CN203197033U - 等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具 - Google Patents

Abstract

等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，它涉及一种复合成形模具，以解决现有等通道转角挤压模具和板材挤压模具是分开的，导致模具的制造成本较高，耗能耗时，同时限制了合金材料加工的产业化的问题，它包括下模座、上模座、压头、中间板、等通道转角挤压凹模、板材挤压凹模、四个垫块、四根导套、四根导向柱、四根复位杆、多个弹性部件和多个加热棒；上模座、中间板和下模座由上至下依次设置，中间板的中部穿设有等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模，等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模镶嵌在下模座上，上模座的下端面上连接有四个导向套，中间板的上端面上设置有四个导向柱。本实用新型用于合金材料性能的改善和板材的成形。

Description

等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具

技术领域

本实用新型涉及一种复合成形模具，具体涉及一种等通道转角挤压和板材挤压复合成形板材的复合成形模具。 

背景技术

最新研究表明，等通道转角挤压（Equal Channel Angular Pressing，简称ECAP）技术能通过让材料发生剧烈的剪切变形，使材料的组织细化，消除空洞和缺陷，而且加工出来的材料具有几何形状基本不变、强度高、塑性好、成形性能好、疲劳性好、抗腐蚀性好等许多优良性能。但是，ECAP技术需要进行多道次，材料的性能才能得到改善。 

热挤压成形加工也消除了铸锭中的夹渣、气孔、疏松和缩尾等缺陷，提高材料的可成形性，使材料在一次成形中能承受较大的变形量，从而使产品的组织性能得到提高。所以热挤压成形加工有利于最大限度的发挥金属的塑性，生产灵活、工艺操作简单，热挤压制品尺寸精确、表面质量高。 

但是，迄今为止，等通道转角挤压（ECAP）和板材挤压成形加工所用的模具都是分开的，一般都是先用ECAP进行改性，然后再进行板材挤压成形加工，增加了模具的制造成本，而且耗能耗时。从而限制了合金材料加工的产业化。因此，要解决以上这些问题势在必然。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决现有的等通道转角挤压模具和板材挤压模具是分开的，导致模具的制造成本较高，耗能耗时，同时限制了合金材料加工的产业化的问题，进而提供一种等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具。 

本实用新型为解决上述问题采取的技术方案是：本实用新型的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具包括下模座、上模座、压头、中间板、等通道转角挤压凹模、板材挤压凹模、四个垫块、四根导套、四根导向柱、四根复位杆、多个弹性部件和多个加热棒； 

上模座、中间板和下模座由上至下依次设置，中间板和下模座之间设置有四个垫块，中间板、下模座和四个垫块可拆卸连接，中间板的中部穿设有等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模，等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模镶嵌在下模座上，等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模分别与中间板和下模座过盈配合设置，且等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模贴靠设置，等通道转角挤压凹模是由两个半模拼装而成，板材挤压凹模是由两个半模拼装而成，压头的上端与上模座连接，压头的下端置于等通道转角凹模的通道内，四根复位 杆竖直均布设置在上模座和中间板之间，每根复位杆的上端与上模座连接，每根复位杆的下端穿过中间板且二者滑动连接，位于上模座和中间板之间的每根复位杆上套设有弹性部件，上模座的下端面上连接有四个导向套，中间板的上端面上设置有四个导向柱，导向套与导向柱一一对应设置，且每个导向柱能在相应的导向套内上下滑动，等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模上均设置有多个加热棒。 

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型的等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模都是用过盈配合的方式集成固定到下模座和中间板上，且二者贴靠设置，等通道转角挤压成形和板材挤压成形可以在同一个装置上同时进行，模具的制造成本相比现有的成本降低了20%以上，相比现有的分步成形的时间缩短了10%～30%，能耗降低了5%～20%，大大提高了合金材料加工的产业化。2、本实用新型的等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模都是用过盈配合的方式集成固定到下模座和中间板上，且二者贴靠设置，没有用到螺栓，整个操作过程中只需拆下凹模部分，所以模具结构简单且拆卸方便，凹模型腔部分可以有多种尺寸，更换时只需更换凹模部分，其他部分还可以继续使用，节约材料，降低了成本。 

