CN104772422A - 锻造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锻造装置，该锻造装置包括油压回路(70)，该油压回路(70)用于经由液压来支撑多个冲头(26、28)中所选定的一个或更多个冲头，在锻造过程中，液压在模具组(12)刚好到达下死点之前被释放，其中，撞击部件(40)设置在模具保持器(14)上，并且旁通阀(50)设置在冲头保持器(16)上以用于打开和闭合油压回路的流路。在锻造过程中，在模具保持器即将到达下死点之前，撞击部件使旁通阀的阀元件(51)沿阀打开方向移动，从而机械地打开油压回路的流路。

Description

锻造装置

技术领域

本发明涉及这种类型的锻造装置：该锻造装置包括多个冲头，这些冲头被布置为使得所选的一个或更多个冲头被液压支撑，并且在所选冲头即将到达下死点之前液压被释放。

背景技术

在挤出加工中，坯料或工件被放置在模具上，并且迫使冲头朝向模具移动，从而使工件经受塑性变形。在此期间，由模具和冲头构成的模具组件经受大的负荷，因此，模具组件的寿命比较短。例如，如在日本专利(JP-B2)2534899中所公开的，已知一种延长模具组件的寿命的技术，该技术中，在挤出加工即将结束之前释放加压器部件上的压力，从而降低施加于模具组件的最大负荷。

更具体地，JP 2534899B2中公开的挤出装置包括装配有多个冲头的上模具组，该多个冲头具有筒状冲头和加压器部件，该加压器部件可滑动地布置在筒状冲头的轴孔中或外周面周围。筒状冲头固定到上模具组。加压器部件可相对于模具组垂直移动，并且受到油压缸的支撑。油压缸连接到液压供给管和液压排出管，该液压供给管和液压排出管均经由螺线管控制阀连接到液压动力源。在挤出加工结束之前，操作螺线管控制阀，以切换到液压被从油压缸释放的位置。因此，降低了施加于模具组件的最大负荷，并且相应地延长了模具组件的寿命。

挤出加工包括在室温执行的冷锻加工和在高温执行的热锻加工。在冷锻加工中，温度变化不造成任何问题，并且可接受较长的加工时间。另一方面，在热锻加工中，因为应当在工件仍然处于规定的温度范围内的情况下完成工件的塑性加工，所以工作时间应当优选地尽可能地短。

螺线管控制阀包括电磁线圈(螺线管)和柱塞，该柱塞在对螺线管线圈进行通电时移动。在接收到阀打开信号时，对螺线管进行通电，从而产生电磁力，以使柱塞沿期望方向移动。由于通电、磁化和移动所需要时间段的积累，所以普通的螺线管控制阀涉及0.1秒级别的时间延迟或滞差。设计为满足高速操作的特殊螺线管控制阀可以缩短阀打开时间。然而，这种特殊螺线管控制阀是非常贵的，并且相同阀所实现的缩短时间的效果与成本增大相比是较小的。

将理解的是，诸如JP 2534899B2中公开的采用螺线管控制阀的技术适于用在加压速度较慢的冷锻加工中。然而，在以高加压速度执行的热锻加工中，要求所采用的阀以0.01秒的级别瞬时操作。由此，如果将具有0.1秒级别的响应时间的螺线管控制阀用于这种热锻加工中，则可能无法及时执行阀打开操作，这导致无法在适当的时刻释放液压。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种即使在用于超高速锻造加工中时也能够以提高的可靠性释放液压的锻造装置。

根据本发明，提供了一种锻造装置，该锻造装置包括：具有多个冲头的模具组；以及油压回路，该油压回路用于经由液压来支撑所述多个冲头中的任意一个冲头，在锻造过程中，在所述模具组即将到达下死点之前液压被释放，其特征在于：所述锻造装置包括旁通阀，该旁通阀用于打开和闭合所述油压回路的流路；所述模具组包括模具保持器和冲头保持器，所述模具保持器支撑模具，所述冲头保持器装配有所述多个冲头并且能朝向和远离所述模具保持器相对移动；撞击部件以不可相对移动的方式设置在所述模具保持器和所述冲头保持器中的一者上，并且所述旁通阀以不可相对移动的方式设置在所述模具保持器和所述冲头保持器中的另一者上；并且在锻造过程中，在所述模具组即将到达所述下死点之前，所述撞击部件使所述旁通阀的阀元件沿阀打开方向移动，从而机械地打开所述油压回路的所述流路。

