CN112247051A - 氮气弹簧热挤压模具及热挤压成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氮气弹簧热挤压模具及热挤压成型工艺，包括上模部分与下模部分，所述上模部分包括成型冲头；所述下模部分包括模座，所述模座的下方固定有顶升退料装置，所述模座的中心固定有模胚，在所述模胚的中心开设有成型腔；在所述成型腔内设置有润滑块，且该润滑块的外壁与所述成型腔的内壁相接触，所述顶升退料装置的伸缩部分与所述润滑块的底部顶接，在所述润滑块上开设有容置槽，在所述模座上还开设有油道，且该油道贯穿所述模胚后与所述成型腔相连通。大幅度提高了氮气弹簧的机械性能、物理性能以及锻造效果和成品率，使得氮气弹簧的结构性更强，增强了氮气弹簧的抗拉强度和延伸性。

Description

氮气弹簧热挤压模具及热挤压成型工艺

技术领域

本发明涉及到氮气弹簧机械加工技术领域，具体涉及一种氮气弹簧热挤压模具及热挤压成型工艺。

背景技术

氮气弹簧是一种以高压氮气为工作介质的新型弹性组件，它具有体积小、弹力大、行程长、工作平稳、制造精密、使用寿命长、弹力曲线平缓、以及不需要预紧等优点，被广泛应用于模具上，能完成常规弹性组件难于完成的工作，能够有效简化模具的设计和制造，方便模具的安装和调整，延长模具的使用寿命，以及确保产品质量的稳定。

现有技术中，氮气弹簧缸体的生产工艺是来料无缝钢管→焊接→加工外圆→加工内孔→发黑；活塞杆加工的工艺方式是：活塞杆车削加工→磨削外圆→表面处理(镀铬或QPQ)→抛光。然而，采用上述工艺制成的缸体与活塞杆在长时间高频率使用下，氮气弹簧活塞组件的材料会出现物理特性疲劳，有损坏风险，同时由于缸体内存在的高压气体作用下，更是存在一定的安全隐患。

为了解决安全隐患，有必要真镀锌的对氮气弹簧的制造工艺及其相应的成型设备进行改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氮气弹簧热挤压模具及热挤压成型工艺，通过该模具对氮气弹簧的缸体或活塞杆进行热挤压成型，能够使得氮气弹簧的物理机械特性更为优异，结构性更强，有效增强氮气弹簧的强抗拉强度与延伸性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种氮气弹簧热挤压模具，其关键在于：包括固定于压机的上下驱动机构上的上模部分以及固定于所述压机的工作台上与所述上模部分相配合的下模部分；

所述上模部分包括成型冲头；所述下模部分包括模座，所述模座的下方固定有顶升退料装置，所述模座的中心固定有模胚，在所述模胚的中心开设有成型腔，该成型腔与所述成型冲头的尺寸相适应，所述顶升退料装置的伸缩部分伸入所述成型腔内；

在所述成型腔内设置有润滑块，且该润滑块的外壁与所述成型腔的内壁相接触，所述顶升退料装置的伸缩部分与所述润滑块的底部顶接，在所述润滑块上开设有容置槽，在所述模座上还开设有油道，且该油道贯穿所述模胚后与所述成型腔相连通，在所述润滑块上下移动过程中，所述容置槽能够与所述油道的出油口连通。

进一步的，所述上模部分还包括安装结构，所述安装结构用于实现上模部分与所述上下驱动机构之间的连接，所述成型冲头可拆卸连接于该安装结构的下端。

进一步的，所述安装结构包括安装座与连接杆，所述连接杆的上端与所述安装座固定连接，所述连接杆的下端与所述成型冲头相连接。

进一步的，所述安装座由安装盘与固定法兰连接而成，所述连接杆的上端形成有连接头，该连接头由下至上穿过所述固定法兰后伸入所述安装盘开设的容置孔内，在所述固定法兰的中心开设有安装台阶，所述连接头通过卡簧与安装台阶的配合实现和所述固定法兰固定连接，连接后所述安装盘、固定法兰与连接杆的轴心线共线。

进一步的，所述连接杆的下端开设有螺纹盲孔，所述成型冲头的上端形成有与所述螺纹盲孔相适应的螺纹连接段。

进一步的，所述模座开设有容置腔，所述顶升退料装置通过安装件固定在该容置腔内，在所述容置腔内还设置有压力显示控制装置，该压力显示控制装置用于控制和显示所述顶升退料装置的内部压力。

