CN204018404U - 金属塑性挤锻成型的成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属塑性挤锻成型的成型装置，包括上模、下模以及与上模相连的上模驱动机构，上模设有上模腔、上挤锻组件以及与上模腔连通的第一挤锻通道，下模设有下挤锻组件、用于与上模腔配合形成封闭型腔的下模腔以及与下模腔连通的第二挤锻通道，下挤锻组件包括下挤锻头以及固定设置的下挤孔头，下挤孔头穿设于下挤锻头中并伸出下挤锻头的挤锻端面，下挤锻头与一出料驱动组件相连并可由出料驱动组件驱动沿挤锻方向伸入下模腔。本实用新型具有结构简单紧凑、生产成本低、可一次成型带孔工件、生产效率高、工序简单、节能环保等优点。

Description

金属塑性挤锻成型的成型装置

技术领域

本实用新型涉及金属挤锻成型技术领域，具体涉及一种金属塑性挤锻成型的成型装置。

背景技术

金属挤锻成型技术是利用金属塑性成形原理进行压力加工的一种方法，将经过预处理的金属坯料放入模具中，然后在金属坯料上施加压力使金属坯料产生变形并充满模具型腔，从而获得所需要的零件。金属挤锻成型技术是一种少切削或无切削加工的先进工艺技术，有利于提高制品的质量，可改善制品内部微观组织和性能，还具有节约材料、能耗低、应用范围广、生产灵活性大、工艺流程简单和设备投资少的特点。

目前，国内外热挤锻成型技术和热挤锻成型装备还存在很多技术问题，制约了该技术的发展。

现有挤锻头和主缸活塞杆的连接一般采用螺纹连接，在螺纹强度范围内，挤锻头将液压能量直接作用在工件坯料表面，从而使工件坯料变形。挤锻头与工件坯料接触一次挤锻成型，由于受力面积较大，必须要有很大的压力才能使工件坯料产生塑性变形，挤锻难度大、需要的挤锻力也较大，这对液压系统和模具的性能提出了更高的要求，设备成本和能耗也大大提高；而如果采用多次形变成型，需要多台设备的多次挤锻才能满足零部件的精密度等要求，致使现有成型设备及能量供给系统复杂，设备的体积庞大、投资大、成本高；另外，由于工件坯料经一次性连续塑性变形达到所需要的形状，在挤锻过程中金属内部晶相组织流动性大，这也会影响成型工件的内部结构性能，降低成型工件的质量。

此外，目前的金属挤锻成型设备均是采用开放式的挤锻方式，即模具的型腔是由挤锻头和开放式的模腔配合形成，坯料在完全成型前挤锻头与模腔之间不处于封闭状态，在挤锻的过程中，坯料容易产生弯曲变形，导致不能完全进入模腔，进而产生次品，还会降低模具的使用寿命，甚至会损坏模具。并且，目前的金属挤锻成型设备不能在坯料上一次挤锻成型通孔，当要得到带孔的工件时，需要在挤锻成型后再次加工，存在工序复杂、生产效率低、成本高等缺点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、生产成本低、可一次成型带孔工件、生产效率高、工序简单、节能环保的金属塑性挤锻成型的成型装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种金属塑性挤锻成型的成型装置，包括上模、下模以及与上模相连的上模驱动机构，所述上模设有上模腔、上挤锻组件以及与上模腔连通的第一挤锻通道，所述下模设有下挤锻组件、用于与所述上模腔配合形成封闭型腔的下模腔以及与所述下模腔连通的第二挤锻通道，所述下挤锻组件包括下挤锻头以及固定设置的下挤孔头，所述下挤孔头穿设于所述下挤锻头中并伸出所述下挤锻头的挤锻端面，所述下挤锻头与一出料驱动组件相连并可由所述出料驱动组件驱动沿挤锻方向伸入所述下模腔。

作为本实用新型的进一步改进：

所述上模包括上模座、上应力圈、上动板和上模芯，所述上模芯通过上应力圈安装于上动板上，所述上模腔和第一挤锻通道设于所述上模芯上；所述下模包括下模座、下应力圈、下动板和下模芯，所述下模芯通过下应力圈安装于下动板上，所述下模腔和第二挤锻通道设于所述下模芯上；所述第一挤锻通道和所述第二挤锻通道沿合模方向同轴布置。

所述上动板通过第二缓冲导向组件与上模座相连并可相对于上模座往复滑动，所述下动板通过第一缓冲导向组件与下模座相连并可相对下模座往复滑动。

所述出料驱动组件包括滑设于下模座上的下滑块以及装设于下模座上的下伸缩油缸，所述下模座上设有用于支承所述下滑块的支承板，所述下挤锻头固设于所述下滑块上，所述下伸缩油缸的伸缩杆与所述下滑块相连。