凭借该布置，因为在锻造过程中作用于特定冲头上的液压在模具组即将到达下死点之前被释放，所以允许正在锻造的工件的材料从相邻区域流到面对特定冲头的区域。凭借该分流技术，可以减小在锻造过程结束时作用于模具组件上的最大负荷，并且可以获得延长的模具组件寿命。而且，当阀元件在模具组即将到达下死点之前移动或位移时，机械地切换旁通阀。因此，旁通阀可以在没有时间滞差(在螺线管控制阀的情况下将会出现时间滞差)的情况下操作，并且即使应用在以非常高的加压速度执行的锻造过程(诸如，热锻加工)中时，也能够在合适的时刻释放液压。

优选地，所述旁通阀设置在所述冲头保持器上。相反，如果旁通阀设置在模具保持器上，则旁通阀被定位成远离冲头。这种布置需要连接冲头和旁通阀的长油压回路，这会降低旁通阀的响应性。而且，应当由柔性管形成油压回路的至少一部分。根据本发明，因为旁通阀设置在冲头保持器上，所以旁通阀可以更靠近冲头，这会提高旁通阀的响应性并且不必使用柔性管。

优选地，所述撞击部件包括用于调节所述撞击部件的高度的高度调节机构。凭借该布置，当已经改变模具组的设置或布置时，可以容易地以模具组所需要的期望高度来放置撞击部件。

优选地，被所述液压支撑的所述冲头是这样的冲头，该冲头被设计为对工件的整个区域中精度要求最低的那一部分进行成形。因为仅工件的有限部分被用于减小工件的整个区域上的负荷，所以可以以提高的精度来锻造工件的剩余部分。

附图说明

图1是根据本发明的优选实施方式的锻造装置的正面图，该图部分以剖面示出；

图2是锻造装置中包含的旁通阀的剖面图；

图3是锻造装置的撞击部件的正面图，该图部分以剖面示出；

图4A和图4B是说明旁通阀的操作的剖面图；

图5A至图5C是示出根据本发明的一系列锻造步骤的图；以及

图6是修改后的撞击部件的正面图，该图部分以剖面示出。

具体实施方式

下面将参照附图仅以示例的方式更详细地描述本发明的优选结构实施方式。

如图1所示，锻造装置10包括作为主结构元件的模具组12。模具组12包括模具保持器14；冲头保持器16，该冲头保持器16布置在模具保持器14上方；导杆18，该导杆18从模具保持器14的角部向上垂直延伸；以及导套19，该导套19从冲头保持器16的相应角部向下垂直延伸，以便可滑动地嵌合在相应导杆18的周围。

凭借由此被导杆18引导的导套19，冲头保持器16可以相对于模具保持器14精确地上下移动。在例示的实施方式中，模具保持器14是固定部件，而冲头保持器16是可移动的部件。另选地，模具保持器14可以构成可移动部件，在这种情况下，冲头保持器构成固定部件。作为另一个选择，模具保持器14和冲头保持器16均可以构成可移动部件。在任意情况下，模具组12被构造为确保冲头保持器16和模具保持器14可以相对于彼此移动，以进行具有下死点的往复运动。

模具22经由下保持器块21放置在模具保持器14上。模具22由模具夹23固定在适当位置。

第一冲头26经由上保持器块25设置在模具保持器16上。第一冲头26由冲头夹27固定在适当位置。第二冲头28设置为垂直穿过第一冲头26。第二冲头28具有固定到矩形冲压板29的基部(图1中的上端)。冲压板29可移动地容纳在上保持器块25中所形成的凹部31中。

冲头保持器16具有在其内部形成的环形缸孔32，并且环形活塞33可滑动地插入在环形缸孔32中。多个(示出两个)活塞杆34从活塞33向下垂直延伸。活塞杆34具有固定到冲压板29的远端(图1中的下端)。在活塞33完全容纳在缸孔32中的情况下，缸孔32的上开口端被盖35闭合，使得在盖35与活塞33之间限定闭合油室36。

撞击部件40安装在模具保持器14上并且沿垂直向上方向延伸。旁通阀50安装在冲头保持器16上，以便与撞击部件40同轴。旁通阀50具有沿垂直向下方向突出的阀元件51。