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是本实用新型复合成形时的状态示意图，图4是本实用新型的等通道转角挤压凹模的右视结构示意图，图5是图4的主视结构示意图，图6是图5的俯视结构示意图，图7是本实用新型的板材挤压凹模的主视结构示意图，图8是图7的左视结构示意图。 

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图8说明本实施方式，本实施方式的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具包括下模座9、上模座17、压头14、中间板5、等通道转角挤压凹模12、板材挤压凹模7、四个垫块6、四根导套16、四根导向柱15、四根复位杆13、多个弹性部件3和多个加热棒8； 

上模座17、中间板5和下模座9由上至下依次设置，中间板5和下模座9之间设置有四个垫块6，中间板5、下模座9和四个垫块6可拆卸连接，中间板5的中部穿设有等通道转角挤压凹模12和板材挤压凹模7，等通道转角挤压凹模12和板材挤压凹模7镶嵌在下模座9上，等通道转角挤压凹模12和板材挤压凹模7分别与中间板5和下模座9过盈配合设置，且等通道转角挤压凹模12和板材挤压凹模7贴靠设置，等通道转角挤压凹模12是由两个半模拼装而成，板材挤压凹模7是由两个半模拼装而成，压头14的上端与上模座17连接，压头14的下端置于等通道转角凹模12的通道内，四根复位杆13竖直均布设置在上模座17和中间板5之间，每根复位杆13的上端与上模座17连接，每根复位杆13的下端 穿过中间板5且二者滑动连接，位于上模座17和中间板5之间的每根复位杆13上套设有弹性部件3，上模座17的下端面上连接有四个导向套16，中间板5的上端面上设置有四个导向柱15，导向套16与导向柱15一一对应设置，且每个导向柱15能在相应的导向套16内上下滑动，等通道转角挤压凹模12和板材挤压凹模上均设置有多个加热棒8。 

本实施方式的模具可以实用于镁合金、铝合金等合金材料的成形。本实施方式在使用时，材料进行等通道转角挤压凹模成形后，将等通道转角挤压凹模拿出后，然后将等通道转角挤压凹模的通道正对板材挤压凹模的模腔，使所述通道和模腔连通。 

具体实施方式二：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述四根复位杆13均为螺杆。如此设置，满足设计要求和实际需要。其它与具体实施方式一相同。 

具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述弹性部件3为螺旋弹簧。如此设置，利用弹簧的弹性作用，压头能复位，方便加料，满足实际需要。其它与具体实施方式一或二相同。 

具体实施方式四：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述模具还包括四个螺栓4，中间板5、垫块6和下模座9通过四个螺栓4可拆卸连接。如此设置，连接可靠方便。其它与具体实施方式一相同。 

具体实施方式五：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的等通道转角挤压凹模12上设置有测温孔10。如此设置，便于测温，方便使用。其它与具体实施方式一相同。 

具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述等通道转角挤压凹模12的内转角β为90°～120°。如此设置，满足等通道转角挤压的需要。其它与具体实施方式一相同。 

具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述等通道转角挤压凹模12的外转角Φ为0°～45°。如此设置，满足实际等通道转角挤压的需要。其它与具体实施方式一或六相同。 

具体实施方式八：结合图7说明本实施方式，本实施方式所述板材挤压凹模7的入模锥度角α为30°～60°。如此设置，满足实际板材成形的需要。其它与具体实施方式七相同。 

具体实施方式九：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述等通道转角挤压凹模12上设置的加热棒8的数量为四个，板材挤压凹模7上设置的加热棒8的数量为两个。如此设置，满足实际等通道挤压和板材成形的需要。其它与具体实施方式七相同。 

