CN113369329B - 一种开放型腔多功能挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开放型腔多功能挤压模具，包括上模、下模和芯模，以及设置在下模上的开放型腔，所述开放型腔的中间段呈倒立的锥台形结构，且在外力作用下，该锥台形结构能够径向扩张，以使该锥台形结构的最大内径等于开放型腔其余部位的内径。该模具集多种功能于一身，可实现坯料加热、实心正挤压、多向挤压、径向卸载、空心正挤压、轴侧卸压、切边等功能。采用该模具，仅需一套本发明的模具经过一次加热就能够实现产品的成形。

Description

一种开放型腔多功能挤压模具

技术领域

本发明涉及挤压模具，具体涉及一种开放型腔多功能挤压模具。

背景技术

现有技术中，对于制备带有实心底部的管壳锻件，常规成形工艺包括多次压型、冲孔、多次挤压、拔伸、后处理等工序，制备过程中需要使用多套模具，各工序间的坯料需要重复加热，成形效率低，且模具型腔内金属流动空间有限，模具承载力较大，影响模具使用寿命。

发明内容

本发明目的在于提供一种开放型腔多功能挤压模具，至少用于降低模具承载力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种开放型腔多功能挤压模具，包括上模、下模和芯模，以及设置在下模上的开放型腔，其特征在于：所述开放型腔的中间段呈倒立的锥台形容纳空间，且在外力作用下，该锥台形容纳空间能够径向扩张，以使该锥台形容纳空间的最小内径等于开放型腔上段的内径。

为提高成形效率，所述上模包括上芯模，套设在上芯模上的内凸模，以及套设在内凸模上的外凸模；且上模能够实现以下功能：上芯模、内凸模和外凸模能够整体移动，内凸模和外凸模能够相对于上芯模移动，外凸模能够相对于外凸模和上芯模移动。

作为本发明的优选方案，所述上模包括从上至下依次对中叠放并连接在一起的上模板、上垫板和上套板；凸模座设置在上套板的中部，凸模座外侧表面与上套板内侧表面呈锥面配合，凸模座的上端面与上垫板下表面贴合；上垫块对称放置在外凸模上端面，外凸模与内凸模外圆表面呈间隙配合，外凸模上端面的法兰凸台放置在内凸模的台阶上，并通过内凸模上端面的螺纹与凸模座连接在一起；上芯模从上至下贯穿上模板、上垫板、凸模座、内凸模。

为提高成形质量，所述下模包括凹模座，在凹模座上径向设置有多个扇形块和多个下芯模，每个扇形块的侧边贴靠下芯模，下芯模的内侧边为弧形斜边，由所有下芯模的内侧边共同围合成所述锥台形容纳空间。

为方便操作，在下芯模上设置有推拉机构，推拉机构包括：水平设置在下芯模上的安装孔，在安装孔内设置有弹簧，弹簧一端抵靠安装孔壁、另一端抵靠限位块，限位块固定在推拉件上。

作为本发明的优选方案，所述下模包括从上至下依次对中叠放并连接在一起的凹模座、下垫板、下模板，从上至下依次对中叠放并位于凹模座的孔内的上凹模、下凹模、扇形块、下支撑圈，下支撑圈位于下垫板上端面；压板对中叠放在凹模座的上端面；顶杆头部设置在下垫板中部的沉孔中，其杆部贯穿下垫板、下模板；下芯模下表面设有导向凸台，下支撑圈上表面设有导向沉孔，导向凸台配合在导向沉孔中。

为进一步提高成形效率，电极镶嵌在上凹模内表面和下凹模上表面，并与电源连接；外凸模、内凸模、上芯模、上凹模、下凹模、下芯模均具有电绝缘性能。

作为本发明的优选方案，当上模板受到外力后，上芯模、内凸模和外凸模跟随上模板同步移动；当外凸模和内凸模同步向下运动的速度小于上芯模向下运动的速度时，内凸模和外凸模整体相对于上芯模移动；当内凸模单独受到外力后，外凸模相对于外凸模和上芯模移动。

作为本发明的优选方案，由下凹模的中心通孔、下支撑圈的中心通孔和所述锥台形容纳空间共同构成所述开放型腔。所述开放型腔上段的内径小于开放型腔下段的内径。

有益效果：相比于现有成形工艺所用模具，仅需一套本发明的模具经过一次加热就能够实现产品的成形，成形效率至少可提高4倍，且在成形过程中，模具所承受的荷载小，有利于延长模具使用寿命；采用本发明模具，成形过程中坯料始终在型腔内，完全避免了不同工序间的定位误差；采用本发明模具，还能够显著改善产品的成形质量和组织性能，成形过程中操作方便，适用于合金钢、铝合金、镁合金等多种材料，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是实施例中开放型腔多功能挤压模具剖面示意图；

图2是实施例中开放型腔多功能挤压模具的推拉机构俯向示意图；

图3是实施例中开放型腔多功能挤压模具的推拉机构主向剖面示意图；

图4是采用实施例中模具进行实心正挤压时的示意图；

图5是采用实施例中模具进行多向挤压及径向卸载时的示意图；

图6是采用实施例中模具进行空心正挤压时的示意图；

图7是采用实施例中模具进行切边时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想，并非对本发明保护范围的限定。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，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例

