CN113070433A - 一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置，包括第一模具和第二模具，将方形三通成形分为两阶段挤压成形，本发明还提供一种方形三通侧孔充芯挤压成形工艺，利用第一模具将圆柱形预锻坯料挤压成两侧带法兰，且法兰上具有侧孔的坯料，再将芯块放入侧孔中，利用第二模具将放入芯块的坯料，挤压成形为方形三通件。本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置及工艺，在第二阶段的挤压成形过程中，芯块能够避免法兰处侧孔被挤压变形，解决了侧向挤压力过大，侧孔难以冲孔到位，导致侧孔流线不完全，且模具侧冲头容易断裂等问题，提高了方形三通挤压成形质量。

Description

一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置及工艺
技术领域
本发明涉及挤压成形技术领域，特别是涉及一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置及工艺。
背景技术
多向挤压工艺，是通过液压机的两个或者三个液压缸带动模具在相互垂直的不同方向进行独立的、可协调的运动使工件产生大塑性变形得到所需的工件。材料在多向挤压塑性变形过程中处于多向受压的压力作用，生产出来的锻件组织致密，能闭合原材料内部的缺陷，同时保证了金属流线的完整，使得锻件的力学性能较好。目前研究的多向挤压工艺成形的三通零件一般为圆形，坯料一般为柱状坯料一次成形，成形力很大、成形困难、易产生折叠等缺陷，且对设备吨位要求很高。
目前对方形三通成形的研究相对较少，现有技术中的两阶段挤压成形工艺，由于第一阶段中间的方孔已经预成形出了圆孔，在第二阶段整形成方孔后，侧向压头进行侧向穿孔时，穿孔出来的多余材料已经没有流动空间，只能产生飞边，造成侧向挤压力过大，侧孔难以冲孔到位，导致侧孔流线不完全，且模具侧冲头容易断裂。
因此，如何改变现有技术中，方形三通侧孔挤压成形过程中，侧孔难以冲孔到位以及易造成侧冲头断裂的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置及工艺，以解决上述现有技术存在的问题，提高方形三通侧孔挤压成形质量，提高成形效率以及良品率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置，包括：
第一模具，所述第一模具包括第一上凹模、第一下凹模、第一垂直凸模、第一顶料块、第一顶料杆和第一水平凸模，所述第一上凹模设置于所述第一下凹模的顶部，所述第一上凹模和所述第一下凹模均具有凹槽且二者的凹槽相对设置，所述第一上凹模和所述第一下凹模的凹槽形成能够容纳坯料的第一型腔，所述第一垂直凸模可滑动地与所述第一上凹模相连，所述第一顶料块可滑动地与所述第一下凹模相连，所述第一垂直凸模和所述第一顶料块均能够伸入所述第一型腔内，所述第一垂直凸模为圆柱状，所述第一顶料杆与所述第一顶料块相连，所述第一型腔还具有侧凹槽，两个所述侧凹槽相对设置，所述第一水平凸模可滑动地与所述第一上凹模、所述第一下凹模相连，所述第一水平凸模的数量为两个并与所述侧凹槽一一对应，所述第一水平凸模能够伸入所述侧凹槽内，所述第一水平凸模、所述第一上凹模的相对滑动方向与所述第一垂直凸模、所述第一上凹模的相对滑动方向相垂直；
第二模具，所述第二模具包括第二上凹模、第二下凹模、第二垂直凸模、第二顶料块、第二顶料杆和芯块，所述第二上凹模设置于所述第二下凹模的顶部，所述第二上凹模和所述第二下凹模之间形成第二型腔，所述第二型腔能够容纳所述第一模具成形的坯料，所述芯块与所述第一模具成形的坯料的侧孔相适配，所述芯块能够嵌装于所述第一模具成形的坯料的侧孔内，所述第二上凹模具有能够允许所述第二垂直凸模穿过的通孔，所述第二垂直凸模为径向截面为方形的四棱柱状，所述第二顶料块可滑动地与所述第二下凹模相连，所述第二垂直凸模和所述第二顶料块均能够进入所述第二型腔内，所述第二顶料杆与所述第二顶料块相连。
优选地，所述第一水平凸模的轴线位于所述第一上凹模和所述第一下凹模的抵接面上。
优选地，所述第一型腔与所述侧凹槽相连处作倒圆角处理。
优选地，所述芯块为圆柱状，所述芯块由钢材质制成。
本发明还提供一种方形三通侧孔充芯挤压成形工艺，利用上述的方形三通侧孔充芯挤压成形装置，包括如下步骤：