存储槽62的内部保持工作液61，并且布置在模具保持器14外部。存储槽62是闭合容器，并且具有连接到从高压空气源63延伸的空气管64的上部分。空气管64设置有用于将二次空气压力调节为恒定值的压力调节阀65。压力调节阀65可以设置在空气管64上的任何位置处，该空气管64包括基端、远端和位于空气管64的基端与远端之间的中间部。

存储槽62和油室36经由油压回路70连接。油压回路70包括：第一油路71，该第一油路71直接连接存储槽62和油室36；第一止回阀72，该第一止回阀72设置在第一油路71中并且被构造为允许工作液61仅沿一个方向从存储槽62流到油室36；旁通路径73，该旁通路径73以绕过第一止回阀72的方式连接到第一油路71；安全阀74，该安全阀74设置在旁通路径73中并且被构造为在油室36侧上的压力超过规定压力(例如，大于正常压力的最大可允许压力)时打开；第二油路76，该第二油路76在第一止回阀72与油室36之间的位置处从第一油路71分支并且延伸到旁通阀50的第一端口75；第三油路78，该第三油路78连接旁通阀50的第二端口77和存储槽62；以及第二止回阀79，该第二止回阀79设置在第三油路78中并且被构造为允许工作液仅沿一个方向从第二端口77流到存储槽62。

旁通阀50和撞击部件40的结构细节将参照图2和图3来描述。

如图2所示，旁通阀50包括：有底筒状阀壳52；阀元件51，该阀元件51可移动地容纳在阀壳52中并且可沿其轴向自由移动；阀弹簧53，该阀弹簧53通常沿阀闭合方向推进阀元件51；以及阀盖54，在阀弹簧53容纳在阀壳52中的情况下，阀盖54闭合阀壳52的开口端。

阀壳52具有：与阀壳一体形成的锥形阀座55；以及在阀座55两侧以倾对角的关系形成在阀壳52中的第一端口75和第二端口77。阀元件51具有：大直径部51a，该大直径部51a经由第一O环56容纳在阀壳52中；锥形密封面51b，该锥形密封面51b形成在大直径部51a的一端处，以便与阀座55面对面接触；小直径部51c，该小直径部51c的外直径小于大直径部51a的外直径并且从大直径部51a的一端延伸到阀壳52的外部；以及邻接部件51d，该邻接部件51d以可替换的方式连接到小直径部51c的远端。第二O环57在小直径部51c与阀壳52之间提供密封。

图2所示的旁通阀50处于闭合状态，该状态下，经由作用于阀元件51上的阀弹簧53的力来使阀元件51的密封面51b与阀座55面对面接触。

如图3所示，撞击部件40包括：基部件42，该基部件42具有端凸缘41；以及柱部件43，该柱部件43从带凸缘的基部件42向上垂直延伸。撞击部件40可以形成为这样的结构：基部件42和柱部件43被直接连接在一起。

优选地，撞击部件40具有高度调节机构90。高度调节机构90由以下部件构成：杆92，该杆92从基部件42向上延伸并且在其外周面上具有阳螺纹91；锁紧螺母93，该锁紧螺母93可旋转地拧进杆92的基部周围；以及阴螺纹94，该阴螺纹94沿着柱部件43的轴向形成在柱部件43中。

当要执行撞击部件40的高度调节时，将锁紧螺母93向下布置在与柱部件43分开的解锁位置中。然后，使柱部件43沿顺时针方向或逆时针方向旋转。在这种情况下，如果柱部件43难以旋转，则可以使用诸如扳手(未示出)等的合适工具。为此，扳手槽95、95形成在柱部件43的外周面上。凭借由扳手的爪握紧的扳手槽95，转动扳手，从而迫使柱部件43旋转。通过这样旋转柱部件43，柱部件43可以上下移动，直到其达到期望高度为止。

当柱部件43达到期望高度时，使锁紧螺母93沿一方向旋转，以从解锁位置向上移动，直到锁紧螺母93迫使柱部件43被提起为止。柱部件43的被迫向上移动使阴螺纹94与阳螺纹91更稳固地啮合，从而可以实现锁紧或防松效果。当锁紧螺母93旋转时，可能出现柱部件43与锁紧螺母93一起稍稍旋转的情况。这种一起旋转的情况可以通过使用应用于扳手槽95、95的扳手将柱部件43保持在适当位置以防旋转的同时旋转锁紧螺母93来防止。