具体实施方式十：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述模具还包括固定板2和四个螺钉1，固定板2设置在上模座17的下端面上，且固定板2与上模座17通过四个螺钉1可拆卸连接，压头14的上端与固定板2连接。如此设置，连接可靠方便。其它与具 体实施方式一或九相同。 

下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。 

在等通道转角挤压凹模12和板材挤压凹模7上设有贯通的接近型腔内壁的加热孔，里面插入加热棒8对坯料持续加热，保证镁合金能顺利挤出。为了掌握挤压过程中模具的实际温度，在等通道转角挤压凹模上设有贯通的接近型腔的测温孔10，测温孔中插入测温设备（如便携式热电偶）实时测量坯料的温度变化。 

本实用新型等通道转角挤压和板材挤压的型腔分别是由两个半模镶拼而成，等通道镶块在完成等通道转角挤压的部分道次后，可以从下模座上拿下调换方向，使其与板材挤压的镶块组合成等通道板材挤压镶块，从而实现一步完成等通道转角挤压和板材的挤压。 

本实用新型等通道转角挤压镶块和板材挤压镶块可以进行更换，能够方便的实现不同转角的等通道挤压和挤出不同厚度的板材。而且，拆卸非常方便，只需把凹模从下模座上拿下即可，其他部件无需拆卸，操作简单省时。 

本实用新型等通道转角挤压凹模的内转角β在90°～120°之间，外转角Φ取0°～45°，如图4，根据实际情况两个角度选择一个最佳配合；板材挤压凹模7采用镶拼式，见图7和图8，为了利于金属流动，减小挤压力，提高模具寿命，板材挤压凹模的入模圆锥角（锥度角）α采用60°，板材挤压凹模入口处采用半径为2～3mm的圆角过渡，挤出板材的厚度为3～6mm。 

本实用新型提供的成形模具可以在普通的立式液压机上使用。挤压完成后，在弹簧3的作用下，压头复位，同时可以加料实现连续作业。 

本实用新型所述压头，等通道转角挤压凹模和板材挤压凹模采用H13热作模具钢制造，经过油淬和多次回火硬度达到58～60HRC。为了降低模具成本，上模座、中间板和下模座等部分用普通45号钢制造。 

以下给出制备的具体实施例。 

实施例（本实施例为边长为20mm截面为正方形的镁合金棒材） 

镁合金在实用金属中是最轻的金属，具有重要的应用价值和广阔的应用前景。但是，作为一种新兴材料，镁的现有使用状况远没有充分发挥它的潜在优势，镁合金在实际工业应用方面的发展远不及铝合金和钢铁工业。镁合金来变形时只有3个几何滑移系，其中独立滑移系只有2个，因此镁合金的室温塑性较低，即其冷变形是有限的。而且，目前镁合金成形加工主要采用压铸、半固态成形及触变成形等铸造加工技术，全世界范围内镁合金产品有90%以上是铸件。由于铸造镁合金存在晶粒粗大、力学性能较差、易产生缺陷等缺点，所以限制了镁合金的广泛使用。 

本实施例所用模具结构如图1、图2和图3所示，等通道转角挤压凹模型腔边长为20mm， 型腔截面为正方形，板材挤压工作部分的尺寸为20mm×4mm，模具挤压过程如下： 

（1）用砂纸将镁合金棒表面打磨光亮，将外表面均匀涂敷润滑剂；将等通道转角挤压凹模12型腔和板材挤压凹模7型腔清理干净后均匀涂敷润滑剂；将压头14表面清理干净后均匀涂敷润滑剂。 

（2）将等通道转角挤压半模和板材挤压半模镶拼好后按如图1所示的装配方法，以过盈配合的方式固定在下模座上；中间板用四根螺栓4固定在下模座上，中间用垫块隔开，中间板采用过盈配合的方式紧箍在两个组合到一起的镶块上；压头用凸模固定板固定在上模座上，上模座和中间板之间有导柱、导套和用于复位的弹簧；安装完成后将坯料11装入等通道转角挤压凹模12内。 

