CN104841715A - 冷挤压用三维高频复合颤振模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷挤压用三维高频复合颤振模具，包括成型机构、凸模颤振发生机构、凹模颤振发生机构；凹模颤振发生机构包括X轴颤振发生机构和Y轴颤振发生机构，X轴颤振发生机构包括左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器，Y轴颤振发生机构包括前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器，四个颤振发生器的底部均通过螺栓固定在下模座上；凸模颤振发生机构包括Z轴颤振发生器和Z轴连接板，Z轴连接板固定在上模板上方；本发明采用的颤振器结构简单，与原有挤压设备兼容性好，输出频率、幅值可控；本发明提供的高频微幅摆动和轴向颤振，能够通过降低成形件表面摩擦力、降低金属流动应力、促进金属流动，降低成形载荷，提高成品质量。

Description

冷挤压用三维高频复合颤振模具

技术领域

本发明涉及一种冷挤压模具，尤其涉及一种冷挤压用三维高频复合颤振模具。

背景技术

由于冷挤压具有“生产效率高，材料利用率高、零件性能好”等诸多优点，因此在工业生产中已被广泛使用。然而在冷挤压工艺时，由于材料在室温下的高流动应力，在坯料成形终了时，变形抗力急剧上升，同时模具与坯料之间的摩擦力也阻碍着金属坯料的流动，不仅如此，高的变形抗力和摩擦力对于压力机的吨位以及模具的要求也更加严格。

随着对这一问题的不断深入研究，人们发现将高频振动加入到线材、管材拉拔等成形过程当中，可以有效的降低成形力。目前作为高频振源主要以大功率超声波为主，由于超声波功率受到限制，不能提供足够大的输出力，因此，不能满足大尺寸、形状复杂的零件的挤压要求。

常规的液压式振动虽然有输出力大、动态响应高、振动频率和幅值易于调节的特点，但难实现高频振动，同时产生的振幅也较大，导致成形件的尺寸精度难以得到保证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有冷挤压模具不能实现“难成形零件”的冷挤压成形及尺寸精度不能满足要求的问题，本发明提供了一种能在三个方向上获得足够大的激振力、较高的振动频率及较小的振幅同时，保证零件成形尺寸精度的冷挤压用三维高频复合颤振模具。

本发明通过以下技术方案来实现所述目的：冷挤压用三维高频复合颤振模具，包括成型机构、凸模颤振发生机构、凹模颤振发生机构；

所述成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、顶料片和顶料杆，所述凸模安装在所述凸模固定块内，所述凸模固定块通过螺栓与正上方的凸模法兰连接块和上模板连接；所述凹模安装在所述凸模正下方的凹模固定块内，所述凹模与正下方的所述凹模座接触，所述凹模座与正下方的凹模法兰连接块接触，所述凹模固定块通过螺栓与正下方的凹模法兰连接块和下模板连接；所述顶料片为截面为圆弧形的长条，所述顶料片安装在下凸模和凹模座的通孔内，所述顶料杆安装在凹模法兰连接块和下模板的中心孔内，所述顶料杆的上端与所述顶料片连接；

所述凹模颤振发生机构包括X轴颤振发生机构和Y轴颤振发生机构，所述X轴颤振发生机构包括左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器，所述Y轴颤振发生机构包括前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器对称分布在顶料杆左右两侧的下模座上，所述前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器对称分布顶料杆前后两侧的下模座上；所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的颤振头均与下模板连接；所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的底部均通过螺栓固定在下模座上。

所述凸模颤振发生机构包括Z轴颤振发生器和Z轴连接板，所述Z轴连接板固定在上模板上方，Z轴颤振发生器的头部连接Z轴连接板，Z轴颤振发生器的顶部固定在上模座上；所述Z轴颤振发生器具有和所述四个颤振发生器完全相同的结构，所述Z轴颤振发生器采用独立的高频阀进行控制。

进一步的，每个所述颤振发生器均包括缸筒底座、缸筒、活塞、活塞杆和缸筒顶盖，所述缸筒底座和缸筒顶盖焊接在缸筒的上下两端，所述活塞杆穿过所述缸筒顶端，所述活塞杆与活塞的上端靠轴肩定位，所述活塞杆与活塞的下端通过焊接固定；所述缸筒底座通过螺栓固定在下模座上，所述活塞杆的上端连接下模板。

进一步的，所述活塞杆和缸筒顶盖之间依次设有防尘圈、组合密封圈和支撑环。采用该方法实现了动密封，当然也可以采取其他密封方式。

进一步的，所述活塞和缸筒之间采用组合密封圈和设置在组合密封圈上下两侧的支撑环进行密封。采用该方法实现了动密封，当然也可以采取其他的密封方式。

进一步的，所述左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器连接同一个高频阀并受同一个高频控制阀进行控制，左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器的控制油路相反；所述前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器连接同一个高频阀并受同一个高频控制阀进行控制，前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的控制油路相反。