进一步的，所述模胚的上端向内弯折形成限位环，在所述模胚的中心还设有模胎，所述模胎抵接在所述模座与所述限位环之间，所述成型腔形成于所述限位环与模胎的中心。

进一步的，所述成型腔由锥形段与柱形段连接而成，所述锥形段的大端与所述模胚的上表面齐平，所述锥形段的小端与所述柱形段连接，且所述锥形段的小端直径与所述柱形段的直径一致。

进一步的，所述润滑块呈圆柱形，在该润滑块的上部环向开设所述容置槽，在所述润滑块的中心形成有通气孔。

基于上述热挤压模具的结构，本方案还提出了一种基于该热挤压模具的氮气弹簧热挤压成型工艺，包括如下步骤：

步骤1、将上述结构的氮气弹簧热挤压模具安装于压机上，即将所述上模部分安装在所述压机的上下驱动机构上，将所述下模部分安装于所述压机的工作台上相应于所述上模部分的位置；

步骤2、将待成型坯料放置于所述成型腔内；

步骤3、上模部分向下移动进行合模，使得成型冲头下压，将待成型坯料压入所述成型腔内；

步骤4、上模部分继续向下移动，使得成型冲头继续下压，将待成型坯料按成型腔形状挤压至完全成型，形成成型体；

步骤5、上模部分返回初始位置，所述顶升退料装置顶出所述成型体。

本发明的显著效果是：

采用本方案所述的模具和工艺对对预热后的坯料进行热挤压成型，大幅度提高了氮气弹簧的机械性能、物理性能以及锻造效果和成品率，使得氮气弹簧的结构性更强，增强了氮气弹簧的抗拉强度和延伸性；

同时通过热挤压成型的方式，使得氮气弹簧的缸体或活塞杆的整体稳定性以及使用过程中的安全性得到了大幅提高，并相较于传统工艺，简化了工艺步骤，节省了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明一个视角的结构示意图；

图2是本发明另一个视角的结构示意图；

图3是本发明的主视图；

图4是本发明的右视图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是图5中B的局部放大示意图；

图7是本发明的后视图；

图8是本发明的左视图；

图9是本发明的俯视图；

图10是所述润滑块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1～图10所示，一种氮气弹簧热挤压模具，包括固定于压机的上下驱动机构上的上模部分10以及固定于所述压机的工作台上与所述上模部分10相配合的下模部分20。

关于上模部分：

所述上模部分10包括成型冲头11与安装结构，所述安装结构用于实现上模部分10与所述上下驱动机构之间的连接，所述成型冲头11可拆卸连接于该安装结构的下端，以便于根据不同规格的产品或成型冲头11的磨损情况进行成型冲头11的更换；

具体的，所述安装结构包括安装座与连接杆12，所述连接杆12的上端与所述安装座固定连接，所述连接杆12的下端与所述成型冲头11相连接，所述安装座由安装盘16与固定法兰13连接而成，所述连接杆12的上端形成有连接头14，该连接头14由下至上穿过所述固定法兰13后伸入所述安装盘16开设的容置孔内，在所述固定法兰13的中心开设有安装台阶，所述连接头14通过卡簧15与安装台阶的配合实现和所述固定法兰13固定连接，连接后所述安装盘16、固定法兰13与连接杆12的轴心线共线。

与固定法兰13相连接并伸入安装盘16的固定头，既能起到固定连接的作用，又能起到正角的作用，再配合以同轴设置的安装盘16、固定法兰13与连接杆12，能够提供高精度的力传递过程，使得待成型坯料S均匀受力，确保产品的成品率。

优选的，所述连接杆12的下端开设有螺纹盲孔，所述成型冲头11的上端形成有与所述螺纹盲孔相适应的螺纹连接段11a。当然，在具体实施时，连接杆12与成型冲头11的连接方式还可以采用卡接等其他可拆卸连接方式。

关于下模部分：

所述下模部分20包括模座21，所述模座21的下方固定有顶升退料装置210，所述模座21的中心固定有模胚22，在所述模胚22的中心开设有成型腔23，该成型腔23与所述成型冲头11的尺寸相适应，所述顶升退料装置210的伸缩部分伸入所述成型腔23内；本例中，所述顶升退料装置210采用氮气弹簧。

采用本方案所述的模具和工艺对对预热后的棒料进行热挤压成型，大幅度提高了氮气弹簧的机械性能、物理性能以及锻造效果和成品率，使得氮气弹簧的结构性更强，增强了氮气弹簧的抗拉强度和延伸性。

