固定板39安装在上模座30上，左凸模固定板33、右凸模固定板39可在上模座30上左右滑动，左推拉固定板的液压缸37一端固定在上模座30上，另一端固定在左凸模固定板33上，右推拉固定板的液压缸38一端固定在上模座30上，另一端固定在右凸模固定板39上，左凸模35和右凸模36相对的侧壁为斜面351、361，楔块31嵌置在左凸模35和右凸模36的斜面351、361之间，楔块31上接双动压力机穿孔缸接头32，双动压力机穿孔缸接头32从上模座30中部通孔30中穿出；凹模40通过限位器43固定在下模座44上，凹模40与下模座44之间装有止推轴承板45，转动装置42带动凹模40在下模座44上实现转动，钢珠轴承架47设置在下模座44上，钢珠轴承架47设有容置腔471，弹簧49放置在容置腔471内，钢珠48亦设置在容置腔471中，钢珠48的上端抵靠在凹模40的底部，钢珠48的下端抵靠弹簧49，凹模40通过弹簧49在下模座44上实现上下浮动，浮动高度受限位器43所限制。 

所述的转动装置42，包括大齿轮422、小齿轮421、大皮带轮420、小皮带轮423、齿嵌离合器424、电机425，大齿轮422套置在凹模40的外周401上，大齿轮422与小齿轮421啮合，电机425通过齿嵌离合器424、小皮带轮423、大皮带轮420带动小齿轮421转动，从而带动凹模40在下模座44上旋转。 

所述的左凸模固定板33、右凸模固定板39通过截面是T形槽导向配合结构在上模座30上。 

所述的限位器43的径向凸设有圆环431，凹模40的外周401凸设有环形筋条402，限位器43套置在凹模40的外周401，圆环431置于环形筋条402上方，将凹模40限制在下模座44上。 

所述的圆环431与环形筋条402的相接触面设有油环形油槽432。 

所述的下模座44上设有圆形凹腔441，凹模40的下部嵌置在圆形凹腔441中，止推轴承板45、钢珠轴承架47亦设置在圆形凹腔441中，圆形凹腔441的侧壁上设有环形油沟442。 

所述的凹模40中部设有模腔403，工件9放置在模腔403中，模腔403的底部和下模座44均设有顶杆通孔50，顶杆51穿套在顶杆通孔50中。 

为保证挤旋工艺实施，筒形件的内横筋挤压模具需装置在双动压力机上，具体模具各部分工作原理分述如下： 

(1)、可以左右水平运动的左、右凸模35、36：左、右凸模35，36分别固定在各自左、右凸模固定板33、39上，左、右凸模固定板33、39与上模座3截面是T形槽导向结构配合，左推拉固定板的液压缸37推拉左凸模固定板33实现左凸模35水平开合运动；同理右推拉固定板的液压缸38推拉右凸模固定板39实现右凸模36水平开合运动。 

(2)、左、右凸模35、36拉开后中间间隙由楔块31撑紧：楔块32是4棱六面台体，左、右侧面是斜楔面311、312与左、右凸模斜面351、361贴合，楔块32上端用螺扣与压机穿孔缸接头32连接；当压力机滑块停止状态，楔块31由压机穿孔缸接头32带动向下运动撑开左、右凸模35、36；压机穿孔缸接头32带动楔块31向上运动，左、右凸模35、36中间留下的缝隙由左推拉固定板的液压缸37、右推拉固定板的液压缸38推动实现闭合。 

(3)、左凸模35、右凸模36整体下压是依靠压机主滑块带动上模座30 实现。 

(4)、凹模40的旋转由大齿轮422旋转带动的，凹模40的外周401开有纵向键槽，镶有平键404与大齿轮422连接。 

(5)、凹模40可以上下浮动：浮动间隙H，下模座44安置8组轴承，每组轴承由钢珠轴承架47，钢珠48，弹簧49组成，固定在凹模40的底部，自由状态时支撑起凹模40的高度H；凹模40的底面相应位置开有与钢珠48配合的环形槽481；下模座44的内侧壁开有环形油沟442，储存润滑油，对凹模40上下运动起润滑作用。 

(6)、凹模40下沉接触到下模座40时，H为0，凹模40的底面安装有止推轴承板45。 

(7)、凹模40悬浮到上限位置，与限位器43的圆环431接触部分开有环形环形油槽432。 

(8)、凹模40旋转的动力来源：电机425-齿嵌离合器424-小皮带轮423-大皮带轮420-小齿轮421-大齿轮422，电机425的功率通过这套机构传递到凹模40，控制齿嵌离合器424以随机连接和断开电机425与凹模40之间功率传递，根据实现挤旋功能所需功率通过更换电机425和机构传动比机构达到挤旋各种尺寸工件的目的。 

(9)、工件挤旋完成后的取出：压机穿孔缸1回程，带动楔块31向上，从左、右凸模35、36中间抽出，左推拉固定板的液压缸37、右推拉固定板的液压缸38推动左、右凸模35、36向中间合并，合并后凸模工作带外径要小于内筋直径，凸模上行，从工件9中抽出，停留在凹模40内的工件由顶杆51向上顶出，完成脱模。 

上述的工件挤旋工艺过程通过凸凹摸、毛坯的动作进行具体说明： 

第一步：如图6所示：左凸模35、右凸模36合并在一起，压力机上滑块带动左、右凸模35、36向下挤压毛坯6，形成初步较短筒壁61； 

第二步：如图7所示：左、右凸模35、36向左右各自运动，左、右凸模头部工作带352、362压入筒壁61，压入量不要大； 

第三步：如图8所示：旋转凹模40，凹模40带动毛坯6璇转，左、右凸模头部工作带352、362对毛坯6形成挤旋作用，左、右凸模35、36左右继续运动，加大压入量，同时凹模40带动毛坯6不停旋转，挤旋出较深的退刀槽62； 