本发明的技术构思为：本发明由可高频颤振的凹模和凸模组成；以凸模颤振发生机构的颤振发生器为例，油液从缸筒侧面两油口进入并充满缸筒油腔，由于活塞与缸筒，以及活塞与活塞杆之间的密封，缸筒油腔被活塞隔离成上下两部分，并分别通过上下油口与液压控制阀连通；通过对液压控制阀输入指定参数的振动信号，可调控缸筒上下油腔内的油液压力，活塞与活塞杆在上下油腔压力差的作用下，在缸筒内进行微幅的往复运动。由于上模部分固定在连接板上，连接板与活塞杆连接，凸模也随之作轴向高频颤振。对于下模部分，以X轴颤振发生机构为例，两个独立的颤振发生器的连接油路相反。加载控制信号后，在某一时刻，一个颤振发生器的活塞和活塞杆向上运动，另一个向下运动。由于两个颤振发生器对称布置在下模座的两侧且与上模板相连，将带动下模板沿轴向作微幅高频摆动。由于下模部分固定在下模板上，凹模也随之运动。Y轴颤振发生机构的工作原理与X轴颤振发生机构相同，但产生的高频摆动的方向与X轴颤振发生机构正交，从而实现挤压过程中的三维高频颤振。

本发明的有益效果在于：本发明采用的颤振器结构简单，与原有挤压设备兼容性好，输出频率、幅值可控；本发明能提供三个方向上的高频微幅振动，其中两个方向为高频微幅摆动颤振，一个方向为轴向高频颤振；本发明提供的高频微幅摆动和轴向颤振，能够通过降低成形件表面摩擦力、降低金属流动应力、促进金属流动，降低成形载荷，提高成品质量。

附图说明

图1为本发明冷挤压用三维高频复合颤振模具的结构示意图；

图2为颤振发生器结构图；

图3为颤振发生器的结构示意俯视图；

图4为凸模颤振发生机构的颤振发生器位置布置示意图；

图5为凸模颤振发生机构控制示意图；

图6为X轴颤振发生机构的一种控制示意图。

其中：1-上模座；2-Z轴颤振发生器；3-Z轴连接板；4-上模板；5-凸模法兰连接块；6-凸模固定块；7-凹模固定块；8-凹模座；9-下模板；10-下模座；11-顶料杆；12-凹模颤振发生器；13-凹模法兰连接块；14-顶料片；15-下凸模；16-凹模；17-凸模；18-活塞杆；19-缸筒顶盖；20-缸筒；21-活塞；22-缸筒底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～6所示，冷挤压用三维高频复合颤振模具，包括成型机构、凸模颤振发生机构、凹模颤振发生机构。所述成型机构包括上模板4、凸模法兰连接块5、凸模固定块6、凸模17、凹模16、下凸模15、凹模固定块7、凹模座8、凹模法兰连接块13、下模板9、顶料片14、顶料杆11，所述凸模17安装在所述凸模固定块6内，所述凸模固定块6通过螺栓与正上方所述凸模法兰连接块5和上模板4连接，位于凸模17正下方的所述凹模16安装在凹模固定块7内，所述凹模16与正下方的所述凹模座8接触，所述凹模座8与正下方的所述凹模法兰连接块13接触，所述凹模固定块6、凹模法兰连接块13与所述下模板9通过螺栓连接。所述顶料片14为截面圆弧形的长条，安装在所述下凸模15和所述凹模座8的空孔内，所述顶料杆11安装在所述凹模法兰连接块13、下模板9中心孔内，所述顶料杆11的上端与所述顶料片14接触。

所述凹模颤振发生机构包括X轴颤振发生机构和Y轴颤振发生机构，所述X轴颤振发生机构包括左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器，所述Y轴颤振发生机构包括前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器对称分布在顶料杆11左右两侧的下模座10上，所述前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器对称分布顶料杆11前后两侧的下模座10上；所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的颤振头均与下模板9连接；所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的底部均通过螺栓固定在下模座10上。

所述凸模颤振发生机构包括Z轴颤振发生器2和Z轴连接板3，所述Z轴连接板3固定在上模板4上方，Z轴颤振发生器2的头部连接Z轴连接板3，Z轴颤振发生器2的顶部固定在上模座1上；所述Z轴颤振发生器2采用独立的高频阀进行控制。

每个所述颤振发生器均包括包括与缸筒底座22、开有两个油口的缸筒20、活塞21、活塞杆18、缸筒顶盖19。所述缸筒20与所述缸筒底座22与所述缸筒顶盖19通过焊接方式连接，所述活塞杆18与所述活塞21上端靠轴肩定位，所述活塞杆18与所述活塞21通过焊接连接在一起。所述连接板3通过螺栓与所述活塞杆连接，所述连接板3与所述上模板4连接。所述颤振发生器采用一个独立的高频阀控制，如图6为凹模颤振发生机构控制示意图。

