CN109351799A - 一种小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小直径薄壁深盲孔件的挤压模具，将挤压与拉伸工序结合到一个模具上，运用于变形量、挤压比、长径比较大的小直径薄壁盲孔件成形。其结构包括上下模板、下模芯、导向限位部件和具有加热功能的模腔和冲头。模腔内设置的拉模角使得材料在反挤压过程能够流出变形区域，减少与模具接触面积，从而降低模具在反挤压过程中的载荷，解决了挤压过程中小直径冲头寿命短的关键问题，模腔上行过程则充当拉模使用，归正拉伸材料至标准尺寸。本发明通过将反挤压模具和拉伸模具结合于一个模具，能够有效提高小直径薄壁深盲孔的成形效率、材料利用率高，同时生产出的产品残余应力小，制造成本低，模具维护和操作方便，具有广泛的应用价值。

Description

一种小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具

技术领域

本发明属于金属塑性加工领域，具体涉及一种小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具。

背景技术

现阶段金属塑性加工在加工盲孔件的时候多采用反挤压和拉伸两种方式，但是对于某些特殊要求的产品如小直径深盲孔件甚至于小直径薄壁深盲孔件的情况下，单纯的反挤压成形工艺因为其小直径冲头的强度限制而导致成形盲孔深度远远不够，同样单纯拉伸成形工艺在薄壁件的拉伸过程中会出现裂纹甚至断裂的问题，而对比其他成形工艺：铸造则因为获得不到抗拉强度较大的产品和应力集中明显而不选用, 旋压成形的小直径薄壁深盲孔产品抗拉强度高，但因为成形效率和良品率较低而难以选用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，解决了小直径薄壁深盲孔件在现加工阶段成形工艺上加工工序繁琐（多次变形）、成品质量较差（存在内部缺陷、良品率低）的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，包括上模板、下模板、下模芯、连接件、模腔、冲头和两组导向限位组件；上模板平行设置在下模板的正上方，上模板底面中心设有第一圆形凹槽，第一圆形凹槽底部中心向上开有第一通孔，上模板上关于第一圆形凹槽对称设有一对第一安装孔，下模板顶面中心设有第二圆形凹槽，下模芯底部固定在第二圆形凹槽中，下模芯上关于第二圆形凹槽对称设有一对第二安装孔，第一安装孔与第二安装孔位置对应，两组导向限位组件分别伸入第一安装孔和第二安装孔，冲头顶部固定在第一圆形凹槽内，且冲头底面位于下模芯正上方，模腔套在冲头上，两者之间留有间隙，连接件一端自下模板底面向上穿过下模板与模腔底面固连。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）本发明对比于反挤压成形，通过挤压加拉伸的方式，有效降低模具挤压载荷40%，成形深度提高近50%，模具寿命提高数十倍，成形表面质量较好。

（2）本发明对比于切削加工方式，材料利用率几乎接近100%，且生产周期缩至20s内，提高了生产效率和材料利用率。

（3）本发明对比于拉伸成形，材料在反挤压和拉伸过程中应力集中下降30%，有效的减少材料内部损伤。

附图说明

图1为本发明的模具结构图。

图2为挤压准备状态图。

图3为反挤压完成状态图。

图4为反挤压完成状态局部放大图。

图5为拉伸完成状态图。

图6为成形完成状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明中的小直径薄壁深盲孔件指的是内径小于22mm、壁厚小于2mm、盲孔件壁厚最薄处与外径之比在0.12-0.16，挤压比5-7，热挤压变形量大于70%的盲孔加工件。

结合图1，一种小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，包括上模板10、下模板3、下模芯5、连接件、模腔7、冲头12和两组导向限位组件；上模板10平行设置在下模板3的正上方，上模板10底面中心设有第一圆形凹槽，第一圆形凹槽底部中心向上开有第一通孔，上模板10上关于第一圆形凹槽对称设有一对第一安装孔，下模板3顶面中心设有第二圆形凹槽，下模芯5底部固定在第二圆形凹槽中，下模芯5上关于第二圆形凹槽对称设有一对第二安装孔，第一安装孔与第二安装孔位置对应，两组导向限位组件分别伸入第一安装孔和第二安装孔，冲头12顶部固定在第一圆形凹槽内，且冲头12底面位于下模芯5正上方，模腔7套在冲头12上，两者之间留有间隙，连接件一端自下模板3底面向上穿过下模板3与模腔7底面固连。

