CN114393051A - 用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，包括凹模、凸模和顶料，凹模包括凹模座垫块和凹模座垫块外的凹模座，凹模座外侧设有夹紧块，凹模座内设有凹模垫块和底模，凹模垫块内设有垫头，垫头一侧的底模模腔内设有凸模结构，凸模包括冲棒以及冲模座垫块，垫头内退料顶杆，退料顶杆外设有弹簧。1）选择卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机；2）制作凹模、凸模和顶料，3）制作铝坯料；步骤4）将制作的铝坯料进行处理；步骤5）复合冷挤压成形。金属塑性变形好，晶粒组织更致密，增强抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和韧性等力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及金属成形领域，具体是用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具及使用方法。
背景技术
汽车微型电机铝壳是精致化、轻量化的金属壳体行业的新型产品。目前国内企业汽车微型电机铝壳成形生产工艺主要有两种：一是压铸，将铝材料加热后在压铸模具中压铸成形；二是使用一般冲床，将铝棒剪切后经多道冲压、拉伸（通常需要7~8道）、多次回火去除应力。生产工艺复杂、工序多、耗能多、环境差、生产效率低，制造成本高。因此，需要提供一种新的技术方案解决上述问题。
在已经公开的文件CN201110060107-一种铝合金枝芽类壳体零件多向挤压成形工艺及模具中，其为“先向下放下多向挤压成形模具中的主动径向外模套，等主动径向外模套与两个分瓣凹模相碰后，同时驱动两个分瓣凹模相对运动，待分瓣凹模完全合模后，启动垂直凸模向下冲孔，使得铝合金枝芽类壳体零件继续成形”，“在放下主动径向外模套之前，两个分瓣凹模先相对移动一段距离，将枝芽部型腔先成形出一部分”。此为进行多次挤压，在挤压完成的成品金属塑性变形效果差，抗拉强度和抗弯强度等也有待加强。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具及使用方法，金属塑性变形好，晶粒组织更致密，增强抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和韧性等力学性能。
本发明的技术方案为：用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，包括凹模、凸模和顶料，凹模包括凹模座垫块和凹模座垫块外的凹模座，凹模座外侧设有夹紧块，凹模座内设有凹模垫块和底模，凹模垫块内设有垫头，垫头一侧的底模模腔内设有凸模结构，凸模包括冲棒以及冲模座垫块，垫头内退料顶杆，退料顶杆外设有弹簧。
进一步地，凹模垫块一侧呈倒凸字形，凹模座的一端和凹模座的凸字形相适配，凹模座外侧设有朝向凹模座垫块方向向外倾斜的斜坡，夹紧块的坡面和凹模座相反并与其相适配，凹模座内凹模垫块的另一端设有底模。
进一步地，夹紧块通过夹紧块螺丝进行固定，凹模座通过凹模座螺母进行固定。
进一步地，冲棒依次包括冲棒头部、冲棒柄部和冲棒轧头，冲棒头部位于垫头一侧底模内的模腔相适配，冲棒轧头通过夹头螺母和冲模座进行夹紧固定，冲模座末端设有大垫块，大垫块和冲棒轧头之间依次设有冲模座垫块和两镶套冲模座垫块。
进一步地，冲棒头部和冲棒轧头位于冲棒柄部的两端，冲模座通过外部的螺栓固定在滑块的前端面，大垫块安装于冲模座内的滑块前端面。
进一步地，退料顶杆位于机床本体的顶料孔内，退料顶杆前端位于垫头的部分外侧设有弹簧，弹簧包括压力小弹簧和位于其外部的压力大弹簧，压力大弹簧位于垫头和凹模垫块之间。
模具的复合冷挤压成形汽车微型电机铝壳的方法，包括下列步骤：
步骤1）选择卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机；
步骤2）制作凹模、凸模和顶料；
步骤3）制作铝坯料，根据汽车微型电机铝壳的形状、尺寸、重量，设计制作铝坯料，铝坯料的直径略小于铝壳的直径，铝坯料的重量相当或稍大于铝壳，根据设计的铝坯料的直径尺寸，选择直径合适的铝棒剪切落料成铝坯料；
步骤4）将制作的铝坯料进行处理，使用搅拌设备，将铝坯料搅拌12-15分钟，去除毛刺和表面较为粗糙的铝屑，搅拌结束后将铝屑杂质清理干净；然后将事先存放于40-45℃烘箱内的轻质硬酯酸锌粉剂加入铝坯料中，轻质硬酯酸锌粉剂的量为铝坯料重量的0.08-0.1%，搅拌涂抹10-15分钟；
步骤5）复合冷挤压成形：