所述活塞杆和缸筒顶盖之间依次设有防尘圈、组合密封圈和支撑环。采用该方法实现了动密封，当然也可以采取其他密封方式。

所述活塞和缸筒之间采用组合密封圈和设置在组合密封圈上下两侧的支撑环进行密封。采用该方法实现了动密封，当然也可以采取其他的密封方式。

所述左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器连接同一个高频阀并受同一个高频控制阀进行控制，左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器的控制油路相反；所述前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器连接同一个高频阀并受同一个高频控制阀进行控制，前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的控制油路相反。

本发明的工作原理：本发明的冷挤压用三维高频复合颤振模具由可高频颤振的凹模和凸模组成。以凸模颤振发生器为例，油液从缸筒侧面两油口进入并充满缸筒油腔，由于活塞与缸筒，以及活塞与活塞杆之间的密封，缸筒油腔被活塞隔离成上下两部分，并分别通过上下油口与液压控制阀连通；通过对液压控制阀输入指定参数的振动信号，可调控缸筒上下油腔内的油液压力，活塞与活塞杆在上下油腔压力差的作用下，在缸筒内进行微幅的往复运动。由于上模部分固定在连接板上，连接板与活塞杆连接，凸模也随之作轴向高频颤振。对于下模部分，以X轴颤振发生机构为例，两个独立的颤振发生器的连接油路相反。加载控制信号后，在某一时刻，一个颤振发生器的活塞和活塞杆向上运动，另一个向下运动。由于两个颤振发生器对称布置在下模座的两侧且与上模板相连，将带动下模板沿轴向作微幅高频摆动。由于下模部分固定在下模板上，凹模也随之运动。Y轴颤振发生机构的工作原理与X轴颤振发生机构相同，但产生的高频摆动的方向与X轴颤振发生机构正交，从而实现挤压过程中的三维高频颤振。

所述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在所述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (5)

1.一种冷挤压用三维高频复合颤振模具，其特征在于：包括成型机构、凸模颤振发生机构、凹模颤振发生机构；

所述成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、顶料片和顶料杆，所述凸模安装在所述凸模固定块内，所述凸模固定块通过螺栓与正上方的凸模法兰连接块和上模板连接；所述凹模安装在所述凸模正下方的凹模固定块内，所述凹模与正下方的所述凹模座接触，所述凹模座与正下方的凹模法兰连接块接触，所述凹模固定块通过螺栓与正下方的凹模法兰连接块和下模板连接；所述顶料片为截面为圆弧形的长条，所述顶料片安装在下凸模和凹模座的通孔内，所述顶料杆安装在凹模法兰连接块和下模板的中心孔内，所述顶料杆的上端与所述顶料片连接；

所述凹模颤振发生机构包括X轴颤振发生机构和Y轴颤振发生机构，所述X轴颤振发生机构包括左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器，所述Y轴颤振发生机构包括前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器对称分布在顶料杆左右两侧的下模座上，所述前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器对称分布顶料杆前后两侧的下模座上；所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的颤振头均与下模板连接；所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的底部均通过螺栓固定在下模座上。

所述凸模颤振发生机构包括Z轴颤振发生器和Z轴连接板，所述Z轴连接板固定在上模板上方，Z轴颤振发生器的头部连接Z轴连接板，Z轴颤振发生器的顶部固定在上模座上；所述Z轴颤振发生器具有和所述四个颤振发生器完全相同的结构，所述Z轴颤振发生器采用独立的高频阀进行控制。

2.根据权利要求1所述的冷挤压用三维高频复合颤振模具，其特征在于：每个所述颤振发生器均包括缸筒底座、缸筒、活塞、活塞杆和缸筒顶盖，所述缸筒底座和缸筒顶盖焊接在缸筒的上下两端，所述活塞杆穿过所述缸筒顶端，所述活塞杆与活塞的上端靠轴肩定位，所述活塞杆与活塞的下端通过焊接固定；所述缸筒底座通过螺栓固定在下模座上，所述活塞杆的上端连接下模板。

3.根据权利要求1所述的冷挤压用三维高频复合颤振模具，其特征在于：所述活塞杆和缸筒顶盖之间依次设有防尘圈、组合密封圈和支撑环。

4.根据权利要求1所述的冷挤压用三维高频复合颤振模具，其特征在于：所述活塞和缸筒之间采用组合密封圈和设置在组合密封圈上下两侧的支撑环进行密封。

5.根据权利要求1所述的冷挤压用三维高频复合颤振模具，其特征在于：所述左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器连接同一个高频阀并受同一个高频控制阀进行控制，左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器的控制油路相反；所述前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器连接同一个高频阀并受同一个高频控制阀进行控制，前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的控制油路相反。