所述上挤锻组件包括上挤孔头以及与上模驱动机构相连的上挤锻头，所述上挤孔头沿挤锻方向滑设于所述上挤锻头中，所述上挤锻组件还包括可驱动上挤孔头伸出上挤锻头在坯料上挤孔、且在挤出孔后使上挤孔头缩入上挤锻头并与上挤锻头共同挤锻坯料的挤孔驱动机构。

所述挤孔驱动机构与上模驱动机构相连并依靠上模驱动机构的驱动力使上挤孔头挤孔。

所述挤孔驱动机构包括与所述上模驱动机构的驱动端相连的单向油缸，所述单向油缸的进油口设有在单向油缸内油压达到设定值时进行卸荷的控制阀组。

所述控制阀组包括由电接点压力表控制通断的通断阀。

所述上模驱动机构包括上伸缩油缸，所述单向油缸的缸体一体形成在所述上伸缩油缸的伸缩杆上。

所述单向油缸的进油口还连接有被动式超压卸荷阀，所述被动式超压卸荷阀包括阀体以及滑设于所述阀体中的阀芯，所述阀芯沿轴向依次设有第一液压驱动部、第二液压驱动部和第三液压驱动部，所述阀体上设有与液压系统的低压油路连通并驱动第一液压驱动部的第一压力油腔、与单向油缸的进油口连通并驱动第二液压驱动部的第二压力油腔以及与液压系统的低压油路连通并驱动第三液压驱动部的第三压力油腔，所述第二液压驱动部和第三液压驱动部的驱动方向为同向并且与第一液压驱动部的驱动方向相反，所述第一液压驱动部的油压作用面积大于所述第二液压驱动部的油压作用面积加上所述第三液压驱动部的油压作用面积之和，所述阀芯通过滑动使所述单向油缸的进油口与液压系统的低压油路连通或断开。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型金属塑性挤锻成型的成型装置，挤锻坯料成型时，下挤锻头和下挤孔头可与上挤锻组件配合对工件实施双向挤锻，同时下挤孔头伸出下挤锻头的挤锻端面，又可以在工件上挤孔，上模驱动机构只需一次动作即可将坯料挤锻成型得到带孔的工件，不需要后续再次加工，其工序简单直接，大大提高了工作效率，节省了生产成本，也降低了工件制作的能耗；并且下挤锻头套设于下挤孔头上，在出料驱动组件的驱动下可以滑动伸入下模腔内将成型后的工件顶出，下挤锻头同时具备挤锻和出料的作用，使模具的整体结构更加简单紧凑，也降低了制作成本；同时，采用封闭型腔包裹坯料进行挤锻，避免了开放式挤锻容易导致坯料不能完全进入模腔的问题，提高了合格率，保障了模具的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型金属塑性挤锻成型的成型装置的剖视结构示意图。

图2为图1中A处放大结构示意图。

图3为本实用新型金属塑性挤锻成型的成型装置中上挤锻组件的剖视结构示意图。

图4为本实用新型金属塑性挤锻成型的成型装置中被动式超压卸荷阀的剖视结构示意图。

图5为本实用新型金属塑性挤锻成型的成型装置中被动式超压卸荷阀的阀芯的剖视结构示意图。

图例说明：

1、上模；11、上模腔；12、第一挤锻通道；13、上模座；14、上应力圈；15、上动板；16、上模芯；17、第二缓冲导向组件；2、下模；21、下模腔；22、第二挤锻通道；23、下模座；24、下应力圈；25、下动板；26、下模芯；27、第一缓冲导向组件；3、上模驱动机构；4、挤孔驱动机构；41、单向油缸；42、控制阀组；5、上挤锻头；6、被动式超压卸荷阀；61、阀体；611、第一压力油腔；612、第二压力油腔；613、第三压力油腔；614、通断口；62、阀芯；621、第一液压驱动部；622、第二液压驱动部；623、第三液压驱动部；63、弹性元件；64、排油通道；7、下挤锻头；8、出料驱动组件；81、下滑块；82、下伸缩油缸；83、支承板；9、上挤孔头；10、下挤孔头。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实用新型金属塑性挤锻成型的成型装置，包括上模1、下模2以及与上模1相连的上模驱动机构3，上模1设有上模腔11、上挤锻组件以及与上模腔11连通的第一挤锻通道12，下模2包括下模座23、下应力圈24、下动板25和下模芯26，下模芯26通过下应力圈24安装于下动板25上，下动板25通过第一缓冲导向组件27与下模座23相连，下模芯26上设有下模腔21以及第二挤锻通道22，下模腔21与上模腔11在合模后配合形成一个封闭型腔，第二挤锻通道22与下模腔21连通。第一缓冲导向组件27包括导向杆和伸缩弹簧，导向杆的一端固定于下动板25上，另一端穿过下模座23上的导向孔中，伸缩弹簧装设于下模座23和下动板25之间，压迫下动板25可使其克服伸缩弹簧的弹性力向下模座23运动。

