CN204769940U - 二维高频颤振冷挤压模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二维高频颤振冷挤压模具，包括成型机构、卸料机构、连接机构和颤振发生机构；颤振发生机构包括X轴颤振发生机构和Y轴颤振发生机构，所述的X轴颤振机构包括左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器，所述的Y轴颤振发生机构包括前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器；所述的四个颤振发生器具有相同的结构，通过螺栓固定在上述的上连接板、下连接板上；所述的四个颤振发生器的头部均布地与上诉的凹模固定块接触，以实现带动其运动。本实用新型结构简单紧凑，生产成本低，本实用新型能分别提供两个方向的高频颤振，且频率、幅值可控，不相互干扰，在完成“难成形零件”振动挤压的同时，并能保证其尺寸精度。

Description

二维高频颤振冷挤压模具

技术领域

本实用新型涉及一种冷挤压模具，更具体的说，涉及一种二维高频颤振冷挤压模具。

背景技术

冷挤压技术作为一种精密塑性成形技术，具有“优质、高产、低消耗、低成本”等优点，是一个国家汽车工业水平、工业化水平乃至现代化水平的一种重要标志和反映。然而在冷挤压生产产品时，毛坯受三向压应力作用使变形力显著增大，同时由于对成形精度有要求，其材料在室温下流动应力很大，加之本身形状较为复杂，模具与坯料之间的摩擦力也阻碍着金属坯料的流动，越到成形的最后阶段摩擦力越大，金属流动越困难，这样最后阶段的变形抗力往往会有一个阶跃式的飞升，假使挤压设备吨位不足，极易导致挤压出来的零件形状产生缺陷，同时巨大的变形抗力对模具材料和寿命也提出了更严酷的要求。因此，对于业内称为所谓的“难成形零件”而言，冷挤压这些零部件需要大吨位的压力机，而后者高昂的价格使得企业往往难以承受。显然，如何降低成形过程尤其是最后阶v段的摩擦力和变形抗力，已经成为冷挤压技术应用于“难成形零件”急需解决的问题。

在材料成形或加工过程中，如果对被加工材料(或模具)主动施加一定方向的、频率和振幅可控的振动，则有可能得到一些有利于加工的结果，这种方式称为振动辅助加工或振动加工。目前，振动激励的主要形式有：功率超声、机械式、电磁式、液压式等，其中功率超声应用最广泛。

然而功率超声具有输出功率有限，通常为1～2kW，因此产生的激振力小，不适合冷挤压加工；机械式激振结构简单，输出激振力大，但上限频率低，振幅和频率调节困难；电磁式激振装置能产生复杂的振动波形，但是受到固有磁饱和限制，不易获得较大激振力，加之设备结构复杂，振幅有限和需要额外的冷却装置。因此，上述几种装置均不适用于“难成形零件”的振动挤压。

基于液压驱动的振动方式能提供足够大的激振力，其中一种形式是通过油液压力迫使颤振缸顶板发生弹性变形来实现振动，但由于金属的弹性变形量无法精确控制，导致振动的振幅无法预测和控制，这对于冷挤压振动加工的实际研究和应用造成一定的阻碍和限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有冷挤压模具不能实现“难成形零件”的冷挤压成形和尺寸精度不能满足要求及现有的基于液压驱动方式的振动方式输出激振力不足、振幅不可控的问题，提供了一种能在两个方向上提供足够的挤压力、振动频率并且振幅可控，能够保证零件成形精度的二维高频颤振冷挤压模具。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：二维高频颤振冷挤压模具，包括成型机构、卸料机构、连接机构和颤振发生机构；

所述成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、下模座，所述凸模安装在所述凸模固定块内，所述凸模固定块通过螺栓与正上方的凸模法兰连接块和上模板连接；所述凹模安装在所述凸模正下方的凹模固定块内，所述凹模与正下方的所述凹模座接触，所述凹模座与正下方的凹模法兰连接块接触，所述凹模固定块通过螺栓与正下方的凹模法兰连接块和下模板连接；所述下模板与正下方的下模座通过螺栓连接；所述下凸模位于所述凹模内，下凸模的下端面与所述凹模座接触；

所述的卸料机构包括顶料片和顶料杆；所述顶料片为截面圆弧形的长条，安装在所述下凸模和凹模座的空孔内，所述顶料杆安装在所述凹模法兰连接块、下模板和下模座的中心孔内，所述顶料杆的上端与所述顶料片接触；

所述的连接机构包括用于固定颤振发生机构上端的上连接板和用于固定颤振发生机构下端的下连接板；所述下连接板为对称结构，所述下连接板通过螺栓固定在所述下模座上，所述上连接板位于下连接板的正上方，所述上连接板通过螺栓与所述的下连接板固定连接；

所述的颤振发生机构包括X轴颤振发生机构和Y轴颤振发生机构，所述X轴颤振发生机构包括左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器，所述Y轴颤振发生机构包括前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器；所述左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器对称分布在所述凹模固定块的左右两侧，所述前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器对称分布在所述凹模固定块的前后两侧，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器具有完全相同的结构，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的头部均连接凹模固定块，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的上下两端分别固定在所述上连接板和所述下连接板上。