进一步的，在所述成型腔23内设置有润滑块24，且该润滑块24的外壁与所述成型腔23的内壁相接触，所述顶升退料装置210的伸缩部分与所述润滑块24的底部顶接，在所述润滑块24上开设有容置槽25，该容置槽25的截面可为U字形、C字形、V字形等结构，在所述模座21上还开设有油道26，且该油道26贯穿所述模胚22后与所述成型腔23相连通，在所述润滑块24上下移动过程中，所述容置槽25能够与所述油道26的出油口连通。

通过润滑块24上开设有环形的容置槽25，在润滑块24向下运动到达下死点后，控制流量阀开启，通过油道26向润滑块24上的容置槽25内注入一定量的润滑剂，待顶升退料装置210向上顶出润滑块24与成型体时，可润滑整个成型腔23，实现了模具的自润滑功能，从而简化了模具在生产中需要暂停对成型腔23进行润滑的步骤，进而提高了生产效率。

优选的，所述模座21开设有容置腔27，所述顶升退料装置210通过安装件固定在该容置腔27内，在所述容置腔27内还设置有压力显示控制装置28，该压力显示控制装置28用于控制和显示所述顶升退料装置210的内部压力，通过对顶升退料装置210内部压力的监控、显示和控制，不仅能够及时避免长时间使用后其可能存在的安全隐患，还能够及时调整内部压力，适应于不同规格产品的生产。

参见附图6，所述模胚22的上端向内弯折形成限位环221，在所述模胚22的中心还设有模胎29，所述模胎29抵接在所述模座21与所述限位环221之间，所述成型腔23形成于所述限位环221与模胎29的中心。通过可拆卸式的模胚与模胎的设置，能够适应与不同规格产品的生产，而所述模胎采用特殊材料制成，其随温度变化所产生的形变小，将能够有效保障成型后产品的质量。

从图6中还可以看出，所述成型腔23由锥形段231与柱形段232连接而成，所述锥形段231的大端与所述模胚22的上表面齐平，所述锥形段231的小端与所述柱形段232连接，且所述锥形段231的小端直径与所述柱形段232的直径一致。通过上述设计，在待成型坯料S放置在成型腔23时能够起到固定作用，避免工件的倾斜或倾倒，造成产品不合格或材料的浪费；还能到在合模成型过程中起到导向作用，利于待成型坯料S的成型。

如图10所示，所述润滑块24呈圆柱形，在该润滑块24的上部环向开设所述容置槽25，在所述润滑块24的中心形成有通气孔241，通过通气孔241在合模时将润滑块24下方的空气排出，避免了润滑块24由于空气压力的作用不能精确的到达下死点而影响产品质量。

基于上述热挤压模具的结构，本实施例还提出了一种基于该热挤压模具的氮气弹簧热挤压成型工艺，包括如下步骤：

步骤1、装机过程：将上述结构的氮气弹簧热挤压模具安装于压机上，即将所述上模部分10安装在所述压机的上下驱动机构上，将所述下模部分20安装于所述压机的工作台上相应于所述上模部分的位置，此时，上模部分10与下模部分20中的各零部件均处于初始状态，其中润滑块24被顶升退料装置210顶至成型腔23的顶端；

步骤2、放料过程：将待成型坯料S放置于所述成型腔23内，此时成型冲头11与待成型坯料S未接触；

步骤3、一次合模压入过程：上模部分10向下移动进行合模，使得成型冲头11下压，由于顶升退料装置210的压力小于待成型坯料S所需的成型压力，故而能将待成型坯料S与润滑块24一起被下压，直至润滑块24达到下死点，从而待成型坯料S压入所述成型腔23内；

步骤4、二次合模成型与注油过程：上模部分10继续向下移动，使得成型冲头11继续下压，直至成型冲头11达到下死点，将待成型坯料S按成型腔23形状挤压至完全成型，形成成型体；

此时，由于润滑块24上开设有环形的容置槽25，控制流量阀开启，通过油道26向润滑块24上的容置槽25内注入一定量的润滑剂，待顶升退料装置210顶出润滑块24与成型体时，可润滑整个成型腔23；

步骤5、退料与润滑过程：上模部分10返回初始位置，所述顶升退料装置210顶出所述成型体，由于润滑块24上容置槽25内被注入有润滑剂，因此在润滑块24与成型体一并被顶升而向上运动的过程中，润滑剂能够自容置槽25内溢出润滑整个成型腔23的腔壁。