下模2上还设有下挤锻组件，用于从第二挤锻通道22伸入封闭型腔挤锻坯料。该下挤锻组件包括下挤锻头7以及下挤孔头10，下挤孔头10固定装设在下模座23上，下挤锻头7通过一出料驱动组件8装设于下模座23中。该出料驱动组件8包括下滑块81以及下伸缩油缸82，下滑块81滑设于下模座23中，下挤锻头7固定连接在下滑块81上，下挤锻头7和下滑块81沿合模方向滑动套设于下挤孔头10上。同时在下模座23上设有支承板83，下挤孔头10通过该支承板83压紧固定在下模座23上，同时该支承板83也起支承下滑块81的作用，当下滑块81滑动到支承在支承板83上时，下挤孔头10伸出下挤锻头7的挤锻端面。下伸缩油缸82通过连杆与下滑块81相连，其可驱动下滑块81沿合模方向往复滑动，下挤锻头7则随下滑块81同步运动。正常情况下，下滑块81支撑在支承板83上，下挤锻头7和下挤孔头10均相对下模座23保持固定不动并处在远离下模腔21的位置，且下挤孔头10伸出下挤锻头7的挤锻端面；在合模进行挤锻时，上模驱动机构3驱动上模1和上挤锻组件实施挤锻动作，下模芯26随下动板25向下运动，使下挤锻头7和下挤孔头10沿第二挤锻通道22伸入型腔，并与上挤锻头5配合对坯料实施双向挤压，而下挤孔头10最终会挤入坯料内完成挤孔。开模后，下模芯26随下动板25复位，下挤锻头7和下挤孔头10又退出型腔，再通过下伸缩油缸82驱动下滑块81相对下挤孔头10滑动，使下挤锻头7沿第二挤锻通道22伸入下模腔21将挤锻成型后的工件顶出。

该成型装置在挤锻坯料成型时，下挤锻头7和下挤孔头10可与上挤锻组件配合对工件实施双向挤锻，同时下挤孔头10伸出下挤锻头7的挤锻端面，又可以在工件上挤孔，上模驱动机构3只需一次动作即可将坯料挤锻成型得到带孔的工件，不需要后续再次加工，其工序简单直接，大大提高了工作效率，节省了生产成本，也降低了工件制作的能耗；并且下挤锻头7套设于下挤孔头10上，在出料驱动组件8的驱动下可以滑动伸入下模腔21内将成型后的工件顶出，下挤锻头7同时具备挤锻和出料的作用，下挤锻头7挤锻时，第二挤锻通道22可保护下挤锻头7不被折断，并且下挤锻头7和相关驱动机构都位于下模2内，减小了空间尺寸，使模具的整体结构更加简单紧凑，也降低了制作成本；同时，采用封闭型腔包裹坯料进行挤锻，避免了开放式挤锻容易导致坯料不能完全进入模腔的问题，提高了合格率，保障了模具的使用寿命。

本实施例中，上模1包括上模座13、上应力圈14、上动板15和上模芯16，上模芯16通过上应力圈14安装于上动板15上，上动板15通过第二缓冲导向组件17与上模座13相连，上模座13与上模驱动机构3相连，上述的上模腔11和第一挤锻通道12设于上模芯16上，第一挤锻通道12和上述的第二挤锻通道22沿合膜开合方向同轴设置。第二缓冲导向组件17包括导向杆和伸缩弹簧，导向杆的一端固定于上动板15上，另一端穿过上模座13上的导向孔中，伸缩弹簧装设于上模座13和上动板15之间，压迫上动板15可使其克服伸缩弹簧的弹性力向上模座13运动。上述的上挤锻组件包括上挤孔头9、挤孔驱动机构4以及上挤锻头5，上挤锻头5与上模驱动机构3相连并由上模驱动机构3驱动，上挤孔头9沿挤锻方向滑设于上挤锻头5中，挤孔驱动机构4与上挤孔头9相连，可驱动上挤孔头9伸出上挤锻头5在坯料上挤孔、且在挤出孔后使上挤孔头9缩入上挤锻头5并与上挤锻头5共同挤锻坯料。

挤锻坯料成型时，将坯料上料后，上模1和下模2合模形成包裹坯料的封闭型腔，上挤锻组件从第一挤锻通道12伸入对封闭型腔内的坯料实施挤锻，在挤孔驱动机构4的驱动下上挤孔头9先在坯料上挤孔，使坯料完成一次塑性变形，当挤孔到一定深度时，使上挤孔头9缩入至与上挤锻头5的挤锻端面平齐，再使上挤锻头5和上挤孔头9同步动作挤锻坯料成型。