a）将模具安装于卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上；
b）对模，使凸模冲棒头部进入凹模底模模腔，运用凹模部分的夹紧块和夹紧块螺丝调整凹模底模的上、下、左、右位置，运用塞尺检测凹模底模模腔间隙达到图纸要求；
c）试模，将处于常温状态的经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯料取单片放入凹模底模模腔，启动卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机单次行程，将铝坯料复合冷挤压成铝壳，运用测厚仪、游标卡尺等检测工具测量铝壳的壁厚、底厚和高度；
d）调模，壁厚底厚的调整运用凹模部分的夹紧块和夹紧块螺丝的调整功能，检查方法与前述步骤b）对模时相同；高度调整运用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机的滑块行程调整功能，如此反复调整，直至连续试模复合冷挤压成形的汽车微型电机铝壳达到产品图纸要求；
e）铝坯料经上料机构进入复合冷挤压加工等待位，卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上已配置的送料机构中的机械手自动将铝坯料送入底模的模腔；
f）复合冷挤压成形，将处于常温状态的经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌处理的铝坯料一次性冷挤压成汽车微型电机铝壳，铝坯料被冷挤压成形的过程方式是复合挤压，即凸模冲棒在滑块的带动下，行进挤向凹模底模模腔内的铝坯料，在凸模冲棒头部、凹模底模相互挤压作用下，铝坯料紧贴凸模冲棒头部的部分沿着凹模底模模腔的内壁向凸模冲棒行进的相反方向流动延伸成形即反挤压成形；同时，铝坯料紧贴凹模底模的部分则沿着凹模底模模腔的内壁向凸模冲棒行进的相同方向流动延伸成形即正挤压成形。
本发明的有益之处： 1、本发明工艺简便，将预先已专门制作（形状、尺寸等）并使用轻质硬酯酸锌粉剂特殊处理的铝坯料正挤压和反挤压同时进行，通过滑块的前行推进，凸模朝向凹模运动，迫使金属流动而成形，一次性复合冷挤压成汽车微型电机铝壳，既替代使用一般冲床多道拉伸，多次回火去除应力，也替代使用一般压力机和普通模具将正挤压和反挤压两种成形分步实施。
2、本发明由于是复合冷挤压成形，铝壳成形是挤压而成，大大优于浇铸、压铸、一般冲床冲压、车铣等机加工，金属塑性变形好，晶粒组织更致密，增强抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和韧性等力学性能。
3、本发明是冷挤压成形，无需给凸模凹模和铝坯料加热或加温，在挤压成形的时候，不需要再进行其它的工序，直接进行挤压，既达到了节能环保的效果，又能提高挤压的工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1、凹模座垫块，2、夹紧块，3、夹紧块螺丝，4、凹模垫块，5、凹模座，6、垫头，7、底模，71、模腔，8、凹模座螺母，9、冲棒头部，10、冲棒柄部，11、夹头螺母，12、冲棒轧头，13、两镶套冲模座垫块，14、冲模座垫块，15、冲模座，16、大垫块，17、压力大弹簧，18、压力小弹簧，19、退料顶杆，20、机床本体，21、顶料孔，22、滑块。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1所示，用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，包括凹模、凸模和顶料，凹模包括凹模座垫块1a和凹模座垫块1外的凹模座5，凹模座5外侧设有夹紧块2，夹紧块2能够对凹模座5进行夹紧，凹模座5内设有凹模垫块4和底模7，凹模垫块4内设有垫头6，垫头6一侧的底模模腔内设有凸模结构，凸模包括冲棒以及冲模座垫块14，垫头6内退料顶杆19，退料顶杆19外设有弹簧，弹簧起到缓冲弹力的作用。
凹模垫块4一侧呈倒凸字形，凹模座5的一端和凹模座5的凸字形相适配，凹模和凸模相适配，进行冷挤压，凹模座5外侧设有朝向凹模座垫块1方向向外倾斜的斜坡，夹紧块2的坡面和凹模座5相反并与其相适配，凹模座5内凹模垫块的另一端设有底模7。
夹紧块2通过夹紧块螺丝3进行固定，凹模座5通过凹模座螺母8进行固定。
冲棒依次包括冲棒头部9、冲棒柄部10和冲棒轧头12，冲棒头部9位于垫头6一侧底模7内的模腔71相适配，冲棒轧头12通过夹头螺母11和冲模座15进行夹紧固定，冲模座15末端设有大垫块16，大垫块16和冲棒轧头12之间依次设有冲模座垫块14和两镶套冲模座垫块13，冲棒头部9和底模模腔适配进行冷挤压。