通过上述工艺中的装机过程、放料过程、一次合模压入过程、二次合模成型与注油过程、以及退料与润滑过程，不仅相较于传统工艺，大幅度提高了氮气弹簧的机械性能、物理性能以及锻造效果和成品率，使得氮气弹簧的结构性更强，增强了氮气弹簧的抗拉强度和延伸性，使得氮气弹簧的缸体或活塞杆的整体稳定性以及使用过程中的安全性得到了大幅提高；还简化了工艺步骤，节省了生产成本，还通过模具的自润滑结构，减少了模具在生产中需要暂停进行润滑的过程，大幅提高了生产效率。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种氮气弹簧热挤压模具，包括固定于压机的上下驱动机构上的上模部分以及固定于所述压机的工作台上与所述上模部分相配合的下模部分；其特征在于：

所述上模部分包括成型冲头；所述下模部分包括模座，所述模座的下方固定有顶升退料装置，所述模座的中心固定有模胚，在所述模胚的中心开设有成型腔，该成型腔与所述成型冲头的尺寸相适应，所述顶升退料装置的伸缩部分伸入所述成型腔内；

在所述成型腔内设置有润滑块，且该润滑块的外壁与所述成型腔的内壁相接触，所述顶升退料装置的伸缩部分与所述润滑块的底部顶接，在所述润滑块上开设有容置槽，在所述模座上还开设有油道，且该油道贯穿所述模胚后与所述成型腔相连通，在所述润滑块上下移动过程中，所述容置槽能够与所述油道的出油口连通。

2.根据权利要求1所述的氮气弹簧热挤压模具，其特征在于：所述上模部分还包括安装结构，所述安装结构用于实现上模部分与所述上下驱动机构之间的连接，所述成型冲头可拆卸连接于该安装结构的下端。

3.根据权利要求2所述的氮气弹簧热挤压模具，其特征在于：所述安装结构包括安装座与连接杆，所述连接杆的上端与所述安装座固定连接，所述连接杆的下端与所述成型冲头相连接。

4.根据权利要求3所述的氮气弹簧热挤压模具，其特征在于：所述安装座由安装盘与固定法兰连接而成，所述连接杆的上端形成有连接头，该连接头由下至上穿过所述固定法兰后伸入所述安装盘开设的容置孔内，在所述固定法兰的中心开设有安装台阶，所述连接头通过卡簧与安装台阶的配合实现和所述固定法兰固定连接，连接后所述安装盘、固定法兰与连接杆的轴心线共线。

5.根据权利要求4所述的氮气弹簧热挤压模具，其特征在于：所述连接杆的下端开设有螺纹盲孔，所述成型冲头的上端形成有与所述螺纹盲孔相适应的螺纹连接段。

6.根据权利要求1所述的氮气弹簧热挤压模具，其特征在于：所述模座开设有容置腔，所述顶升退料装置通过安装件固定在该容置腔内，在所述容置腔内还设置有压力显示控制装置，该压力显示控制装置用于控制和显示所述顶升退料装置的内部压力。

7.根据权利要求6所述的氮气弹簧热挤压模具，其特征在于：所述模胚的上端向内弯折形成限位环，在所述模胚的中心还设有模胎，所述模胎抵接在所述模座与所述限位环之间，所述成型腔形成于所述限位环与模胎的中心。

8.根据权利要求1所述的氮气弹簧热挤压模具，其特征在于：所述成型腔由锥形段与柱形段连接而成，所述锥形段的大端与所述模胚的上表面齐平，所述锥形段的小端与所述柱形段连接，且所述锥形段的小端直径与所述柱形段的直径一致。

9.根据权利要求1所述的氮气弹簧热挤压模具，其特征在于：所述润滑块呈圆柱形，在该润滑块的上部环向开设所述容置槽，在所述润滑块的中心形成有通气孔。

10.一种氮气弹簧热挤压成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将如权利要求1-9任一项所述的氮气弹簧热挤压模具安装于压机上，即将所述上模部分安装在所述压机的上下驱动机构上，将所述下模部分安装于所述压机的工作台上相应于所述上模部分的位置；

步骤2、将待成型坯料放置于所述成型腔内；

步骤3、上模部分向下移动进行合模，使得成型冲头下压，将待成型坯料压入所述成型腔内；

步骤4、上模部分继续向下移动，使得成型冲头继续下压，将待成型坯料按成型腔形状挤压至完全成型，形成成型体；

步骤5、上模部分返回初始位置，所述顶升退料装置顶出所述成型体。

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