所述导向限位组件包括限位套6、导套9和导柱8，导柱8底部与第二安装孔过盈配合，顶部伸入第一安装孔，限位套6和导套9均套在导柱8上，导套9位于限位套6顶部，限位套6底面落于下模板3顶面，导套9与第一安装孔过盈配合。

所述连接件包括连接接头1和若干根连接导杆2，若干根连接导杆2对称固定在连接接头1顶面，连接导杆2自下模板3底面向上穿过下模板3与模腔7底面固连。

所述模腔7为圆柱体，其自顶面中心向下设有第二通孔，第二通孔顶面设置有拉模角，拉模角与第二通孔采用平滑过渡，拉模角的位置必须在反挤压过程中材料流动区域内，且拉模角角度选取大于冲头角度10°；模腔7上以第二通孔为中心对称分布N个加热孔，2≤N≤10。

所述下模芯5包括第一圆柱和第二圆柱，第一圆柱固定在第二圆柱顶面中心，且第一圆柱直径小于第二圆柱直径，当处于反挤压完成状态时，模腔7的第二通孔与第一圆柱过渡配合，第二圆柱固定在第二圆形凹槽内。

所述冲头12包括导向杆、圆柱形凸台和弧形加工部，弧形加工部固定在导向杆底部，导向杆固定在圆柱形凸台底部中心，圆柱形凸台固定在第一圆形凹槽内，当模具处于拉伸状态时，弧形加工部顶住工件，模腔7的第二通孔沿导向杆向上运动，两者过渡配合。

所述冲头12上，自圆柱形凸台顶面中心向导向杆上开有一个盲孔，所述盲孔与第一通孔相通。

所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，还包括第一隔热片11，第一隔热片11设置在上模板10的第一圆形凹槽底面和冲头12之间。

所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，还包括第二隔热片4，第二隔热片4设置在下模板3的第二圆形凹槽底面和下模芯5之间。所述第二隔热片4可以采用云母片、玻璃纤维、石棉片等隔热材料。

工作过程表述：

按照图1完成模具安装后，根据需要可向模具加热孔中放入加热棒，上模板10、连接接头1通过螺纹分别与油压机的主缸和底缸相连，下模板3通过压板固定于油压机平面上。上模板10、导套9、云母片11、冲头12组成的上模具运动和模腔7运动无异响则为模具安装完毕。

如图2所示，操作油压机拉起上模具至导套9与导柱8完全脱离一定距离后，将圆柱状坯料放入模腔7内，模腔7下底面与下模芯5上表面接触，圆柱坯料与模腔7的第二通孔间隙配合，圆柱坯料下底面与下模芯5上表面接触。

如图3所示，上模具在主缸作用下开始下行运动，导柱8与导套9过渡配合下降一定距离时，冲头12与圆柱状坯料接触，圆柱状坯料在受到压力后开始变形，在冲头12弧形加工部和模腔7的第二通孔内沿表面流动，此时模腔7的第二通孔在与下模芯5的第一圆柱过渡配合作用下，处于固定状态，保证控制反挤压成形的圆度和壁厚差。

下模具继续下行过程中，材料在冲头12和模腔7限制下继续向上流动，当材料流动至拉模角位置时，材料脱离模腔7第二通孔，在冲头12弧形加工部带有锥度的表面作用下，流出材料会脱离接触冲头12和模腔7表面继续上行，此时因为材料变形区域为拉模角以下区域，变形区域恒定不变，冲头12载荷进入恒定阶段，由此冲头12载荷可以控制在较小值，这对于小直径的冲头12而言，可以有效的提高其使用寿命。当导套9的下表面与限位套6的上表面接触时，反挤压过程结束。结合图4，可以发现拉模角以上部分金属较为粗大且未贴合模具，需要进行拉伸加工。

