CN114951536B - 一种小型冷锻件自动脱模装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷锻制造相关技术领域，其公开了一种小型冷锻件自动脱模装置，装置包括模具和形状记忆合金束，其中：所述模具包括上模和下模，所述下模的表面设有模腔，所述模腔的底部设有垂直的深槽，所述深槽的侧表面设有隔热层，所述深槽的底面设有传热片，所述传热片的下部设有温度控制单元；所述形状记忆合金束设于所述深槽内部，所述形状记忆合金束室温下的长度大于所述深槽的深度，所述形状记忆合金束在加热并压缩的条件下收缩，在降温的条件下逐渐恢复至原长，进而在锻件冷却后将锻件顶出。本申请解决了小型冷锻件锻后脱模困难的问题，简化了模具的脱模机构且节省脱模过程中的设备能耗。

Description

一种小型冷锻件自动脱模装置

技术领域

本发明属于冷锻制造相关技术领域，更具体地，涉及一种小型冷锻件自动脱模装置。

背景技术

锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。按照温度不同可将锻造分为冷锻、温锻和热锻三种类型。冷锻是指在材料的再结晶温度以下进行锻造成形；热锻是在材料的再结晶温度以上成形；温锻一般指成形温度在回复温度到再结晶温度之间。与热锻件相比，冷锻件的精度较高，部分零件表面可以无需后续机加工直接使用，可以得到无余量高精度的零件。汽车工业中的万向节十字轴、直齿圆锥齿轮、花键、轮毂螺母等大量重要零件都是典型的冷锻件。

零件锻后脱模一般需使用顶出机构，通常要求压力机至少有两个冲头并分别负责加压成形和锻后顶出零件两个动作，同时还需在模具上开通孔以满足顶出动作的需要。因此，传统的锻后脱模对压力机结构和模具设计制造都有较高的要求，不利于零件锻造生产的成本控制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种小型冷锻件自动脱模装置，本申请解决了小型冷锻件锻后脱模困难的问题，简化了模具的脱模机构且节省脱模过程中的设备能耗。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种小型冷锻件自动脱模装置，所述装置包括模具和形状记忆合金束，其中：所述模具包括上模和下模，所述下模的表面设有模腔，所述模腔的底部设有垂直的深槽，所述深槽的侧表面设有隔热层，所述深槽的底面设有传热片，所述传热片的下部设有温度控制单元；所述形状记忆合金束设于所述深槽内部，所述形状记忆合金束室温下的长度大于所述深槽的深度，所述形状记忆合金束在加热并压缩的条件下收缩，在降温的条件下逐渐恢复至原长，进而在锻件冷却后将锻件顶出。

优选地，所述装置还包括压力机控制单元，所述压力机控制单元包括双向电机，所述双向电机后连接并联的第一支路和第二支路，其中，第一支路导通时所述双向电机带动所述上模向下运动；第二支路的第一端设于上模，第二端设于下模，且两端相互对应，第二支路上设有导电膜，所述导电膜设于所述模腔的下部，所述形状记忆合金束的上部设有导电材料，当所述第一端和第二端接触且所述导电材料与所述导电膜连通时，所述双向电机接收到反向信号带动所述上模向上运动。

优选地，当所述导电材料与所述导电膜接触时，所述形状记忆合金束的上表面与所述模腔的底面平齐。

优选地，所述导电膜和所述导电材料的材料为铜或铝。

优选地，所述深槽的下部设有紧固腔以及与所述紧固腔垂直贯通的旋紧腔，所述紧固腔内设有紧固垫圈，所述旋紧腔内设有紧固螺杆，所述旋紧腔与所述紧固螺杆螺纹配合，通过所述紧固螺杆控制所述紧固垫圈的紧固程度。

优选地，所述温度控制单元为多个水管，通过控制水管内水的温度进行对外温度控制。

优选地，所述形状记忆合金束的材料为Ni-Ti-Pt。

优选地，所述第一支路上设有保护电阻。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的一种小型冷锻件自动脱模装置具有如下有益效果：