步骤一、将坯料放入第一下凹模和第一上凹模形成的第一型腔内，多向模锻压力机带动第一垂直凸模、第一水平凸模进入预设位置；
步骤二、对坯料进行加热并保温；
步骤三、多向模锻压力机带动第一垂直凸模和第一水平凸模运动，多向挤压完成后，停止加热，取出坯料，此时坯料两侧带有法兰，且法兰上具有侧孔，完成第一阶段多向挤压；
步骤四、将芯块嵌装于步骤三中得到的坯料的侧孔中；
步骤五、对第二模具预热，将步骤四得到的带有芯块的坯料放入第二型腔中，多向模锻压力机带动第二垂直凸模进入预设位置；
步骤六、对坯料进行加热并保温；
步骤七、多向模锻压力机带动第二垂直凸模运动，完成主孔变薄并整形为方形孔，挤压完成后停止加热，降温开模，取出方形三通件，完成第二阶段成形；
步骤八、去除芯块，得到方形三通件。
优选地，坯料为镁合金材质时，步骤二和步骤六中，坯料加热至350℃-450℃，保温20min；步骤七中，挤压完成后，方形三通件温度冷却至150℃开模。
优选地，坯料为铝合金材质时，步骤二和步骤六中，坯料加热至400℃-550℃，保温30min；步骤七中，挤压完成后，方形三通件温度冷却至200℃开模。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置，包括第一模具和第二模具，将方形三通成形分为两阶段挤压成形，本发明还提供一种方形三通侧孔充芯挤压成形工艺，利用第一模具将圆柱形预锻坯料挤压成两侧带法兰，且法兰上具有侧孔的坯料，再将芯块放入侧孔中，利用第二模具将放入芯块的坯料，挤压成形为方形三通件。本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置及工艺，在第二阶段的挤压成形过程中，芯块能够避免法兰处侧孔被挤压变形，解决了侧向挤压力过大，侧孔难以冲孔到位，导致侧孔流线不完全，且模具侧冲头容易断裂等问题，提高了方形三通挤压成形质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第一模具的主视方向剖切示意图；
图2为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第一模具的部分结构的俯视示意图；
图3为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第二模具的主视方向剖切示意图；
图4为图3中沿A-A向的剖切示意图；
图5为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第二模具的第二垂直凸模的主视示意图；
图6为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第二模具的第二垂直凸模的俯视示意图；
图7为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形工艺的流程图；
其中，1为第一上凹模，2为第一下凹模，3为第一垂直凸模，4为第一顶料块，5为第一顶料杆，6为第一水平凸模，7为第二上凹模，8为第二下凹模，9为第二垂直凸模，10为第二顶料块，11为第二顶料杆，12为芯块，13为坯料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置及工艺，以解决上述现有技术存在的问题，提高方形三通侧孔挤压成形质量，提高成形效率以及良品率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-7，其中，图1为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第一模具的主视方向剖切示意图，图2为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第一模具的部分结构的俯视示意图，图3为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第二模具的主视方向剖切示意图，图4为图3中沿A-A向的剖切示意图，图5为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第二模具的第二垂直凸模的主视示意图，图6为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置的第二模具的第二垂直凸模的俯视示意图，图7为本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形工艺的流程图。
