CN202984556U - 用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具 - Google Patents
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Abstract
“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，属于机械制造行业中的锻压技术领域。解决上述技术问题的技术方案的技术要点是：将圆锥台零件成型凹模型腔设计成上小下大的倒置圆锥形，用闭塞式的挤压模具结构，用上、下冲孔冲头对冲挤压加热毛坯，冲圆孔上冲头为浮动结构，由凸凹模和中位压缩弹簧(32)、浮动稳定模(14)组合，形成上下分隔式工作型腔，用四级导柱导套导向定位保证模具工作精度，本实用新型模具只宜在无下死点的压力机上工作，实现用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件，用通孔脱模卸料套脱模卸料。主要用途是用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件。有益效果：提高利用率48％以上，单件产品降低直接成本费50％以上。
Description
技术领域：
本实用新型属于机械制造行业中的锻压技术领域。
背景技术：
冷、热挤压通孔的薄壁圆锥台零件，国内外通行的技术方案是采用空心圆管材料挤压。用空心管材挤压这类零件，属于成熟的传统工艺方案并且有现成的推荐模具结构。但是由于空心管材的材料成本是实心棒料的2倍到3倍之间，这样导致生产厂家放弃挤压工艺而直接采用实心棒料冷锻或者热锻成实心的圆锥台锻件，而中间的通孔则用机械加工工艺完成，这样的工艺对于生产厂家而言反而比用空心管材挤压成通孔的薄壁圆锥台零件有利于降低成本，所以国内很多厂家生产这类零件都是采用的实心棒料锻成圆锥台，然后用机加工工艺完成中间通孔的加工。该工艺的缺陷和不足之处在于单件产品多耗材48％以上。而且要多消耗机加工工时费和机加工的设备能耗和刀具消耗费用，相对直接用实心棒料挤压成中间的通孔每件增加直接成本费用0.55元/件。
发明内容：
1.“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，解决上述技术问题设计的技术方案的技术要点是：圆锥台零件成型凹模型腔设计成上小下大的倒置圆锥形凸凹模(30)的闭塞式的热挤压型腔模膛，用上、下冲孔冲头对冲挤压加热毛坯，冲圆孔上冲头(19)活动的安装在凸凹模固定套(28)的圆形的空腔中、凸凹模(30)固定在凸凹模固定套(28)的圆锥形空腔中，凸凹模固定套(28)的外形上部是上大下小的圆锥形、下部是圆柱形，凸凹模(30)和中位压缩弹簧(32)脱模卸料套浮动稳定模(14)组合，形成上下分隔式型腔模膛，用四级导柱导套导向定位保证模具的工作精度，本实用新型模具只宜在无下死点的压力机上工作，实现用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件，用通孔脱模卸料套(10)脱模卸料。
2.根据上述第一项技术要点所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”的闭塞式的热挤压型腔模膛，其技术特征是：闭塞式型腔模由冲孔下冲头(9)脱模卸料套稳定浮动模(14)、冲孔上浮动冲头(19)、凸凹模(30)四个零件配合联动构成浮动的闭塞式型腔模膛。
3.根据上述第一项技术要点所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”用上下冲孔冲头对冲挤压加热毛坯，凸凹模浮动，冲孔上冲头浮动，其技术特征是：从工作开始到工作结束，毛坯始终处于三相压应力状态，冲孔下冲头固定不动，工作时上小下大的圆锥形工作型腔的凸凹模(30)向下运动，冲孔上浮动冲头(19)先向下运动、当成型和冲孔挤压力大于上位压缩弹簧(21)弹簧力之后又向上运动，实现把零件外形挤压成型圆锥形、把圆形内孔冲通之目的。
4.根据上述第一项技术要点所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，三级压缩弹簧配合联动，拆分式模块构成分隔式型腔模膛，其技术特征是：下模工作型腔由拆分式模块下芯模(2)、下接模(13)、脱模卸料套稳定浮动模(14)构成三级工作型腔，下层安装脱模卸料套支撑压缩弹簧(8)，中层安装中位压缩弹簧(32)、凸凹模行程调节环(33)，上层空间满足脱模卸料套稳定浮动模(14)上下运动，而使挤压的工作型腔模从工作开始至工作结束、一直处于完全封闭的挤压工作状态。
5.根据上述第四项技术要点所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，拆分式模块下芯模(2)其构造特征是：下芯模(2)是开口向下的中间有通孔的平底圆杯形，其外圆的下端杯口处，有止动凸圆。