1.本申请中形状记忆合金束的初始长度大于深槽的深度，进而可以通过凸出的部分对待锻件进行定位，锻件锻造过程中产生热量并对形状记忆合金进行压缩，所以可以使得形状记忆合金束收缩进而不影响待锻件的成形，锻造完成后热量通过传热片散出，进而使得形状记忆合金束冷却后伸长将锻件顶出，整个装置简单，无需复杂设备或电路。

2.本申请通过压力机控制装置中的并联电路可以控制双向电机的运动方向，进而可以实现双向电机运动方向的自动控制，实现脱模启动程度的自动进行。

3.通过紧固装置实现形状记忆合金束的紧固，并且使得形状记忆合金束便于更换，进而可以利用记忆合金在不同温度梯度下的变形速度，根据坯料的不同始锻温度和传热情况，更换不同长度和直径的记忆合金束，实现不同始锻温度的自动脱模。

4.本申请的温度控制单元可以进行温度控制，进而可以控制形状记忆合金束的收缩和伸长速率，提高了顶出效率。

附图说明

图1是本申请实施例中小型冷锻件自动脱模装置的结构示意图；

图2A是本申请实施例中下模的俯视图；

图2B是本申请实施例中下模的剖视图；

图3是本申请实施例中形状记忆合金束及相连结构的示意图；

图4A是本申请实施例坯料的主视图的剖视图；

图4B是本申请实施例坯料的仰视图；

图5是本申请实施例形状记忆合金束的变形状态示意图；

图6是本申请实施例第一支路的示意图；

图7是本申请实施例第二支路的示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

100-模具：

110-上模；120-下模；121-模腔；122-深槽；123-传热片；124-隔热层；125-温度控制单元；126-紧固垫圈；127-旋紧腔；128-紧固螺杆；

200-形状记忆合金束：

210-导电材料；

300-压力机控制单元：

310-双向电机；320-导电膜；

400-坯料：

410-定位孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，本发明提供了一种小型冷锻件自动脱模装置，所述装置包括模具100和形状记忆合金束200，具体结构如下。

模具100包括上模110和下模120，所述下模120的表面设有模腔121，如图2A和2B所示所述模腔121用于放置待锻件，进而对待锻件进行锻造。所述模腔121的底部设有垂直的深槽122，深槽122的数量不受限制，每个深槽122内的侧表面均设有隔热层124。每个深槽122的底面设有传热片123，例如可以为导热金属片，传热片123的下部设有温度控制单元125。

进一步优选的实施例中，温度控制单元125优选为导热水管，通过控制水管内水的温度实现加热和冷却。水管的数量不限，可以根据需要进行设置。

如图3所示，形状记忆合金束200设于深槽122内部，隔热层124包覆于形状记忆合金束200的外部，所述形状记忆合金束200室温下的长度大于深槽122的深度，进而在初始条件下，形状记忆合金束200突出于深槽122，进而可以在待锻件表面设置凹坑(如图4A和4B所示)，将凹坑与突出的部分对齐实现对待锻件的定位。

形状记忆合金束200可以在加热并压缩的条件下进行收缩，在降温的条件下进行伸长，进而可以在锻造过程中吸热收缩，在锻造完成后冷却伸长将锻件顶出，如图5所示。

进一步优选的方案中，本申请中的小型冷锻件自动脱模装置还包括压力机控制单元300，该压力机控制单元包括双向电机310，双向电机310后连接两并联的第一支路(如图6所示)和第二支路(如图7所示)，也即双向电机310设于两并联支路的公共回路部分，受两支路控制。具体可以为，双向电机310一端连接电源，另一端分成两个支路，两支路的另一端与电源另一端连接。其中，第一支路导通时双向电机310带动上模110向下运动。进一步优选的方案中，第一支路上设置有保护电阻。第二支路的中间断开，分成了两端，其中，第一段设于上模110，第二段设于下模120，且两端相互对应，进而在上模和下模接触时第一端和第二端也相互接触。第一支路上设有导电膜320，该导电膜320设于模腔121的下部。与此相配合的，形状记忆合金束200的上部设有导电材料210，形状记忆合金束200收缩时导电材料210与导电膜320接触，进而当所述第一端和第二端接触且所述导电材料210与所述导电膜320连通时，第二支路导通，双向电机310带动上模110向上运动。