上挤锻组件按照挤孔、避让、挤锻的过程挤锻坯料，先在坯料上挤孔使坯料完成一定量的变形，再挤锻整个坯料使坯料变形充满整个型腔并回填将挤出的孔也充满，使坯料分两次塑性变形得到成型工件，一方面，延长了挤锻时间，坯料每次变形所需的挤锻力较小，降低了挤锻难度，对设备的性能要求也降低；另一方面，挤出的孔起到分流材料的作用，可改善金属的流动状态和坯料的充填性，提高了成型工件的内部结构性能；再者，上挤孔头9由挤孔驱动机构4驱动滑动伸缩，其还可用于将成型后的工件顶出，实现了挤孔和出料的一体化。同时，采用封闭型腔包裹坯料进行挤锻，避免了开放式挤锻容易导致坯料不能完全进入模腔的问题，提高了合格率，保障了模具的使用寿命。这样，使成型装置的结构简单紧凑、成本低、动作稳定可靠、能耗低、工作效率高、对设备零部件的要求和动力系统的要求也低，大大降低了挤锻成型的难度。

本实施例中，挤孔驱动机构4连接在上模驱动机构3的驱动端上，上模驱动机构3工作时驱动上挤锻头5和挤孔驱动机构4同步运动，挤孔驱动机构4为依靠挤上模驱动机构3的驱动力使上挤孔头9挤孔的被动式驱动机构，即挤孔驱动机构4可驱动上挤孔头9伸出上挤锻头5的挤锻端面并保持上挤孔头9处在伸出状态，也可使上挤孔头9缩入上挤锻头5中，但在挤孔时，挤孔驱动机构4不提供主动驱动力，其由上模驱动机构3驱动向挤锻坯料的方向运动，进而带着上挤孔头9在坯料上挤孔。

上述被动式驱动机构具体包括与上模驱动机构3的驱动端相连的单向油缸41，单向油缸41的进油口设有当单向油缸41内油压达到设定值时进行卸荷的控制阀组42。控制阀组42为由电接点压力表控制通断的通断阀，例如，采用电接点压力表、电磁阀及插装阀的组合，由电接点压力表检测压力，再通过电磁阀控制插装阀通断。打开通断阀可以将压力油注入单向油缸41内，单向油缸41的伸缩杆伸出使上挤孔头9伸出上挤锻头5的挤锻端面，再关闭通断阀可使单向油缸41的伸缩杆保持伸出状态，进而上挤孔头9也保持伸出上挤锻头5的挤锻端面的状态，电接点压力表可检测单向油缸41的压力油腔内的油压，再根据该油压是否达到其设定的压力值来相应控制通断阀的通断。挤孔时单向油缸41内的油压会因坯料反作用力的增大而升高，当达到电接点压力表设定的压力值后，电接点压力表控制通断阀打开对单向油缸41进行卸荷，从而使上挤孔头9可以在挤锻反作用力下缩入上挤锻头5中。由于上挤孔头9在坯料上挤孔越深，坯料对上挤孔头9的反作用力越大，单向油缸41的压力油腔内的油压也越高，因此单向油缸41的压力油腔内的油压值也反应了上挤孔头9挤入坯料的位置，根据需要挤孔的深度，相应设置电接点压力表控制通断阀打开的压力值即可。该种驱动结构只需采用一套驱动机构，通过一次动作即可完成挤孔、避让和挤锻成型，不需要增加动力件和辅助的控制装置，也不会增加动力系统的负担，进一步降低了能耗，提高了工作效率高，节省了设备成本。

本实施例中，上模驱动机构3为上伸缩油缸，单向油缸41的缸体一体形成在上伸缩油缸的伸缩杆上。即在伸缩油缸的伸缩杆上开设腔体和进油口，然后在该腔体内设置相配合的活塞后形成单向油缸41，这样设置可以降低成本，提高设备的紧凑性。

前述的上伸缩油缸包括主油缸和增压油缸，增压油缸的活塞的横截面积大于主油缸的活塞的横截面积，主油缸的无杆腔内设有相配合的增压活塞，增压油缸的活塞杆与增压活塞相连。成型装置的一次挤锻行程具有三个挤锻过程，第一个挤锻过程是上挤孔头9和下挤锻头7将坯料挤进封闭的型腔，并在坯料上打孔。当坯料上端的抗变力大于单向油缸41的静压力时，单向油缸41卸荷，上挤孔头9随坯料的形变而回程，同时主油缸的作用力通过上挤锻头5连续对坯料做工迫使坯料形变，这是第二个挤锻过程，在此过程中，上挤孔头9的回程空间起到分流材料的作用，改善了材料的流动状态，从而降低载荷，改善坯料的填充性。当坯料总抗变力大于主油缸作用力时，将主油缸无杆腔中的油封闭在腔体中，此时的整个腔体的油可以看作是不可压缩的缸体，打开增压油缸的进油口进油，增压油缸工作，增压油缸的作用力通过刚性油体传递到主油缸的活塞上，再传递到挤锻端面，迫使坯料继续发生形变，并充满型腔，从而获得轮廓分明的产品零件，这是第三个挤锻过程。这三个挤锻过程充分改善了坯料流动方式，降低了流动载荷，从而进一步减小了挤锻设备的负荷，减少了挤锻工序和挤锻设备的数量，降低了成本，也节省了能源。