本发明提供一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置，包括：
第一模具，第一模具包括第一上凹模1、第一下凹模2、第一垂直凸模3、第一顶料块4、第一顶料杆5和第一水平凸模6，第一上凹模1设置于第一下凹模2的顶部，第一上凹模1和第一下凹模2均具有凹槽且二者的凹槽相对设置，第一上凹模1和第一下凹模2的凹槽形成能够容纳坯料13的第一型腔，第一垂直凸模3可滑动地与第一上凹模1相连，第一顶料块4可滑动地与第一下凹模2相连，第一垂直凸模3和第一顶料块4均能够伸入第一型腔内，第一垂直凸模3为圆柱状，第一顶料杆5与第一顶料块4相连，第一型腔还具有侧凹槽，两个侧凹槽相对设置，第一水平凸模6可滑动地与第一上凹模1、第一下凹模2相连，第一水平凸模6的数量为两个并与侧凹槽一一对应，第一水平凸模6能够伸入侧凹槽内，第一水平凸模6、第一上凹模1的相对滑动方向与第一垂直凸模3、第一上凹模1的相对滑动方向相垂直。
第一模具用于将圆柱状预锻坯料13挤压为两侧带法兰，且法兰上带有侧孔的圆筒形坯料13，完成第一阶段成形过程。首先将坯料13放入第一下凹模2的凹槽内，第一上凹模1下行合模，使坯料13进入第一型腔内，第一垂直凸模3下行，两个第一水平凸模6在水平方向对坯料13进行挤压，坯料13成形为两侧带法兰，且具有侧孔的坯料13。
第二模具，第二模具包括第二上凹模7、第二下凹模8、第二垂直凸模9、第二顶料块10、第二顶料杆11和芯块12，第二上凹模7设置于第二下凹模8的顶部，第二上凹模7和第二下凹模8之间形成第二型腔，第二型腔能够容纳第一模具成形的坯料13，芯块12与第一模具成形的坯料13的侧孔相适配，芯块12能够嵌装于第一模具成形的坯料13的侧孔内，第二上凹模7具有能够允许第二垂直凸模9穿过的通孔，第二垂直凸模9为径向截面为方形的四棱柱状，第二顶料块10可滑动地与第二下凹模8相连，第二垂直凸模9和第二顶料块10均能够进入第二型腔内，第二顶料杆11与第二顶料块10相连。
第二模具用于将两侧带法兰的坯料13进行第二阶段的挤压成形，首先将两块芯块12放入坯料13的两个侧孔中，然后将坯料13放入第二型腔内，第二垂直凸模9运动，将坯料13竖直方向的主体孔挤压变薄并整形为方形孔，挤压成形后去除芯块12得到方形三通件。
其中，第一水平凸模6的轴线位于第一上凹模1和第一下凹模2的抵接面上，便于开模，同时降低模具制造难度。
另外，第一型腔与侧凹槽相连处作倒圆角处理，提高方形三通件成形件表面质量。
具体地，芯块12为圆柱状，芯块12由钢材质制成，在第二阶段的挤压成形时，芯块12位于侧孔内，芯块12可以采用钢材制成，本发明的装置适用于镁合金、铝合金等轻质合金材料，成形温度在250℃-550℃之间，温度相对钢材的热变形温度较低，芯块12可以选择常用钢材，如45#钢。
本发明还提供一种方形三通侧孔充芯挤压成形工艺，利用上述的方形三通侧孔充芯挤压成形装置，包括如下步骤：
步骤一、将坯料13放入第一下凹模2和第一上凹模1形成的第一型腔内，多向模锻压力机带动第一垂直凸模3、第一水平凸模6进入预设位置；
步骤二、对坯料13进行加热并保温；
步骤三、多向模锻压力机带动第一垂直凸模3和第一水平凸模6运动，多向挤压完成后，停止加热，取出坯料13，此时坯料13两侧带有法兰，且法兰上具有侧孔，完成第一阶段多向挤压；
步骤四、将芯块12嵌装于步骤三中得到的坯料13的侧孔中；
步骤五、对第二模具预热，将步骤四得到的带有芯块12的坯料13放入第二型腔中，多向模锻压力机带动第二垂直凸模9进入预设位置；
步骤六、对坯料13进行加热并保温；
步骤七、多向模锻压力机带动第二垂直凸模9运动，完成主孔变薄并整形为方形孔，挤压完成后停止加热，降温开模，取出方形三通件，完成第二阶段成形；
步骤八、去除芯块12，得到方形三通件。在本具体实施方式中，可以采用机加工方式去除芯块12。
根据目标工件的材料不同，其成形工艺略有差别，主要体现在热处理对应的温度不同。坯料13为镁合金材质时，步骤二和步骤六中，坯料13加热至350℃-450℃，保温20min；步骤七中，挤压完成后，方形三通件温度冷却至150℃开模。坯料13为铝合金材质时，步骤二和步骤六中，坯料13加热至400℃-550℃，保温30min；步骤七中，挤压完成后，方形三通件温度冷却至200℃开模。