进一步优选的方案中，当导电材料210和导电膜320接触时，所述形状记忆合金束200的上表面与模腔121的底面平齐。

进一步优选的方案中，所述导电膜320和导电材料210的材料为铜或铝。

进一步优选的方案中，所述深槽122的下部设有紧固腔，以及与所述紧固腔垂直贯通的旋紧腔127，紧固腔用于设置紧固垫圈126。旋紧腔127内表面设有螺纹，旋紧腔127内设有紧固螺杆128，所述旋紧腔127与所述紧固螺杆128螺纹配合，通过所述紧固螺杆128控制所述紧固垫圈126的紧固程度。所述紧固螺杆128端部设有销轴便于旋转操作。

在进一步优选的方案中，本申请中的形状记忆合金束200的材料优选为Ni-Ti-Pt记忆合金束。

利用该设备进行冷锻及锻后自动脱模的工艺顺序为：

将紧固螺杆128旋紧，使得形状记忆合金束固定在下模120内。将具有定位孔410的坯料400放入下模120内，并将定位孔410与形状记忆合金束200匹配，进而实现坯料400的定位。接通第一支路，双向电机310正转，带动上模110从上死点位置开始向下运动。当坯料被压缩到一定程度后，形状记忆合金束200吸收锻造过程中的热量并在上方坯料的压力下收缩至深槽中，此时形状记忆合金束200上的导电材料210与导电膜320连通，但此时第二支路仍未接通，上模110继续向下运动直到上模和下模完全闭合，此时第一端和第二端接触，此时第二支路完全接通，第二支路接通后双向电机310接收到转向信号开始反转，双向电机带动上模开始向上运动直到返回上死点。

锻件和形状记忆合金束200在室温和温度控制单元125的作用下快速冷却，形状记忆合金束200开始伸长，进而将锻件顶出。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种小型冷锻件自动脱模装置，其特征在于，所述装置包括模具（100）和形状记忆合金束（200），其中：

所述模具（100）包括上模（110）和下模（120），所述下模（120）的上表面设有模腔（121），所述模腔（121）的底部设有垂直的深槽（122），所述深槽（122）的侧表面设有隔热层（124），所述深槽（122）的底面设有传热片（123），所述传热片（123）的下部设有温度控制单元（125）；

所述形状记忆合金束（200）设于所述深槽（122）内部，所述形状记忆合金束（200）室温下的长度大于所述深槽（122）的深度，所述形状记忆合金束（200）在加热并压缩的条件下收缩，在降温的条件下逐渐恢复至原长，进而在锻件冷却后将锻件顶出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括压力机控制单元（300），所述压力机控制单元（300）包括双向电机（310），双向电机（310）设于两并联的第一支路和第二支路的公共回路部分，受两支路控制，其中，第一支路导通时所述双向电机（310）带动所述上模（110）向下运动；第二支路的第一端设于上模（110），第二端设于下模（120），且两端相互对应，第二支路上设有导电膜（320），所述导电膜（320）设于所述模腔（121）的下部，所述形状记忆合金束（200）的上部设有导电材料（210），当所述第一端和第二端接触且所述导电材料（210）与所述导电膜（320）连通时，所述双向电机（310）接收到反向信号带动所述上模（110）向上运动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述导电材料（210）与所述导电膜（320）接触时，所述形状记忆合金束（200）的上表面与所述模腔（121）的底面平齐。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述导电膜（320）和所述导电材料（210）的材料为铜或铝。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述深槽（122）的下部设有紧固腔以及与所述紧固腔垂直贯通的旋紧腔（127），所述紧固腔内设有紧固垫圈（126），所述旋紧腔（127）内设有紧固螺杆（128），所述旋紧腔（127）与所述紧固螺杆（128）螺纹配合，通过所述紧固螺杆（128）控制所述紧固垫圈（126）的紧固程度。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度控制单元（125）为多个水管，通过控制水管内水的温度进行对外温度控制。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述形状记忆合金束（200）的材料为Ni-Ti-Pt。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一支路上设有保护电阻。

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