本实施例中，单向油缸41的进油口还连接有被动式超压卸荷阀6，被动式超压卸荷阀6的卸荷压力大于电接点压力表设定的压力值，当控制阀组42出现故障时，被动式超压卸荷阀6可在单向油缸41内的油压达到其设定值后进行卸压，避免因压力过高而损坏单向油缸41及其他液压元件，也保障了工作人员的安全，尤其是在金属塑性挤锻设备中，因其液压系统的油压达到了几十兆帕甚至更高，如果高压油喷出极容易造成人员伤亡。

如图4和图5所示，被动式超压卸荷阀6包括阀芯62和阀体61，阀芯62滑设于阀体61中，阀芯62为回转体，阀体61上与阀芯62配合的内腔为圆柱腔体。阀芯62沿轴向依次设有第一液压驱动部621、第二液压驱动部622和第三液压驱动部623，阀体61上设有第一压力油腔611、第二压力油腔612和第三压力油腔613，其中，第一压力油腔611与液压系统的低压油路（例如，从油泵或液压站输出的主工作油路）连通，第一压力油腔611与第一液压驱动部621配合驱动阀芯62滑动，第二压力油腔612与单向油缸41的进油口连通，第二压力油腔612与第二液压驱动部622配合驱动阀芯62滑动，第三压力油腔613与液压系统的低压油路连通，第三压力油腔613与第三液压驱动部623配合驱动第三液压驱动部623驱动阀芯62滑动。第二压力油腔612和第三压力油腔613的驱动方向为同向，并且与第一压力油腔611的驱动方向相反，且第一液压驱动部621的液压驱动面积大于第二液压驱动部622的液压驱动面积加上第三液压驱动部623的液压驱动面积之和。阀芯62根据第一液压驱动部621、第二液压驱动部622和第三液压驱动部623所受的驱动力情况相应滑动，阀芯62通过滑动使单向油缸41的进油口与液压系统的低压油路连通或断开。上述油压作用面积是指各压力油腔驱动相应液压驱动部的实际驱动面积。

本实施例中，第三压力油腔613设有可使单向油缸41的进油口与液压系统的低压油路连通的通断口614，第三液压驱动部623的端部随阀芯62滑动使通断口614开启或关闭。具体是，通断口614位于第三压力油腔613和第二压力油腔612之间，第三液压驱动部623的端部和通断口614均设有圆锥面，阀芯62滑动时，可使第三液压驱动部623的端部的圆锥面与通断口614的圆锥面贴合形成一个环形封闭面，将通断口614关闭，或者使第三液压驱动部623的端部远离通断口614，将通断口614开启。当第一液压驱动部621所受的驱动力大于第二液压驱动部622所受的驱动力和第三液压驱动部623所受的驱动力之和时，阀芯62向关闭通断口614的方向滑动，使第三液压驱动部623的端面与通断口614贴合将通断口614关闭，第二压力油腔612和第三压力油腔613不连通；当第一液压驱动部621所受的驱动力小于第二液压驱动部622所受的驱动力和第三液压驱动部623所受的驱动力之和时，阀芯62向打开通断口614的方向滑动，第三液压驱动部623的端面与通断口614脱离，通断口614将第二压力油腔612和第三压力油腔613连通，此时，被动式超压卸荷阀6进行卸荷，单向油缸41的高压油通过第二压力油腔612排放到第三压力油腔613中，也即排放到液压系统的低压油路中。

本实施例中，阀体61与阀芯62之间设有弹性元件63，弹性元件63为伸缩弹簧，该伸缩弹簧压设在第一压力油腔611的内壁和阀芯62之间，在第一压力油腔611、第二压力油腔612和第三压力油腔613不通入压力油的情况下，伸缩弹簧弹性压紧阀芯62，使阀芯62处在关闭通断口614的位置。

本实施例中，阀芯62包括滑设于阀体61中的滑杆部，滑杆部的一端形成第三液压驱动部623，滑杆部的中部设置环形凸台形成第二液压驱动部622，第一液压驱动部621和滑杆部为分体结构，第一液压驱动部621装设于第一压力油腔611中，第一液压驱动部621直接与滑杆部的另一端相抵。第一压力油腔611和第三压力油腔613分别位于阀芯62的两端，第二压力油腔612位于阀芯62的中部。