6.根据上述第四项技术要点所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，拆分式模块下接模(13)其技术特征是：下接模(13)与下芯模(2)的几何形状相似，下芯模(2)的外圆与下接模(13)的内圆相吻合。
7.根据上述第四项技术要点所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，用通孔脱模卸料套脱模卸料，其构造特征是：脱模卸料套是长度与直径之比远远大于1的长杆件，并且杆件中心是圆形通孔，脱模卸料套的外圆是上小下大的两级台阶圆柱形。
8.根据上述第四项技术要点所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，圆锥台零件成型凹模型腔设计成上小下大的倒置圆锥形凸凹模(30)，其构造特征是：凸凹模(30)外形是上小下大的圆锥形，其工作型腔是上小下大的圆锥形，其小端面的中心圆形通孔，孔直径与冲孔冲头的直径形相吻合、并且是间隙配合，圆锥形的高度、大小端面直径与零件图吻合，但是根据零件的尺寸精度确定是否需要预留机械加工余量。
本实用新型的有益效果是：
1、提高材料利用率48％以上、单件产品节约材料费用0.24元，加上机械加工能源消耗人工费用，每件产品降低直接成本费用0.55元，这种产品的产量是非常巨大的，如仅四川某机械厂该产品的年产量是5000万件，以1亿件该产品计算，仅材料费就可以节约2433.6万元，加上括机械加工中间通孔的人工费、设备工具费、电费，可以新增效益5500万元。
2、单件产品降低综合成本45％以上。
3、有利于提高企业的经济效益。
4、符合节能减排低耗高效创新发展的时代要求，所以用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具的有益效果是非常显著的。
附图说明：
图1是通孔薄壁圆锥台零件图。
图2是用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的模具结构图，是工作初始状态，实心圆棒料进入工作型腔的状态图。
图3是用热实心棒料挤压通孔薄壁圆锥台零件挤压完毕，零件已经全部成形的工作状态及模具构造图。
图4是用热实心棒料挤压通孔薄壁零件完成后，凸凹模随着压力机滑块回程到上死点后的脱模卸料状态图。
具体实施方式：
为了方便“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”的实施和清楚描述本实用新型的具体实施方式，现以图3为基础，按照模具零件的编号顺序，对“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”中全部零件列表描述如下：
| 编号 | 名称 | 数量 | 材料 | 备注 |
| 1 | 下模座 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC35-40 |
| 2 | 下芯模 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC35-40 |
| 3 | 外顶料杆 | 4 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 4 | 外顶料板 | 4 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 5 | 内顶料板 | 4 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 6 | 下模固定垫板 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 7 | 内六角螺钉 | 6 | M＞10；外购 | |
| 8 | 脱模卸料套支撑压缩弹簧 | 1 | 65Mn | 热处理硬度HRC50-55 |
| 9 | 冲孔下冲头 | 1 | H13 | 热处理硬度HRC45-49 |
| 10 | 脱模卸料套 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 11 | 下接模固定座 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC35-40 |
| 12 | 六角螺钉 | 6 | M＞10；外购 | |
| 13 | 下接模 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 14 | 脱模卸料套浮动稳定模 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 15 | 导柱 | 4 | 45 | 调质处理HRC30-35 |
| 16 | 导套 | 4 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC35-40 |