参见图1、图2和图3所示，一种开放型腔多功能挤压模具，主要由上模和下模组成。

其中，上模包括从上至下依次对中叠放的上模板1、上垫板2、上套板3，并用螺钉连接；凸模座4安装在上套板3的中部，凸模座4外侧表面与上套板3内侧表面锥面配合，凸模座4的上端面与上垫板2的下表面贴合；上垫块5对称放置在外凸模6的上端面，外凸模6与内凸模7的外圆表面间隙配合，外凸模6的上端面法兰凸台放置在内凸模7的台阶上，这样将上垫块5、外凸模6与内凸模7组装在一起，并通过内凸模7的上端面螺纹与凸模座4连接在一起；上芯模8从上至下穿过上模板1、上垫板2、凸模座4、内凸模7的内孔。

其中，下模包括从上至下依次对中叠放凹模座10、下垫板17、下模板18，并用螺钉连接；上凹模11、下凹模13、扇形块23、下支撑圈16从上至下依次对中叠放在凹模座10的孔内，下支撑圈16放置在下垫板17的上端面；压板9对中叠放在凹模座10的上表面，压板9与凹模座10通过螺纹连接；电极12镶嵌在上凹模11的内表面和下凹模13的上表面，并与电源20连接；顶杆19的头部放置在下垫板17中心的沉孔中，其杆部穿过下垫板17、下模板18的通孔。

在凹模座10上同一高度位置径向设置有多个扇形块23和多个下芯模15，每个扇形块23的侧边贴靠下芯模15，下芯模15的内侧边为弧形斜边，由所有下芯模15的内侧边共同围合成锥台形容纳空间28，扇形块23厚度与下芯模15的厚度相同。在下芯模15下表面设有导向凸台26，下支撑圈16上表面设有导向沉孔27，导向凸台26间隙配合在导向沉孔27中。

在下芯模15上还设置有推拉机构，推拉机构包括：水平设置在下芯模15上的安装孔，在安装孔内设置有弹簧21，弹簧21一端抵靠安装孔壁、另一端抵靠限位块22，限位块22与固定块24连接，限位块22的小端直径与固定块24间隙配合，限位块22的大端直径与固定块24的直径相同并与下芯模15间隙配合，固定块24固定安装在推拉件14上。

本实施例中，外凸模6、内凸模7、上芯模8、上凹模11、下凹模13、下芯模15均具有电绝缘性能。上模和下模合模后，由下凹模13的中心通孔、下支撑圈16的中心通孔和锥台形容纳空间28共同构成所述开放型腔，所述开放型腔上段的内径小于开放型腔下段的内径（这样地结构还能提高成形过程中的灵活性，便于操作），使用时坯料金属在开放型腔中流动，并填充型腔。

使用时，制备带有实心底部的管壳锻件的过程如图4至图7所示，具体如下：

（1）、坯料加热：将坯料25放置在上凹模11的型腔内，连接电源20的电流经电极12流过坯料，并构成电流回路，迫使坯料加热到设定的温度；后续成形过程中，当温度低于坯料设定的加热温度时，接通电源，开始加热；当达到坯料设定的加热温度时断开电源，停止加热；

（2）、实心正挤压：将外凸模6、内凸模7、上芯模8的下端面调试到在同一高度，施压，使外凸模6、内凸模7、上芯模8同步向下运动对坯料进行正挤压加载，促进坯料挤出端的金属向下流动，并形成一定长度的杆部；

（3）、多向挤压：控制推拉件14推动下芯模15向圆心处运动，保证对称分布的下芯模15的圆弧端面组合在一起构成锥台形容纳空间28，然后推拉件14固定不动；上芯模8继续向下运动对坯料进行挤压加载，促进金属向下流入下凹模13的型腔和下芯模15的型腔锥形面，此时推拉件14进行径向保压；在上芯模8继续向下运动的过程中，外凸模6、内凸模7同步向下运动的速度小于上芯模8的速度；

（4）、径向卸载：当坯料金属充填完下芯模15的锥台形容纳空间28之后，操作推拉件14对下芯模15径向卸载，即不再保压，使下芯模15沿径向方向外移，直至锥台形容纳空间28的最小内径等于开放型腔其余部位（下凹模13的孔径）的内径；本步骤中，控制下芯模15外移即实现锥台形容纳空间28径向扩张；

（5）、空心正挤压：随后，外凸模6、内凸模7同步向下运动对坯料进行加载，坯料金属流出下芯模15，在这一过程中下芯模15对坯料挤出端外圆进行校形，上芯模8伴随向下运动但不对坯料轴向加载，上芯模8的下端面与坯料内孔基本保持接触；

（6）、轴侧卸压：当坯料上端圆环金属较薄时，外凸模6、内凸模7、上芯模8保持位置不动，然后将对称分布的上垫块5拆卸掉，实现外凸模6的轴向卸载；

（7）、切边：内凸模7继续同步向下运动对坯料进行挤压加载，上芯模8保持位置不动，外凸模6沿内凸模7轴向浮动；坯料金属法兰部分在内凸模7与下凹模13之间形成剪切变形，最终完成坯料金属法兰部分的切除。