下面将更详细地描述通过使用锻造构造的锻造装置10而实现的热锻方法。在图1中，存储槽62中的液压经由第一油路71和第一止回阀72传送到油室36，使得存储槽62中的液压和油室36中的液压彼此相等。在该状况下，将加热到锻造温度的坯料或工件97(图5A)设置在模具22上。然后，使冲头保持器16以高速下降。在这种情况下，第一冲头26由冲头保持器16支撑，并且第二冲头28由液压支撑。

在冲头保持器16开始下降移动时，如图4A所示，撞击部件40的柱部件43和旁通阀50的阀元件51彼此在竖向上分开一距离，并且旁通阀50处于图2所示的闭合状态。

如图5A所示，以高速下降的第一和第二冲头26、28与工件97的一个表面彼此撞击接触，因此，使工件97开始在冲头26、28与模具22之间经受塑性变形。随着第一和第二冲头26、28进一步向下移动，如图5B所示，工件97进一步进行塑性变形。

第一和第二冲头26、28从图5B的位置进一步向下移动引起模具组12到达锻造过程的下死点的状况。在这种情况下，旁通阀50的阀元件51与撞击部件40的柱部件43紧靠。此后，阀元件51停留在该高度位置，而阀壳52进一步继续向下移动，使得在阀座55与密封面51b之间产生空隙，从而允许第一端口75和第二端口77彼此连通(如图4B中所示的箭头指示)。

凭借由此完成的流体连通，油室36中的液压相继通过第二油路76、旁通阀50、第三油路78和处于打开状态的第二止回阀79释放到存储槽62。如图5C中所示的箭头指示，这会使第二冲头28向上移动，而第一冲头26仍然继续其下降移动。在这种情况下，工件97的外周部的材料被迫朝向工件97的中央部流动。凭借材料流动，可以减小施加在模具22以及第一和第二冲头26、28上的负荷。

图1所示的旁通值50不能完全摆脱故障或机能不良。如果旁通阀50由于机能不良而未能打开，则安全阀74会打开，从而经由第一油路71和旁通路径73将液压释放到存储槽62。由此防止活塞33经受过大的液压。

返回参照图2，可能存在的问题是：阀元件51在与撞击部件40抵靠时，阀元件可能会沿向上方向弹回。然而，实际上这种问题从来不会出现，这是因为通常情况下阀元件51被阀弹簧53向下推进。因此，即使当0.01秒级别的响应时间是主要要求时，旁通阀50也可以正常操作。

如之前参照图5A至图5C所描述的，工件97的中央部经由第二冲头28而塑性变形等。如上面参照图1讨论的，第二冲头28由液压支撑。如图5C所示，工件97的由第一冲头26成形的周部在形状和维数上具有提高的精度。另一方面，因为工件的中央部已经由液压支撑的第二冲头28成形，所以工件97的中央部的形状和维数的精度不高。因为通过在后续处理步骤经由冲压形成轴孔之后进行机械加工来完成中央部，所以不要求工件97的中央部在锻造状态下具有较高的精确度。由此，特定冲头(所例示的实施方式中是第二冲头28)(该特定冲头用于对工件97的整个区域中精度要求最低的那个部分(所例示的实施方式中是中央部)进行成形)由液压支撑。

在图1所示的布置中，旁通阀50可以设置在模具保持器14上，在这种情况下，撞击部件40设置在冲头保持器16上。凭借该修改，第二油路76变长，这会延长响应时间。而且，应当由柔性管形成第二油路76的至少一部分。

相反，根据所例示的实施方式，如图1所示，因为旁通阀50设置在冲头保持器16上，所以第二油路76的长度较短，并且不需要柔性管。

下面，将参照图6描述高度调节机构90的修改形式。如图6所示，所修改的高度调节机构90B包括：从动楔形塞垫101，该从动楔形塞垫101与柱部件43的下端一体形成或连接到该下端；驱动楔形塞垫102，该驱动楔形塞垫102直接放置在从动楔形塞垫102下面；平面塞垫103，该平面塞垫103安装在模具保持器14上并且可在上面滑动支撑驱动楔形塞垫102；电动缸104，该电动缸104固定安装在模具保持器14上，以便沿水平方向驱动或移动驱动楔形塞垫102；以及引导部件105，该引导部件105设置在模具保持器14上并且随着柱部件43沿垂直方向移动而滑动引导柱部件43。