本实施例中，阀体61上还设有排油通道64，排油通道64连通阀体61与滑杆部配合的内腔，且排油通道64设于靠近第一压力油腔611的位置处。该排油通道64可将从第二压力油腔612渗向第一压力油腔611的高压油排出，进行卸压，避免影响第一压力油腔611内的压力，保证了工作的可靠性和准确性。

被动式超压卸荷阀6的工作原理：

使第一压力油腔611和第三压力油腔613与液压系统的压力油路相连，第二压力油腔612与单向油缸41的进油口连接。如图5所示，第一液压驱动部621的油压作用面积为S₁，第二液压驱动部622的油压作用面积为（S₂－S₃），第三液压驱动部623的油压作用面积为S₃。假设系统压力油路的油压为P₁，单向油缸41的工作油压为P₂，不考虑第三液压驱动部623与凸台的贴合面积以及弹性元件63的弹性压紧力。

被动式超压卸荷阀6的关阀力为P₁S₁，开阀力为P₂（S₂－S₃）+ P₁S₃，要使阀芯62打开，就须使P₁S₁＜P₂（S₂－S₃）+ P₁S₃，由于第一液压驱动部621的油压作用面积大于第二液压驱动部622的油压作用面积加上第三液压驱动部623的油压作用面积之和，也即S₁＞（S₂－S₃）+ S₃，因此，只有在P₂＞P₁的情况下才能使P₁S₁＜P₂（S₂－S₃）+ P₁S₃。这样，被动式超压卸荷阀6可使单向油缸41具有比系统压力油路的油压更高的工作油压，当单向油缸41的工作油压P₂达到足够高，使P₁S₁＜P₂（S₂－S₃）+ P₁S₃时，才会驱动阀芯62打开进行卸荷。单向油缸41背压的大小由S₁、S₂、S₃的大小决定，但在设计制作时，可只改变S₁的大小，这也是将阀芯62的第一液压驱动部621制成分离的滑动件的目的，便于制作具有不同背压的被动式超压卸荷阀6。

上述被动式超压卸荷阀6采用三个压力油腔与三个液压驱动部配合驱动阀芯62滑动来控制卸荷，通过合理设置各液压驱动部的液压驱动面积可控制卸荷的压力，也即控制单向油缸41的最高工作压力，既可保证单向油缸41具有比液压系统的低压油路更高的工作压力，又可在单向油缸41的高压油路超压时，通过驱动阀芯62滑动进行卸荷；同时，其卸荷是将高压油路的高压油排放到低压油路中，使高压油能得到重复利用，降低了系统供能的要求，达到了节能环保的目的，也降低了生产成本；其通过液压驱动的机械式结构实现开启和关闭动作，不会出现不动作或者动作失误的情况，保证了工作的可靠性。该被动式超压卸荷阀6可直接安装应用到需要将高压油路的高压油卸荷到低压油路的液压系统中，只需将各压力油腔直接与液压系统中的压力油相连，不需要设置其他辅助的液压元件和电气元件，具有结构简单、易于制作、动作灵敏、使用安全可靠、控制方便等优点。上述由电接点压力表控制的通断阀和阀体61设在同一阀块上，使结构更加紧凑，并节省了制作成本。

当然，在其他实施例中，挤孔驱动机构4也可以是其他形式的被动式驱动机构。例如，单向油缸41与锁紧销的组合，先通过单向油缸41驱动上挤孔头9伸出上挤锻头5，由锁紧销锁止上挤孔头9使其保持伸出上挤锻头5的挤锻端面的状态，挤孔后再解除锁紧销的锁止作用，使上挤孔头9可以在挤锻反作用力下缩入上挤锻头5中。或者重力件与锁紧销的组合，由重力件拉动上挤孔头9伸出上挤锻头5，由锁紧销锁止上挤孔头9使其保持伸出上挤锻头5的挤锻端面的状态，挤孔后再解除锁紧销的锁止作用，使上挤孔头9可以在挤锻反作用力下缩入上挤锻头5中。

本实施例中，上模驱动机构3的驱动端与上模座13固接，上模座13上设有台阶孔，上挤锻头5固定装设于台阶孔中。上挤锻头5的中部设有沿挤锻方向贯穿的通孔，通孔的一端设有导向孔，上挤孔头9滑设于通孔中，同时在上挤孔头9的端部设有与导向孔滑动配合的滑块，通过滑块与导向孔的配合，使上挤孔头9的工作稳定性更好。单向油缸41的伸缩杆穿过上模座13上的通孔与滑块固定连接，单向油缸41的伸缩杆运动到与缸体内腔上壁相抵的上极限位置时，上挤孔头9的挤锻端面也正好与上挤锻头5的挤锻端面平齐。

该成型装置的结构简洁，节省材料，显著减少了设备重量，比相同公称压力的普通油压机的总重减轻60%以上。其结构区别于其他油压设备显著特点是上模座13与主油缸是连续性刚体，大大提高结构的强度和刚性，减小了上模座13的长度和宽度，从而减小上模座13的桡度，提高上模座13的刚度；下模座23的结构相同，所以减轻了主机的总重量。