进一步的，每个所述颤振发生器均包括缸筒、活塞、活塞杆、左法兰盖、右法兰盖和活塞杆头；所述左法兰盖和右法兰盖固定在所述缸筒的两端，所述左法兰盖和右法兰盖的上下两端分别连接上连接板和下连接板，所述活塞杆的一端连接活塞，另一端连接活塞杆头；所述活塞杆头的端面与所述凹模固定圈接触，所述缸筒上开有两个油口；所述活塞杆穿过所述左法兰盖并通过两个对称的防尘圈与所述左法兰盖结构密封。

进一步的，所述活塞与缸筒内壁通过两个对称的密封圈结构密封。

进一步的，所述X轴颤振发生机构与所述Y轴颤振发生机构分别采用两个不同的高频阀进行控制，两个高频阀的控制相互独立。两个高频阀发出的频率互质，避免X轴和Y轴两个方向上的颤振互相影响。

本实用新型的技术构思为：本实用新型所述的二维高频颤振冷挤压模具，在模具的凹模固定块的四周均匀分布四个颤振发生器，同一直线上的颤振发生器采用同一高频阀控制，但进出油口方向相反，使得同一直线上的颤振发生器同向运动，以使模具在接受颤振运动的同时保证成品精度；同时两个方向的颤振发生机构的控制频率互质，以保证两个方向上的颤振不相互影响；每个颤振发生器中活塞杆上连接活塞杆头以增加其与凹模固定座的接触面积，活塞杆与活塞通过焊接方式连接，上端靠活塞杆的轴肩限位，以防止活塞堵住油口，活塞杆与法兰盖之间采用组合动密封连接，由于活塞与活塞杆只进行微幅运动，不会影响密封的效果。

工作时，固定好模具和颤振发生装置。以右X颤振发生器为例，油液从缸筒侧面两油口进入并充满缸筒油腔，由于活塞与缸筒，以及活塞与活塞杆之间的密封，缸筒油腔被活塞隔离成上下两部分，并分别通过上下油口与液压控制阀连通；通过对液压控制阀输入指定参数的振动信号，可调控缸筒上下油腔内的油液压力，活塞与活塞杆在上下油腔压力差的作用下，在缸筒内进行微幅的往复运动，活塞头与模具接触，带动模具微幅振动；由于同一直线上的颤振发生器采用同一控制器控制，且两个颤振发生器的油路方向相反，能实现带动凹模左右两个方向的往复运动。Y轴颤振工作原理与X轴相同，但控制频率互质，隔绝了两个方向的相互影响。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构简单、成本低，本实用新型是在传统挤压设备基础上，增加两套颤振发生机构即可实现，结构简单；采用高频阀作为颤振发生器的控制器，已发展的较为成熟，价格也较低；本实用新型所采用的颤振发生器采用液压驱动，其振动频率高，且振幅可控；左右两个颤振发生器同时进行振动，保证了高频振动的稳定性；本实用新型能分别提供两个方向的高频颤振，且频率、幅值可控，不相互干扰，在完成“难成形零件”振动挤压的同时，并能保证其尺寸精度。

附图说明

图1是本实用新型二维高频颤振冷挤压模具的结构示意图。

图2是本实用新型连接机构、颤振发生机构的俯视图。

图3是本实用新型上连接板的结构示意图。

图4是本实用新型上连接板的俯视图。

图5是本实用新型下连接板的结构示意图。

图6是本实用新型下连接板的俯视图。

图7是本实用新型颤振发生机构的结构示意图。

图8是本实用新型X轴颤振控制示意图。

图中，1-上模板、2-凸模法兰连接块、3-凸模固定块、4-凸模、5-上连接板、6-左法兰盖、7-右法兰盖、8-活塞杆、9-活塞杆头、10-活塞、11-缸筒、12-下连接板、13-下模板、14-下模座、15-凹模法兰连接块、16-凹模座、17-顶料片、18-下凸模、19-凹模、20-凹模固定块、21-物料、22-顶料杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1～8所示，一种二维高频颤振冷挤压模具，包括成型机构，所述成型机构包括凸模4和凹模19，所述的凸模4安装在凸模固定块3内，所述的凸模固定块3通过螺栓与正上方的凸模法兰连接块2和上模板1连接，位于凸模正下方的所述凹模19安装在凹模固定块20内，所述的凹模19与正下方的凹模座16接触，所述的凹模座16与正下方的凹模法兰连接块15接触，所述的凹模固定块20、凹模法兰连接块15通过螺栓连接，所述的凹模法兰连接块15通过螺栓与下模板13连接，所述的下模板13通过螺栓与下模座14相连，下凸模18位于所述的凹模19内，下端面与所述的凹模座16接触。