| 17 | 挤压件 | N | ||
| 17A | 毛坯料 | N | ||
| 18 | 上模座板 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 19 | 冲孔上浮动冲头 | 1 | H13 | 热处理硬度HRC45-49 |
| 20 | 内六角螺钉 | 4 | M＞10；外购 | |
| 21 | 上位压缩弹簧 | ＜4 | 65Mn | 热处理硬度HRC50-55 |
| 22 | 模柄 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 23 | 冲孔上浮动冲头固定板 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 24 | 上垫模 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 25 | 模柄在滑块中的锁紧槽 | |||
| 26 | 模柄固定板 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 27 | 内六角螺钉 | 6 | M＞10；外购 | |
| 28 | 凸凹模固定套 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
| 29 | 冲孔上浮动冲头安装板 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC43-47 |
| 30 | 凸凹模 | 1 | H13 | 热处理硬度HRC45-49 |
| 31 | 内六角螺钉 | 4 | M＞10；外购 | |
| 32 | 中位压缩弹簧 | ＜4 | 65Mn | 热处理硬度HRC50-55 |
| 33 | 凸凹模行程调节环 | 1 | 5CrMnMo | 热处理硬度HRC40-45 |
现在结合附图对“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”作进一步的详细描述。
图1是通孔薄壁圆锥台零件图。对于本实施例而言，通孔薄壁圆锥台零件的几何尺寸为：大端直径Dd＝(28)mm，小端直径Dx＝(18)mm，高度H＝(42)mm，通孔直径为Dt＝14mm，由此计算出通孔薄壁圆锥台零件的体积参数是：整个圆锥台的体积是19.972cm3，空心圆锥台的体积是13.472cm3，其中间通孔的体积是6.5cm3，其通孔的体积与空心圆锥台的体积之比是48.25％，重量比是48％，其通孔的绝对重量是50.7克，按4.8元/kg的材料价格计算，该产品单件节约材料费0.24336元。每件产品降低直接成本费用0.55元，按考证的四川某机械厂一年的该产品的产量就是5000万件，如果该厂采用本实用新型模具，那么该厂一年仅材料费一项就可以累计节约1216.8万元，单件共计节约直接费用0.55元，全年2750万元，而全国机械行业中这类零件的产量是无法估量的。
图2是用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的模具结构图，是工作初始状态，实心圆棒料进入工作型腔的状态图。将毛坯料(17A)放入脱模卸料套浮动稳定模(14)中后，凸凹模(30)和凸凹模固定套(28)下行与脱模卸料套浮动稳定模(14)而封闭型腔模膛。
图3是用热实心棒料挤压通孔薄壁圆锥台零件挤压完毕，零件已经全部成形的工作状态及模具构造图。现将图3的装配工艺的具体实施方式描述如下：第一步、用六角螺钉(12)通过下接模固定座(11)把下接模(13)固定在下模座(1)上。第二步、按照顺序依次将脱模卸料套浮动稳定模(14)中位压缩弹簧(32)凸凹模行程调节环(33)脱模卸料套(10)脱模卸料套支撑压缩弹簧(8)内顶料板(5)装入下模座(1)和下接模(13)中。第三步、将外顶料杆(3)穿过下模固定垫板(6)用内六角螺钉(7)把下模固定垫板(6)固定在下模座(1)中。第四步、把外顶料板(4)装在外顶料杆(3)上。第五步、把导柱(15)装入下模座(1)对应的孔中。第六步、把凸凹模(30)装入凸凹模固定套(28)中，用内六角螺钉(31)固定。之后把冲孔上浮动冲头(19)装入冲孔上浮动冲头安装板(29)中，用内六角螺钉(20)把冲孔上浮动冲头固定板(23)和冲孔上浮动冲头安装板(29)连接固定为一体之后，把上述部件整体装入凸凹模固定套(28)，之后将上位压缩弹簧(21)装入凸凹模固定套(28)中。第七步、把凸凹模固定套(28)装入上模座板(18)中，之后把上垫模(24)装入上模座板(18)中，之后将模柄(22)放在上垫模(24)上，用模柄固定板(26)压住，之后用内六角螺钉(27)连接模柄固定板(26)和上模座板(18)并固定为一个整体。第八步、把导套(16)装入上模座板(18)中。第九步、把导套(16)套在导柱(15)上合模，至此整体套模具装配完毕。