本实施例中模具集巧妙地多种功能于一身，可实现坯料加热、实心正挤压、多向挤压、径向卸载、空心正挤压、轴侧卸压、切边等功能。采用该模具，仅需一套本发明的模具经过一次加热就能够实现产品的成形，成形效率至少可提高4倍，且在成形过程中，模具所承受的荷载小，有利于延长模具使用寿命；采用本发明模具，成形过程中坯料始终在型腔内，完全避免了不同工序间的定位误差；采用本发明模具，还能够显著改善产品的成形质量和组织性能，成形过程中操作方便，适用于合金钢、铝合金、镁合金等多种材料，具有广泛的应用前景。

Claims (8)

1.一种开放型腔多功能挤压模具，包括上模、下模和芯模，以及设置在下模上的开放型腔，其特征在于：所述开放型腔的中间段呈倒立的锥台形容纳空间（28），且在外力作用下，该锥台形容纳空间（28）能够径向扩张，以使该锥台形容纳空间（28）的最小内径等于开放型腔上段的内径；所述下模包括凹模座（10），在凹模座（10）上径向设置有多个扇形块（23）和多个下芯模（15），每个扇形块（23）的侧边贴靠下芯模（15），下芯模（15）的内侧边为弧形斜边，由所有下芯模（15）的内侧边共同围合成所述锥台形容纳空间（28）；在下芯模（15）上设置有推拉机构，推拉机构包括：水平设置在下芯模（15）上的安装孔，在安装孔内设置有弹簧（21），弹簧（21）一端抵靠安装孔壁、另一端抵靠限位块（22），限位块（22）固定在推拉件（14）上。

2.根据权利要求1所述的开放型腔多功能挤压模具，其特征在于：所述上模包括上芯模（8），套设在上芯模（8）上的内凸模（7），以及套设在内凸模（7）上的外凸模（6）；且上模能够实现以下功能：上芯模（8）、内凸模（7）和外凸模（6）能够整体移动，内凸模（7）和外凸模（6）能够相对于上芯模（8）移动，外凸模（6）能够相对于外凸模（6）和上芯模（8）移动。

3.根据权利要求1所述的开放型腔多功能挤压模具，其特征在于：所述上模包括从上至下依次对中叠放并连接在一起的上模板（1）、上垫板（2）和上套板（3）；凸模座（4）设置在上套板（3）的中部，凸模座（4）外侧表面与上套板（3）内侧表面呈锥面配合，凸模座（4）的上端面与上垫板（2）下表面贴合；上垫块（5）对称放置在外凸模（6）上端面，外凸模（6）与内凸模（7）外圆表面呈间隙配合，外凸模（6）上端面的法兰凸台放置在内凸模（7）的台阶上，并通过内凸模（7）上端面的螺纹与凸模座（4）连接在一起；上芯模（8）从上至下贯穿上模板（1）、上垫板（2）、凸模座（4）、内凸模（7）。

4.根据权利要求3所述的开放型腔多功能挤压模具，其特征在于：所述下模包括从上至下依次对中叠放并连接在一起的凹模座（10）、下垫板（17）、下模板（18），从上至下依次对中叠放并位于凹模座（10）的孔内的上凹模（11）、下凹模（13）、扇形块（23）、下支撑圈（16），下支撑圈（16）位于下垫板（17）上端面；压板（9）对中叠放在凹模座（10）的上端面；顶杆（19）头部设置在下垫板（17）中部的沉孔中，其杆部贯穿下垫板（17）、下模板（18）；下芯模（15）下表面设有导向凸台（26），下支撑圈（16）上表面设有导向沉孔（27），导向凸台（26）配合在导向沉孔（27）中。

5.根据权利要求4所述的开放型腔多功能挤压模具，其特征在于：电极（12）镶嵌在上凹模（11）内表面和下凹模（13）上表面，并与电源（20）连接；外凸模（6）、内凸模（7）、上芯模（8）、上凹模（11）、下凹模（13）、下芯模（15）均具有电绝缘性能。

6.根据权利要求5所述的开放型腔多功能挤压模具，其特征在于：当上模板（1）受到外力后，上芯模（8）、内凸模（7）和外凸模（6）跟随上模板（1）同步移动；当外凸模（6）和内凸模（7）同步向下运动的速度小于上芯模（8）向下运动的速度时，内凸模（7）和外凸模（6）整体相对于上芯模（8）移动；当内凸模（7）单独受到外力后，外凸模（6）相对于外凸模（6）和上芯模（8）移动。

7.根据权利要求6所述的开放型腔多功能挤压模具，其特征在于：由下凹模（13）的中心通孔、下支撑圈（16）的中心通孔和所述锥台形容纳空间（28）共同构成所述开放型腔。

8.根据权利要求7所述的开放型腔多功能挤压模具，其特征在于：所述开放型腔上段的内径小于开放型腔下段的内径。

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