所述的二维高频颤振冷挤压模具还包括卸料机构，所述的卸料机构包括顶料片17和顶料杆22。所述的顶料片17为截面圆弧形的长条，安装在上述的下凸模18和上述的凹模座16的空孔内，所述的顶料杆22安装在上述的凹模法兰连接块15、下模板13和下模座14中心孔内，所述的顶料杆的上端与所述的顶料片17接触。

所述的二维高频颤振冷挤压模具还包括连接机构和颤振发生机构，所述的连接机构包括上连接板5和下连接板12.所述的上连接板、下连接板具有对称结构，所述的下连接板12与下模座14连接，上连接板5位于下连接板的正上方，通过均布螺栓与上连接板12连接。所述的上连接板12上开有通孔以便于油路的通过。所述的颤振发生机构具有相同的结构，包括缸筒11、活塞杆8、活塞10、左法兰6、右法兰7和活塞杆头9。所述的颤振发生机构通过左右法兰6、7固定在上、下连接板5、12上，所述的活塞杆头9均布地与上述的凹模固定块20四周接触。所述的活塞杆8与所述的左法兰6上端靠轴肩定位，所述的活塞杆8与所述的活塞10通过焊接连接在一起。所述的活塞杆8与左法兰6之间采用两个对称的防尘圈结构密封。采用该方式实现了动密封，当然，也可以采用其他密封方式。所述的活塞杆头9通过螺纹与活塞杆8连接，所述的缸筒11上开有两个油口，与所述的左右法兰6、7通过焊接连接。

本实用新型提供了一种二维高频颤振冷挤压模具的颤振发生机构的控制思路：所述的同一直线上的颤振发生机构采用同一高频阀控制，同时两个高频阀的控制频率互质，以避免两个方向的相互干扰。图8为X轴颤振发生机构的控制示意图。

工作时，凸模4挤压零件的同时，通过高频阀控制颤振发生机构对凹模固定块20施加两个方向的频率和幅度可控的高频颤振，并传递到凹模19上，以实现振动挤压，由于高频颤振的振幅可达微米级，因此不会影响成型件的尺寸精度。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.二维高频颤振冷挤压模具，其特征在于：包括成型机构、卸料机构、连接机构和颤振发生机构；

所述成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、下模座，所述凸模安装在所述凸模固定块内，所述凸模固定块通过螺栓与正上方的凸模法兰连接块和上模板连接；所述凹模安装在所述凸模正下方的凹模固定块内，所述凹模与正下方的所述凹模座接触，所述凹模座与正下方的凹模法兰连接块接触，所述凹模固定块通过螺栓与正下方的凹模法兰连接块和下模板连接；所述下模板与正下方的下模座通过螺栓连接；所述下凸模位于所述凹模内，下凸模的下端面与所述凹模座接触；

所述的卸料机构包括顶料片和顶料杆；所述顶料片为截面圆弧形的长条，安装在所述下凸模和凹模座的空孔内，所述顶料杆安装在所述凹模法兰连接块、下模板和下模座的中心孔内，所述顶料杆的上端与所述顶料片接触；

所述的连接机构包括用于固定颤振发生机构上端的上连接板和用于固定颤振发生机构下端的下连接板；所述下连接板为对称结构，所述下连接板通过螺栓固定在所述下模座上，所述上连接板位于下连接板的正上方，所述上连接板通过螺栓与所述的下连接板固定连接；

所述的颤振发生机构包括X轴颤振发生机构和Y轴颤振发生机构，所述X轴颤振发生机构包括左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器，所述Y轴颤振发生机构包括前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器；所述左X轴颤振发生器和右X轴颤振发生器对称分布在所述凹模固定块的左右两侧，所述前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器对称分布在所述凹模固定块的前后两侧，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器具有完全相同的结构，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的头部均连接凹模固定块，所述左X轴颤振发生器、右X轴颤振发生器、前Y轴颤振发生器和后Y轴颤振发生器的上下两端分别固定在所述上连接板和所述下连接板上。

2.根据权利要求1所述的二维高频颤振冷挤压模具，其特征在于：每个所述颤振发生器均包括缸筒、活塞、活塞杆、左法兰盖、右法兰盖和活塞杆头；所述左法兰盖和右法兰盖固定在所述缸筒的两端，所述左法兰盖和右法兰盖的上下两端分别连接上连接板和下连接板，所述活塞杆的一端连接活塞，另一端连接活塞杆头；所述活塞杆头的端面与所述凹模固定圈接触，所述缸筒上开有两个油口；所述活塞杆穿过所述左法兰盖并通过两个对称的防尘圈与所述左法兰盖结构密封。

3.根据权利要求2所述的二维高频颤振冷挤压模具，其特征在于：所述活塞与缸筒内壁通过两个对称的密封圈结构密封。

4.根据权利要求1所述的二维高频颤振冷挤压模具，其特征在于：所述X轴颤振发生机构与所述Y轴颤振发生机构分别采用两个不同的高频阀进行控制，两个高频阀的控制相互独立。