该成型装置尤其适用于金属的热挤锻成型，能够挤锻形面复杂的零件，如盘形正齿轮、双凸通孔正齿轮、齿轮轴、阶梯轴、通孔圆环、各种法兰、大规格紧固件和各种回旋体零件等。对于不同的零件，只需要更换模芯、上挤锻头5、下挤锻头7、上挤孔头9和下挤孔头10，而不需更换模具、自动机械手、自动冷却润滑系统及出料系统等，从而扩大了挤锻成型对象的范围，使小批量、多品种的零件也可采用挤锻方式进行生产。其挤锻长度尺寸范围可达30～70mm，解决了现有挤锻机挤锻长度没有通用性的缺陷。

我们研制设计的势压站能够每秒输出上千万牛米的功能，建立起动力头以每秒0.3～0.5米速度和足够大的动力运动，迫使坯料产生高速的几何形变，充满型腔，获得零件所需要的几何形状、尺寸及具有一定机械性能的产品零件。

坯料的挤压过程在0.2～0.3秒钟内完成，大大减少了热传导时间。坯料一般在1000～1200℃开始被挤压，模具表面温升在500℃以下，封闭模腔表面压力不超过200Mpa，正因为如此，我们对模具的材料选用要求不高，40cr即可，上挤锻头5、下挤锻头7、上挤孔头9和下挤孔头10的材料采用一般热模具材料即可，大大降低了模具费用。

本实施例的金属塑性挤锻成型的成型装置在挤锻成型带孔工件时，其工作过程如下：

上模驱动机构3驱使上模1远离下模2，模具处于开模状态；此时下伸缩油缸82不动作，使下滑块81支承于支承板83上，下挤孔头10伸出下挤锻头7的挤锻端面；先控制通断阀打开，向单向油缸41内注入压力油，单向油缸41的伸缩杆伸出使上挤孔头9伸出上挤锻头5的挤锻端面，然后控制通断阀断开使上挤孔头9保持伸出状态。

将坯料置入下模2的下模腔21中，上模驱动机构3驱使上模1向下运动合模，当上动板15与下动板25相贴时，采用锁模机构将上动板15和下动板25扣合锁紧，上模腔11和下模腔21形成封闭的型腔，坯料被包裹在该封闭的型腔内。

上模驱动机构3继续驱动上挤锻头5和单向油缸41同步向挤锻坯料的方向运动，上挤孔头9随单向油缸41也向挤锻坯料的方向运动，上挤孔头9先于上挤锻头5与坯料接触进行挤孔，由于单向油缸41内的压力油被封闭，上挤孔头9不会后退缩入上挤锻头5，单向油缸41内的油压力随挤孔深度的增加而增大。同时，第一缓冲导向组件27被压缩，使下模芯26相对于下挤锻头7和下挤孔头10向下运动，下挤锻头7和下挤孔头10向型腔的方向伸入对坯料实施挤锻，下挤孔头10先于下挤锻头7与坯料接触进行挤孔。

当上挤孔头9挤到一定深度后，单向油缸41内的油压力达到电接点压力表的设定压力值，电接点压力表控制通断阀打开对单向油缸41进行卸压，上挤孔头9失去单向油缸41的伸缩杆作用力，此时上模驱动机构3继续驱动上挤锻头5和单向油缸41同步向挤锻坯料的方向运动，由于上挤锻头5与上模驱动机构3刚性连接，其继续运动挤向坯料，上挤孔头9则在坯料的反作用力下向上挤锻头5内缩入。直至上挤孔头9缩入至与上挤锻头5的挤锻端面平齐，单向油缸41的伸缩杆运动到上极限位置使上挤孔头9无法继续后退，上挤锻头5和上挤孔头9共同运动挤锻坯料。而在此过程中，第一缓冲导向组件27继续被压缩，下挤锻头7和下挤孔头10也继续挤锻坯料，下挤孔头10贯穿坯料进入上挤孔头9挤出的孔中，直至最终挤锻完成后，下挤孔头10也与下挤锻头7的挤锻端面接触。

工件挤锻成型后，上模驱动机构3驱动上模1整体向上运动开模，上挤锻头5和上挤孔头9复位，第一缓冲导向组件27使下动板25也复位，下挤锻头7和下挤孔头10则会退出进入第二挤锻通道22，成型后的带孔工件留在下模腔21内，再由下伸缩油缸82驱动下挤锻头7滑动伸入下模腔21将成型后的工件顶出。