冲棒头部9和冲棒轧头12位于冲棒柄部10的两端，冲模座15通过外部的螺栓固定在滑块22的前端面，大垫块16安装于冲模座15内的滑块22前端面。
退料顶杆19位于机床本体20的顶料孔21内，退料顶杆19前端位于垫头6的部分外侧设有弹簧，弹簧包括压力小弹簧18和位于其外部的压力大弹簧17，压力大弹簧17位于垫头6和凹模垫块4之间。
模具的复合冷挤压成形汽车微型电机铝壳的方法，包括下列步骤：
步骤1）选择卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机；
步骤2）制作凹模、凸模和顶料；
步骤3）制作铝坯料，根据汽车微型电机铝壳的形状、尺寸、重量，设计制作铝坯料，铝坯料的直径略小于铝壳的直径，铝坯料的重量相当或稍大于铝壳，根据设计的铝坯料的直径尺寸，选择直径合适的铝棒剪切落料成铝坯料；
步骤4）将制作的铝坯料进行处理，使用搅拌设备，将铝坯料搅拌12-15分钟，去除毛刺和表面较为粗糙的铝屑，搅拌结束后将铝屑杂质清理干净；然后将事先存放于40-45℃烘箱内的轻质硬酯酸锌粉剂加入铝坯料中，轻质硬酯酸锌粉剂的量为铝坯料重量的0.08-0.1%，搅拌涂抹10-15分钟；
步骤5）复合冷挤压成形：
a）将模具安装于卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上；
b）对模，使凸模冲棒头部9进入凹模底模7模腔71，运用凹模部分的夹紧块2和夹紧块螺丝3调整凹模底模7的上、下、左、右位置，运用塞尺检测凹模底模7模腔71间隙达到图纸要求；
c）试模，将处于常温状态的经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯料取单片放入凹模底模模腔，启动卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机单次行程，将铝坯料复合冷挤压成铝壳，运用测厚仪、游标卡尺等检测工具测量铝壳的壁厚、底厚和高度；
d）调模，壁厚底厚的调整运用凹模部分的夹紧块2和夹紧块螺丝3的调整功能，检查方法与前述步骤b）对模时相同；高度调整运用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机的滑块行程调整功能，如此反复调整，直至连续试模复合冷挤压成形的汽车微型电机铝壳达到产品图纸要求；
e）铝坯料经上料机构进入复合冷挤压加工等待位，卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上已配置的送料机构中的机械手自动将铝坯料送入底模的模腔；
f）复合冷挤压成形，将处于常温状态的经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌处理的铝坯料一次性冷挤压成汽车微型电机铝壳，铝坯料被冷挤压成形的过程方式是复合挤压，即凸模冲棒在滑块22的带动下，行进挤向凹模底模模腔内的铝坯料，在凸模冲棒头部9、凹模底模7相互挤压作用下，铝坯料紧贴凸模冲棒头部9的部分沿着凹模底模7模腔71的内壁向凸模冲棒行进的相反方向流动延伸成形即反挤压成形；同时，铝坯料紧贴凹模底模7的部分则沿着凹模底模7模腔71的内壁向凸模冲棒行进的相同方向流动延伸成形即正挤压成形。
采用的压力机为卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机，该压力机需要具备以下功能：
a.有一定距离的挤压行程和公称力行程；
b.滑块在公称力行程间前行，速度逐渐减慢；
c.滑块在公称力行程间前行，挤压力逐渐增大；
d.滑块前行至行程终点（下死点）时有保压时间。
成形工作过程是随着滑块的前行推进，凸模朝着凹模运动（就凸模、凹模而言是相对方向的运动），迫使金属流动而成形。本模具的创新点是：凸模凹模的相对方向运动挤压，可使一部分金属朝着滑块前行的方向流动成形（正挤压），另一部分金属则朝着滑块前行的相反方向流动成形（反挤压）。这样的金属被挤压流动成形即是正挤压和反挤压同时进行的复合挤压成形。
Claims (7)
1.用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，包括凹模、凸模和顶料，其特征在于：所述凹模包括凹模座垫块和凹模座垫块外的凹模座，所述凹模座外侧设有夹紧块，所述凹模座内设有凹模垫块和底模，所述凹模垫块内设有垫头，所述垫头一侧的底模模腔内设有凸模结构，所述凸模包括冲棒以及冲模座垫块，所述垫头内退料顶杆，所述退料顶杆外设有弹簧。