（3）将模具置于立式液压机工作台上。将加热棒8安装到等通道转角挤压凹模12和板材挤压凹模7中，通过温度控制仪给模具和坯料加热，加热到预定温度之后开动液压机，开始挤压。先对棒材进行3次等通道转角挤压，挤压完成后从底部拿出等通道转角挤压的镶块，按如图2所示的装配方法，用（2）中所说的方法将凹模镶块装回，置于压力机下再次进行等通道板材挤压，并引出板材。 

（4）挤压完成后，清理模具，以备后用。 

本实施例挤压过程中挤压力小，最大挤压力只有250KN。获得的镁合金板材尺寸精度较高。 

Claims (10)

1.等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述复合成形模具包括下模座（9）、上模座（17）、压头（14）、中间板（5）、等通道转角挤压凹模（12）、板材挤压凹模（7）、四个垫块（6）、四根导套（16）、四根导向柱（15）、四根复位杆（13）、多个弹性部件（3）和多个加热棒（8）； 

上模座（17）、中间板（5）和下模座（9）由上至下依次设置，中间板（5）和下模座（9）之间设置有四个垫块（6），中间板（5）、下模座（9）和四个垫块（6）可拆卸连接，中间板（5）的中部穿设有等通道转角挤压凹模（12）和板材挤压凹模（7），等通道转角挤压凹模（12）和板材挤压凹模（7）镶嵌在下模座（9）上，等通道转角挤压凹模（12）和板材挤压凹模（7）分别与中间板（5）和下模座（9）过盈配合，且等通道转角挤压凹模（12）和板材挤压凹模（7）贴靠设置，等通道转角挤压凹模（12）是由两个半模拼装而成，板材挤压凹模（7）是由两个半模拼装而成，压头（14）的上端与上模座（17）连接，压头（14）的下端置于等通道转角凹模（12）的通道内，四根复位杆（13）竖直均布设置在上模座（17）和中间板（5）之间，每根复位杆（13）的上端与上模座（17）连接，每根复位杆（13）的下端穿过中间板（5）且二者滑动连接，位于上模座（17）和中间板（5）之间的每根复位杆（13）上套设有弹性部件（3），上模座（17）的下端面上连接有四个导向套（16），中间板（5）的上端面上设置有四个导向柱（15），导向套（16）与导向柱（15）一一对应设置，且每个导向柱（15）能在相应的导向套（16）内上下滑动，等通道转角挤压凹模（12）与板材挤压凹模（7）上均设置有多个加热棒（8）。 

2.根据权利要求1所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述四根复位杆（13）均为螺杆。 

3.根据权利要求1或2所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述弹性部件（3）为螺旋弹簧。 

4.根据权利要求1所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述模具还包括四个螺栓（4），中间板（5）、下模座（9）和四个垫块（6）通过四个螺栓（4）可拆卸连接。 

5.根据权利要求1所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：等通道转角挤压凹模（12）上设置有测温孔（10）。 

6.根据权利要求1所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述等通道转角挤压凹模（12）的内转角（β）为90°～120°。 

7.根据权利要求1或6所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述等通道转角挤压凹模（12）的外转角（Φ）为0°～45°。 

8.根据权利要求7所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述板材挤压凹模（7）的入模锥度角（α)为30°～60°。 

9.根据权利要求7所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述等通道转角挤压凹模（12）上设置的加热棒（8）的数量为四个，板材挤压凹模（7）上设置的加热棒（8）的数量为两个。 

10.根据权利要求1或9所述的等通道转角挤压和板材挤压复合成形模具，其特征在于：所述模具还包括固定板（2）和四个螺钉（1），固定板（2）设置在上模座（17）的下端面上，且固定板（2）与上模座（17）通过四个螺钉（1）可拆卸连接，压头（14）的上端与固定板（2）连接。 

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