本发明的方形三通侧孔充芯挤压成形装置及工艺，适用于镁合金、铝合金等轻质合金材料的方形三通制品的成形制造。在第二阶段的挤压成形时，利用放置于侧孔中的芯块12，保证法兰处已成形侧孔不会变形。本发明解决方形三通多向挤压时侧向挤压力过大，侧孔难以冲孔到位，导致侧孔流线不完全，且模具侧冲头容易断裂等问题。
本发明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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种方形三通侧孔充芯挤压成形装置，其特征在于，包括：
第一模具，所述第一模具包括第一上凹模、第一下凹模、第一垂直凸模、第一顶料块、第一顶料杆和第一水平凸模，所述第一上凹模设置于所述第一下凹模的顶部，所述第一上凹模和所述第一下凹模均具有凹槽且二者的凹槽相对设置，所述第一上凹模和所述第一下凹模的凹槽形成能够容纳坯料的第一型腔，所述第一垂直凸模可滑动地与所述第一上凹模相连，所述第一顶料块可滑动地与所述第一下凹模相连，所述第一垂直凸模和所述第一顶料块均能够伸入所述第一型腔内，所述第一垂直凸模为圆柱状，所述第一顶料杆与所述第一顶料块相连，所述第一型腔还具有侧凹槽，两个所述侧凹槽相对设置，所述第一水平凸模可滑动地与所述第一上凹模、所述第一下凹模相连，所述第一水平凸模的数量为两个并与所述侧凹槽一一对应，所述第一水平凸模能够伸入所述侧凹槽内，所述第一水平凸模、所述第一上凹模的相对滑动方向与所述第一垂直凸模、所述第一上凹模的相对滑动方向相垂直；
第二模具，所述第二模具包括第二上凹模、第二下凹模、第二垂直凸模、第二顶料块、第二顶料杆和芯块，所述第二上凹模设置于所述第二下凹模的顶部，所述第二上凹模和所述第二下凹模之间形成第二型腔，所述第二型腔能够容纳所述第一模具成形的坯料，所述芯块与所述第一模具成形的坯料的侧孔相适配，所述芯块能够嵌装于所述第一模具成形的坯料的侧孔内，所述第二上凹模具有能够允许所述第二垂直凸模穿过的通孔，所述第二垂直凸模为径向截面为方形的四棱柱状，所述第二顶料块可滑动地与所述第二下凹模相连，所述第二垂直凸模和所述第二顶料块均能够进入所述第二型腔内，所述第二顶料杆与所述第二顶料块相连。
2.根据权利要求1所述的方形三通侧孔充芯挤压成形装置，其特征在于：所述第一水平凸模的轴线位于所述第一上凹模和所述第一下凹模的抵接面上。
3.根据权利要求1所述的方形三通侧孔充芯挤压成形装置，其特征在于：所述第一型腔与所述侧凹槽相连处作倒圆角处理。
4.根据权利要求1所述的方形三通侧孔充芯挤压成形装置，其特征在于：所述芯块为圆柱状，所述芯块由钢材质制成。
5.一种方形三通侧孔充芯挤压成形工艺，利用权利要求1-4任一项所述的方形三通侧孔充芯挤压成形装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将坯料放入第一下凹模和第一上凹模形成的第一型腔内，多向模锻压力机带动第一垂直凸模、第一水平凸模进入预设位置；
步骤二、对坯料进行加热并保温；
步骤三、多向模锻压力机带动第一垂直凸模和第一水平凸模运动，多向挤压完成后，停止加热，取出坯料，此时坯料两侧带有法兰，且法兰上具有侧孔，完成第一阶段多向挤压；
步骤四、将芯块嵌装于步骤三中得到的坯料的侧孔中；
步骤五、对第二模具预热，将步骤四得到的带有芯块的坯料放入第二型腔中，多向模锻压力机带动第二垂直凸模进入预设位置；
步骤六、对坯料进行加热并保温；
步骤七、多向模锻压力机带动第二垂直凸模运动，完成主孔变薄并整形为方形孔，挤压完成后停止加热，降温开模，取出方形三通件，完成第二阶段成形；
步骤八、去除芯块，得到方形三通件。
6.根据权利要求5所述的方形三通侧孔充芯挤压成形工艺，其特征在于：坯料为镁合金材质时，步骤二和步骤六中，坯料加热至350℃-450℃，保温20min；步骤七中，挤压完成后，方形三通件温度冷却至150℃开模。
7.根据权利要求5所述的方形三通侧孔充芯挤压成形工艺，其特征在于：坯料为铝合金材质时，步骤二和步骤六中，坯料加热至400℃-550℃，保温30min；步骤七中，挤压完成后，方形三通件温度冷却至200℃开模。
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