第四步：如图9所示：左、右凸模35、36停止水平方向分离运动，压机滑块工作下行带动左、右凸模35、36再次挤压毛坯6，同时凹模40继续旋转，在凹槽63的筒壁部分组织纤维方向产生螺旋环绕分布，形成斜向纤维组织的筒壁； 

第五步：如图10、11所示：凹模40停止转动，左凸模35向右，右凸模36向左，合并，达到环筋的内径尺寸D，左凸模35、右凸模36运动停止； 

第六步：如图11、12所示：合并后的左凸模35、右凸模36整体下行，挤压毛坯6，下行行程达到内筋65的厚度h，凹模40同时转动，形成筋部斜向纤维组织； 

第七步：如图12、13所示：左凸模35、右凸模36缓慢分开，每次压入量不要大，要与凹模40旋转速度匹配，凹模40同时转动，达到凹槽64深度 

第八步：如图13所示，挤旋完成后，左凸模35、右凸模36收拢，做好脱模准备； 

第九步：如图14所示，左凸模35、右凸模36由压力机上滑块带动上行，压力机下顶出缸作用顶杆51，把挤压件60从凹模40中顶出，完成一个挤压件由挤旋工艺制造全过程。 

通过以上挤旋工艺的介绍，总结本发明以一优点： 

1、本发明是一种全新的挤压简体内筋、凹槽、斜向纤维组织的筒壁的方法，可以完成各种外形尺寸和不等壁厚的回转形工件，强度比传统挤压筒体 高，综合性能高，精度高，可实现大批量生产。 

2、本发明的模具装置是适用于双动压力机的模具装置，这种装置凸模是分开的，2分凸模、3分凸模都可以，凸模是可以水平和垂直运动的，工作中凸模内部有楔块撑着，提高了分体凸模强度。 

3、在本发明的模具装置中，凹模是上下浮动的、是可以旋转的 

4、本发明的模具装置通用性强，可以安装在通用液压机上使用 

5、本发明生产的工件是回转形形状，侧壁厚度可以是可变的，外型尺寸是没有限制的，只要计算好挤旋变形功率，调整传动机构规格就可制作出大小尺寸不同的工件。 

7、采用可分式凸模与浮动式凹模挤旋筒形件和内筋的模具装置能够挤旋出不同宽度、不同深度多内筋、多凹槽筒体，如图15所示，筒体66为多内筋、多凹槽筒形件。 

8、本发明挤压出的简体纤维组织方向是螺旋分布的、斜向的，如图16所示，筒形件67的体纤维组织方向69是斜向，提高晶粒组织变形量和形变方向(传统简体反挤压纤维方向是轴向，如图3所示)，提高挤压件横向和纵向综合性能，提高挤压产品寿命，作为关重件使用。 

Claims (7)

1.一种筒形件的內横筋挤压模具，其特征在于：包括上模座、双动压力机穿孔缸接头、楔块、左凸模、右凸模、左凸模固定板、右凸模固定板、左推拉固定板的液压缸、右推拉固定板的液压缸、凹模、限位器、下模座、止推轴承板、钢珠轴承架、钢珠、弹簧、转动装置，左凸模、右凸模分别通过左凸模固定板、右凸模固定板安装在上模座上，左凸模固定板、右凸模固定板可在上模座上左右滑动，左推拉固定板的液压缸一端固定在上模座上，另一端固定在左凸模固定板上，右推拉固定板的液压缸一端固定在上模座上，另一端固定在右凸模固定板上，左凸模和右凸模相对的侧壁为斜面，楔块嵌置在左凸模和右凸模的斜面之间，楔块上接双动压力机穿孔缸接头，双动压力机穿孔缸接头从上模座中部通孔中穿出；凹模通过限位器固定在下模座上，凹模与下模座之间装有止推轴承板，转动装置带动凹模在下模座上实现转动，钢珠轴承架设置在下模座上，钢珠轴承架设有容置腔，弹簧放置在容置腔内，钢珠亦设置在容置腔中，钢珠的上端抵靠在凹模的底部，钢珠的下端抵靠弹簧，凹模通过弹簧在下模座上实现上下浮动，浮动高度受限位器所限制。

2.如权利要求1所述的一种筒形件的內横筋挤压模具，其特征在于：所述的转动装置，包括大齿轮、小齿轮、大皮带轮、小皮带轮、齿嵌离合器、电机，大齿轮套置在凹模的外周上，大齿轮与小齿轮啮合，电机通过齿嵌离合器、小皮带轮、大皮带轮带动小齿轮转动，从而带动凹模在下模座上旋转。

3.如权利要求1所述的一种筒形件的內横筋挤压模具，其特征在于：所述的左凸模固定板、右凸模固定板通过截面是T形槽导向配合结构在上模座上。

4.如权利要求1所述的一种筒形件的內横筋挤压模具，其特征在于：所述的限位器的径向凸设有圆环，凹模的外周凸设有环形筋条，限位器套置在凹模的外周，圆环置于环形筋条上方，将凹模限制在下模座上。

5.如权利要求4所述的一种筒形件的內横筋挤压模具，其特征在于：所述的圆环与环形筋条的相接触面设有油环形油槽。

6.如权利要求1所述的一种筒形件的內横筋挤压模具，其特征在于：所述的下模座上设有圆形凹腔，凹模的下部嵌置在圆形凹腔中，止推轴承板、钢珠轴承架亦设置在圆形凹腔中，圆形凹腔的侧壁上设有环形油沟。

7.如权利要求1所述的一种筒形件的內横筋挤压模具，其特征在于：所述的凹模的模腔的底部和下模座均设有顶杆通孔，顶杆穿套在顶杆通孔中。