模具把挤压零件中间的通孔冲通的工作原理是：毛坯料放入脱模卸料套浮动稳定模(14)的型腔后，压力机滑块驱动凸凹模(30)和凸凹模固定套(28)向下打击与脱模卸料套浮动稳定模(14)联模，之后凸凹模(30)和凸凹模固定套(28)在滑块作用力下，与脱模卸料套浮动稳定模(14)一同继续下行，而冲孔下冲头(9)是固定不动的，这时冲孔下冲头(9)和冲孔上浮动冲头(19)向坯料相向对冲，当冲孔力和挤压成型力足够大时，把冲孔上浮动冲头(19)往凸凹模固定套(28的空腔向上回程，而把中间的孔冲通。
图4是用热实心棒料挤压通孔薄壁零件完成后，凸凹模随着压力机滑块回程到上死点后的脱模卸料状态图。这时滑块回程到上死点，压力机顶出缸工作，将外顶料板(4)顶至与下模座(1)接触，使内顶料板(5)把脱模卸料套支撑压缩弹簧(8)和脱模卸料套(10)往上顶，顶料行程等于或者大于挤压件的高度，而使挤压件与冲孔下冲头(9)分离，并从脱模卸料套浮动稳定模(14)中顶出。至此具体实施方式描述完毕。
Claims (8)
1.“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，解决上述技术问题的技术方案其特征是：圆锥台零件成型凹模型腔设计成上小下大的倒置圆锥形凸凹模(30)的闭塞式的热挤压型腔模膛，用上、下冲孔冲头对冲挤压加热毛坯，冲圆孔上冲头(19)活动的安装在凸凹模固定套(28)的圆形空腔中、凸凹模(30)固定在凸凹模固定套(28)的圆锥形空腔中，凸凹模固定套(28)的外形上部是上大下小的圆锥形、下部是圆柱形，凸凹模(30)和中位压缩弹簧(32)、脱模卸料套浮动稳定模(14)组合，形成上下分隔式型腔模膛，用四级导柱导套导向定位保证模具的工作精度，本实用新型模具只宜在无下死点的压力机上工作，实现用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件，用通孔脱模卸料套(10)脱模卸料。
2.根据权利要求1所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”的闭塞式的热挤压型腔模膛，其特征是：闭塞式型腔模膛由冲孔下冲头(9)脱模卸料套浮动稳定模(14)、冲孔上浮动冲头(19)、凸凹模(30)四个零件配合联动构成浮动的闭塞式型腔模膛。
3.根据权利要求1所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”用上下冲孔冲头对冲挤压加热毛坯，凸凹模浮动，冲孔上冲头浮动，其特征是：从工作开始到工作结束，毛坯始终处于三相压应力状态，冲孔下冲头固定不动，工作时上小下大的圆锥形工作型腔的凸凹模(30)向下运动，冲孔上浮动冲头(19)先向下运动、当成型和冲孔挤压力大于上位压缩弹簧(21)弹簧力之后又向上运动，实现把零件外形挤压成型圆锥形、把圆形内孔冲通之目的。
4.根据权利要求1所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，三级压缩弹簧配合联动，拆分式模块构成分隔式型腔模膛，其特征是：下模工作型腔由拆分式模块下芯模(2)、下接模(13)、脱模卸料套稳定浮动模(14)构成三级工作型腔，下层安装脱模卸料套支撑压缩弹簧(8)，中层安装中位压缩弹簧(32)、凸凹模行程调节环(33)，上层空间满足脱模卸料套稳定浮动模(14)上下运动，而使挤压的工作型腔模从工作开始至工作结束、一直处于完全封闭的挤压工作状态。
5.根据权利要求4所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，拆分式模块下芯模(2)其特征是：下芯模(2)是开口向下的中间有通孔的平底圆杯形，其外圆的下端杯口处，有止动凸圆。
6.根据权利要求4所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，拆分式模块下接模(13)其特征是：下接模(13)与下芯模(2)的几何形状相似，下芯模(2)的外圆与下接模(13)的内圆相吻合。
7.根据权利要求1所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，用通孔脱模卸料套脱模卸料，其特征是：脱模卸料套是长度与直径之比远远大于1的长杆件，并且杆件中心是圆形通孔，脱模卸料套的外圆是上小下大的两级台阶圆柱形。
8.根据权利要求1所述的“用实心棒料热挤压通孔薄壁圆锥台零件的挤压模具”，圆锥台零件成型凹模型腔设计成上小下大的倒置圆锥形凸凹模(30)，其特征是：凸凹模(30)外形是上小下大的圆锥形，其工作型腔是上小下大的圆锥形，其小端面的中心圆形通孔，孔直径与冲孔冲头的直径相吻合、并且是间隙配合，圆锥形的高度、大小端面直径与零件图吻合，但是根据零件的尺寸精度确定是否需要预留机械加工余量。
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