电动缸104本身具有已知的结构，并且通常由滚珠丝杠104a、拧进滚珠丝杠104a上的滚珠螺母(未示出)、以及用于使滚珠螺母旋转的伺服马达(未示出)构成。凭借该布置，当伺服马达使滚珠螺母旋转时，滚珠丝杠104a以提高的精度执行线性往复移动。电动缸104的滚珠丝杠104在其外端连接到驱动楔形塞垫102的后端。

当电动缸104的滚珠丝杠104a使驱动楔形塞垫102前进(沿图6中的向右方向)时，驱动楔形塞垫102的扁平楔形面和从动楔形塞垫101的扁平楔形面的相互作用使从动楔形塞垫101垂直向上移动。因此，柱部件43向上移动。另选地，当电动缸104的滚珠丝杠104a使驱动楔形塞垫102后退(沿图6中的向左方向)时，从动楔形塞垫101向下垂直移动，从而使柱部件43与从动楔形塞垫101一起向下移动。

在此期间，由于被引导部件105稳定引导，所以柱部件43可以平稳地上下移动，而不会沿径向摆动。因为电动缸104适于远程控制或自动操作，所以可以容易地响应于模具组12的设置或布置的变化来执行撞击部件40的设置。

当柱部件13经受施加于其的向下负荷时，向下负荷由从动楔形塞垫101和驱动楔形塞垫102的组合来承受。因此，电动缸104不受向下负荷的影响。据说滚珠丝杠机构抵抗冲击力的能力较弱(因为其是精密组件)。然而，因为电动缸104不经受向下负荷，所以不存在缩短电动缸104的寿命的风险。而且，不必增加电动缸104的刚性，缩小电动缸104的尺寸和重量也是可能的。

旁通阀50和高度调节机构90应当不受所例示的实施方式的限制，而是各种结构的变化或修改都是可能的。而且，锻造装置10尤其适合于热锻，然而，其还可以在用于温锻或冷锻时有效地操作。

撞击部件40可以设置在模具保持器14和冲头保持器16中的一者上，并且旁通阀50设置在模具保持器14和冲头保持器16中的另一者上。作为另选，撞击部件40或旁通阀50可以设置在基部上，代替模具保持器14。倘若撞击部件40以不可相对移动的方式安装在模具保持器14和冲头保持器16中的一者上，而旁通阀50以不可相对移动的方式安装在模具保持器14和冲头保持器16中的另一者上，则撞击部件40和旁通阀50可以设置在锻造装置的任何位置上。

Claims (4)

1.一种锻造装置，该锻造装置包括：具有多个冲头(26、28)的模具组(12)；以及油压回路(70)，该油压回路(70)用于经由液压来支撑所述多个冲头中的任意一个冲头，在锻造过程中，在所述模具组(12)即将到达下死点之前所述液压被释放，其特征在于：

所述锻造装置(10)包括旁通阀(50)，该旁通阀(50)用于打开和闭合所述油压回路(70)的流路；

所述模具组(12)包括模具保持器(14)和冲头保持器(16)，所述模具保持器(14)支撑模具(22)，所述冲头保持器(16)装配有所述多个冲头(26、28)并且能朝向和远离所述模具保持器(14)相对移动；

撞击部件(40)以不可相对移动的方式设置在所述模具保持器(14)和所述冲头保持器(16)中的一者上，并且所述旁通阀以不可相对移动的方式设置在所述模具保持器(14)和所述冲头保持器(16)中的另一者上；并且

在锻造过程中，在所述模具组(12)即将到达所述下死点之前，所述撞击部件(40)使所述旁通阀(50)的阀元件(51)沿阀打开方向移动，从而机械地打开所述油压回路(70)的所述流路。

2.根据权利要求1所述的锻造装置，其中，所述旁通阀(50)设置在所述冲头保持器(16)上。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的锻造装置，其中，所述撞击部件(40)包括用于调节所述撞击部件(40)的高度的高度调节机构(90)。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的锻造装置，其中，被所述液压支撑的所述冲头是下述冲头(28)，该冲头(28)被设计为对工件(97)的整个区域中精度要求最低的那一部分进行成形。