如图5所示，模腔7在与底缸相连的连接件作用下向上运动，因为连接导杆2与下模板3为间隙配合，因而需要通过下模芯5第一圆柱与模腔7第一通孔过渡配合作为模腔7上行的可靠导向；模腔7上行过程中，脱离模具的材料在拉模角的作用下进一步拉薄拉长贴合模具表面，当模腔7的第一通孔即将脱离下模芯5的第一圆柱时，模腔7的第一通孔接触到冲头12的导向杆且与之过渡配合，冲头12的导向杆作为模腔7的上行导向，保证拉伸后半段的成形质量。当连接接头1的上表面与下模板3的下表面接触时，拉伸阶段完成。

如图6所示，上模具随主缸上行一定距离后，可以取下工件。

Claims (9)

1.一种小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：包括上模板（10）、下模板（3）、下模芯（5）、连接件、模腔（7）、冲头（12）和两组导向限位组件；上模板（10）平行设置在下模板（3）的正上方，上模板（10）底面中心设有第一圆形凹槽，第一圆形凹槽底部中心向上开有第一通孔，上模板（10）上关于第一圆形凹槽对称设有一对第一安装孔，下模板（3）顶面中心设有第二圆形凹槽，下模芯（5）底部固定在第二圆形凹槽中，下模芯（5）上关于第二圆形凹槽对称设有一对第二安装孔，第一安装孔与第二安装孔位置对应，两组导向限位组件分别伸入第一安装孔和第二安装孔，冲头（12）顶部固定在第一圆形凹槽内，且冲头（12）底面位于下模芯（5）正上方，模腔（7）套在冲头（12）上，两者之间留有间隙，连接件一端自下模板（3）底面向上穿过下模板（3）与模腔（7）底面固连。

2.根据权利要求1所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：所述导向限位组件包括限位套（6）、导套（9）和导柱（8），导柱（8）底部与第二安装孔过盈配合，顶部伸入第一安装孔，限位套（6）和导套（9）均套在导柱（8）上，导套（9）位于限位套（6）顶部，限位套（6）底面落于下模板（3）顶面，导套（9）与第一安装孔过盈配合。

3.根据权利要求1所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：所述连接件包括连接接头（1）和若干根连接导杆（2），若干根连接导杆（2）对称固定在连接接头（1）顶面，连接导杆（2）自下模板（3）底面向上穿过下模板（3）与模腔（7）底面固连。

4.根据权利要求1所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：所述模腔（7）为圆柱体，其自顶面中心向下设有第二通孔，第二通孔顶面设置有拉模角，拉模角与第二通孔采用平滑过渡，拉模角的位置必须在反挤压过程中材料流动区域内，且拉模角角度选取大于冲头角度10°-12°；模腔（7）上以第二通孔为中心对称分布N个加热孔，2≤N≤10。

5.根据权利要求1所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：所述下模芯（5）包括第一圆柱和第二圆柱，第一圆柱固定在第二圆柱顶面中心，且第一圆柱直径小于第二圆柱直径，当处于反挤压完成状态时，模腔（7）的第二通孔与第一圆柱过渡配合，第二圆柱固定在第二圆形凹槽内。

6.根据权利要求1所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：所述冲头（12）包括导向杆、圆柱形凸台和弧形加工部，弧形加工部固定在导向杆底部，导向杆固定在圆柱形凸台底部中心，圆柱形凸台固定在第一圆形凹槽内，当模具处于拉伸状态时，弧形加工部顶住工件，模腔（7）的第二通孔沿导向杆向上运动，两者过渡配合。

7.根据权利要求1所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：所述冲头（12）上，自圆柱形凸台顶面中心向导向杆上开有一个盲孔，所述盲孔与第一通孔相通。

8.根据权利要求1所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：还包括第一隔热片（11），第一隔热片（11）设置在上模板（10）的第一圆形凹槽底面和冲头（12）之间。

9.根据权利要求1所述的小直径薄壁深盲孔件的挤压成形模具，其特征在于：还包括第二隔热片（4），第二隔热片（4）设置在下模板（3）的第二圆形凹槽底面和下模芯（5）之间。