一次挤锻完成后，即开始对模芯、上挤锻头5、下挤锻头7及出料机构进行高压风冷却和表面清洁。在重新放入坯料前对上挤锻头5和上模1喷涂润滑液，而由下挤锻头7和下模2组成的型腔也同时喷满润滑液，再通过机械手放入新的热坯料，热挤锻机完成自动装料、合模、锁模，再次喷入润滑液使热状坯料与模具处于隔离状态，热传导被减小，模具所受热量很小。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1. 一种金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：包括上模（1）、下模（2）以及与上模（1）相连的上模驱动机构（3），其特征在于：所述上模（1）设有上模腔（11）、上挤锻组件以及与上模腔（11）连通的第一挤锻通道（12），所述下模（2）设有下挤锻组件、用于与所述上模腔（11）配合形成封闭型腔的下模腔（21）以及与所述下模腔（21）连通的第二挤锻通道（22），所述下挤锻组件包括下挤锻头（7）以及固定设置的下挤孔头（10），所述下挤孔头（10）穿设于所述下挤锻头（7）中并伸出所述下挤锻头（7）的挤锻端面，所述下挤锻头（7）与一出料驱动组件（8）相连并可由所述出料驱动组件（8）驱动沿挤锻方向伸入所述下模腔（21）。

2. 根据权利要求1所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述上模（1）包括上模座（13）、上应力圈（14）、上动板（15）和上模芯（16），所述上模芯（16）通过上应力圈（14）安装于上动板（15）上，所述上模腔（11）和第一挤锻通道（12）设于所述上模芯（16）上；所述下模（2）包括下模座（23）、下应力圈（24）、下动板（25）和下模芯（26），所述下模芯（26）通过下应力圈（24）安装于下动板（25）上，所述下模腔（21）和第二挤锻通道（22）设于所述下模芯（26）上；所述第一挤锻通道（12）和所述第二挤锻通道（22）沿合模方向同轴布置。

3. 根据权利要求2所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述上动板（15）通过第二缓冲导向组件（17）与上模座（13）相连并可相对于上模座（13）往复滑动，所述下动板（25）通过第一缓冲导向组件（27）与下模座（23）相连并可相对下模座（23）往复滑动。

4. 根据权利要求2所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述出料驱动组件（8）包括滑设于下模座（23）上的下滑块（81）以及装设于下模座（23）上的下伸缩油缸（82），所述下模座（23）上设有用于支承所述下滑块（81）的支承板（83），所述下挤锻头（7）固设于所述下滑块（81）上，所述下伸缩油缸（82）的伸缩杆与所述下滑块（81）相连。

5. 根据权利要求1～4中任一项所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述上挤锻组件包括上挤孔头（9）以及与上模驱动机构（3）相连的上挤锻头（5），所述上挤孔头（9）沿挤锻方向滑设于所述上挤锻头（5）中，所述上挤锻组件还包括可驱动上挤孔头（9）伸出上挤锻头（5）在坯料上挤孔、且在挤出孔后使上挤孔头（9）缩入上挤锻头（5）并与上挤锻头（5）共同挤锻坯料的挤孔驱动机构（4）。

6. 根据权利要求5所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述挤孔驱动机构（4）与上模驱动机构（3）相连并依靠上模驱动机构（3）的驱动力使上挤孔头（9）挤孔。

7. 根据权利要求6所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述挤孔驱动机构（4）包括与所述上模驱动机构（3）的驱动端相连的单向油缸（41），所述单向油缸（41）的进油口设有在单向油缸（41）内油压达到设定值时进行卸荷的控制阀组（42）。

8. 根据权利要求7所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述控制阀组（42）包括由电接点压力表控制通断的通断阀。

9. 根据权利要求7所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述上模驱动机构（3）包括上伸缩油缸，所述单向油缸（41）的缸体一体形成在所述上伸缩油缸的伸缩杆上。

10. 根据权利要求7所述的金属塑性挤锻成型的成型装置，其特征在于：所述单向油缸（41）的进油口还连接有被动式超压卸荷阀（6），所述被动式超压卸荷阀（6）包括阀体（61）以及滑设于所述阀体（61）中的阀芯（62），所述阀芯（62）沿轴向依次设有第一液压驱动部（621）、第二液压驱动部（622）和第三液压驱动部（623），所述阀体（61）上设有与液压系统的低压油路连通并驱动第一液压驱动部（621）的第一压力油腔（611）、与单向油缸（41）的进油口连通并驱动第二液压驱动部（622）的第二压力油腔（612）以及与液压系统的低压油路连通并驱动第三液压驱动部（623）的第三压力油腔（613），所述第二液压驱动部（622）和第三液压驱动部（623）的驱动方向为同向并且与第一液压驱动部（621）的驱动方向相反，所述第一液压驱动部（621）的油压作用面积大于所述第二液压驱动部（622）的油压作用面积加上所述第三液压驱动部（623）的油压作用面积之和，所述阀芯（62）通过滑动使所述单向油缸（41）的进油口与液压系统的低压油路连通或断开。