2.根据权利要求1所述的用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，其特征在于：所述凹模垫块一侧呈倒凸字形，所述凹模座的一端和凹模座的凸字形相适配，所述凹模座外侧设有朝向凹模座垫块方向向外倾斜的斜坡，所述夹紧块的坡面和凹模座相反并与其相适配，所述凹模座内凹模垫块的另一端设有底模。
3.根据权利要求2所述的用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，其特征在于：所述夹紧块通过夹紧块螺丝进行固定，所述凹模座通过凹模座螺母进行固定。
4.根据权利要求1所述的用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，其特征在于：所述冲棒依次包括冲棒头部、冲棒柄部和冲棒轧头，所述冲棒头部位于垫头一侧底模内的模腔相适配，所述冲棒轧头通过夹头螺母和冲模座进行夹紧固定，所述冲模座末端设有大垫块，所述大垫块和冲棒轧头之间依次设有冲模座垫块和两镶套冲模座垫块。
5.根据权利要求1所述的用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，其特征在于：所述冲棒头部和冲棒轧头位于冲棒柄部的两端，所述冲模座通过外部的螺栓固定在滑块的前端面，所述大垫块安装于冲模座内的滑块前端面。
6.根据权利要求1所述的用于汽车微型电机铝壳复合冷挤压成形的模具，其特征在于：所述退料顶杆位于机床本体的顶料孔内，所述退料顶杆前端位于垫头的部分外侧设有弹簧，所述弹簧包括压力小弹簧和位于其外部的压力大弹簧，所述压力大弹簧位于垫头和凹模垫块之间。
7.用权利要求1所述的模具的复合冷挤压成汽车微型电机铝壳的方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1）选择卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机；
步骤2）制作凹模、凸模和顶料；
步骤3）制作铝坯料，根据汽车微型电机铝壳的形状、尺寸、重量，设计制作铝坯料，铝坯料的直径略小于铝壳的直径，铝坯料的重量相当或稍大于铝壳，根据设计的铝坯料的直径尺寸，选择直径合适的铝棒剪切落料成铝坯料；
步骤4）将制作的铝坯料进行处理，使用搅拌设备，将铝坯料搅拌12-15分钟，去除毛刺和表面较为粗糙的铝屑，搅拌结束后将铝屑杂质清理干净；然后将事先存放于40-45℃烘箱内的轻质硬酯酸锌粉剂加入铝坯料中，轻质硬酯酸锌粉剂的量为铝坯料重量的0.08-0.1%，搅拌涂抹10-15分钟；
步骤5）复合冷挤压成形：
a）将模具安装于卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上；
b）对模，使凸模冲棒头部进入凹模底模模腔，运用凹模部分的夹紧块和夹紧块螺丝调整凹模底模的上、下、左、右位置，运用塞尺检测凹模底模模腔间隙达到图纸要求；
c）试模，将处于常温状态的经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌涂抹处理的铝坯料取单片放入凹模底模模腔，启动卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机单次行程，将铝坯料复合冷挤压成铝壳，运用测厚仪、游标卡尺等检测工具测量铝壳的壁厚、底厚和高度；
d）调模，壁厚底厚的调整运用凹模部分的夹紧块和夹紧块螺丝的调整功能，检查方法与前述步骤b）对模时相同；高度调整运用卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机的滑块行程调整功能，如此反复调整，直至连续试模复合冷挤压成形的汽车微型电机铝壳达到产品图纸要求；
e）铝坯料经上料机构进入复合冷挤压加工等待位，卧式多连杆肘杆式冷挤压压力机上已配置的送料机构中的机械手自动将铝坯料送入底模的模腔；
f）复合冷挤压成形，将处于常温状态的经过轻质硬酯酸锌粉剂搅拌处理的铝坯料一次性冷挤压成汽车微型电机铝壳，铝坯料被冷挤压成形的过程方式是复合挤压，即凸模冲棒在滑块的带动下，行进挤向凹模底模模腔内的铝坯料，在凸模冲棒头部、凹模底模相互挤压作用下，铝坯料紧贴凸模冲棒头部的部分沿着凹模底模模腔的内壁向凸模冲棒行进的相反方向流动延伸成形即反挤压成形；同时，铝坯料紧贴凹模底模的部分则沿着凹模底模模腔的内壁向凸模冲棒行进的相同方向流动延伸成形即正挤压成形。
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