CN212525860U - 一种小型电机轴的冷挤压成形模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于模具技术领域，公开了一种小型电机轴的冷挤压成形模具，包括上模和下模：上模包括上模板和上模外套，上模外套中部嵌设有上模芯，上模芯中部设有第一空腔，第一空腔卡装有上模芯块；下模包括从下至上依次固定连接的下模板、下模垫块、下模衬垫、下模芯垫外套和下模外套，下模芯垫外套和下模外套的中部设有中部具有第二空腔的下模芯垫和下模芯，第二空腔的下方设有第三空腔，第三空腔滑动连接有顶料杆，下模板的中部穿设有下顶杆。本模具结构简单、紧凑、导向精度高、制造成本低、模具零件更换方便，能够将圆柱体坯件在室温下进行一次挤压成形加工就能得到尺寸精度高、表面质量好、后续切削加工余量很小的小型电机轴锻件。

Description

一种小型电机轴的冷挤压成形模具

技术领域

本实用新型涉及模具技术领域，具体为一种小型电机轴的冷挤压成形模具。

背景技术

电机轴是一种台阶轴类零件，是一种量大、面广的机械基础零件，多应用于汽车、拖拉机、摩托车、武器装备、电力、工程机械等机械装备的电机中。

小型电机轴一般是用于小型电机的台阶轴。

现有技术对于小型电机轴一般是采用机械切削加工的方法来进行制造，通常是采用车削加工、铣削加工和磨削加工，其加工工艺流程大致为：下料→粗车加工→铣加工→调质处理→半精车加工→磨削加工，这种制造技术的加工工序较多、加工效率低，由于在工序之间转换时需要多次定位、装夹，从而导致加工误差增大，使后续磨削加工的加工余量增大，造成原材料的大量浪费，致使制造成本升高。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种小型电机轴的冷挤压成形模具，解决了现有技术加工电机轴时存在的工艺流程长、加工效率低、材料浪费严重、制造成本较高等问题。

本实用新型提供的基础方案是：一种小型电机轴的冷挤压成形模具，其特征在于，包括上模和下模；

所述上模包括从上至下依次固定连接的上模板和上模外套，所述上模外套的中部嵌设有通过锥度过盈配合、冷压装的上模芯，所述上模芯的中部设有贯穿的第一空腔，所述第一空腔卡装有上模芯块，上模芯块与第一空腔之间为紧的间隙配合，所述上模芯块的下端与第一空腔的下部形成有上成型腔；

所述下模包括从下至上依次固定连接的下模板、下模垫块、下模衬垫、下模芯垫外套和下模外套，所述下模芯垫外套和下模外套的中部设有第一通孔，所述第一通孔嵌设有通过锥度过盈配合、冷压装的下模芯垫和下模芯，所述下模芯垫和下模芯的中部设有贯穿的第二空腔，所述第二空腔的下方设有贯穿的、上小下大的第三空腔，所述第三空腔内滑动连接有顶料杆，所述下模板的中部设有贯穿的第四空腔，所述第四空腔穿设有下顶杆，下顶杆与第四空腔之间为滑动配合，所述下顶杆用于控制顶料杆的上、下滑动，所述顶料杆的上端位于第二空腔内与第二空腔之间为滑动配合，且顶料杆的上端与第二空腔形成有下成型腔；

所述上模外套内开设有两个第二通孔，两个第二通孔为上大下小的台阶孔，两个第二通孔均装设有形状适配的导柱，所述导柱的下端伸出上模外套的下端面，所述下模外套和下模芯垫外套内开设有与两个导柱同轴且形状适配的第三通孔。

基础方案的工作原理：操作人员将已表面润滑处理的圆柱体坯件插入下成型腔内，然后按压液压机的压制开关，液压机带动上模向下运动，并通过上模外套内两个第二通孔中的两个导柱插入下模外套和下模芯垫外套内的两个第三通孔里进行导向；当上模向下运行到上成型腔的下端面与圆柱体坯件的上端面接触时，就对圆柱体坯件施加挤压力，金属就开始产生塑性变形，开始进行冷挤压成形；随着上模继续向下运动，圆柱体坯件的上端也逐渐进入上成型腔中，此时的金属沿着圆柱体坯件的轴向方向流动，其中圆柱体坯件上端部位的金属逐渐挤入上成型腔、圆柱体坯件下端部位的金属逐渐挤入下成型腔；当上成型腔被金属完全充满后，随着上模继续向下运动，此时的金属沿着圆柱体坯件的轴向和径向两个方向流动，其中圆柱体坯件上端部位的金属沿着圆柱体坯件的径向方向流动得到一段直径变大的法兰盘、圆柱体坯件下端部位的金属沿着圆柱体坯件的轴向方向流动继续挤入下成型腔；当下成型腔被金属完全充满时，按压液压机的回程开关，液压机带动上模向上运动；当上模向上运动到某一指定位置时，按压液压机的顶出开关，液压机的顶出系统带动下顶杆使顶料杆上移，上移的顶料杆将冷挤压成形后的小型电机轴锻件从下成型腔中逐渐顶出，直至将小型电机轴锻件从下成型腔中完全推出为止；然后操作人员取出小型电机轴锻件，得到小型电机轴锻件。

基础方案的有益效果是：本模具结构简单、紧凑、导向精度高、制造成本低、模具零件更换方便，能够将圆柱体坯件在室温下进行一次挤压成形加工就能得到尺寸精度高、表面质量好、后续切削加工余量很小的小型电机轴锻件；高精度和高质量的小型电机轴锻件既精简了小型电机轴的加工工序、缩短了加工工时又提高了材料利用率和生产效率，避免了小型电机轴经多次加工工序、多次装夹和定位所引起的生产场地、设备、能源和加工工时的浪费。

进一步，所述第三空腔包括位于下模衬垫的小径段和位于下模垫块的大径段，且小径段的直径小于大径段的直径；所述顶料杆具有与第三空腔适配的上小下大的台阶状结构，其台阶面之间为弧形过渡段，所述顶料杆的下端与下模板的上端面抵接，所述顶料杆的滑动行程大于下成型腔的轴向长度。

通过上述设置，对顶料杆的行程进行限位，既使顶料杆能顺畅地将小型电机轴锻件从下成型腔中推出，便于卸料；又能节约顶出时间，降低冷挤压成形加工的加工工时，有利于冷挤压成形加工的生产效率提高。

进一步，所述上模板的下端面中部开设有凹槽，所述凹槽内装设有上模芯垫，所述上模芯垫的下端面伸出凹槽，且上模芯垫的下端面与上模芯以及上模芯块的上端面均抵接。

通过上述设置，上模芯垫可将上模芯以及上模芯块所受的挤压压力传递到上模板，保证了上模芯以及上模芯块有高的使用寿命；同时可使上模结构简单、紧凑、拆装方便，有利于模具制造成本的降低。

进一步，所述上模板和上模外套设有贯穿的四个孔，且四个孔内设置有用于固定连接上模板和上模外套的四个内六角紧固螺钉；所述下模板、下模垫块、下模衬垫、下模芯垫外套和下模外套均设置有下端贯穿的四个孔，且该孔的上端位于下模外套内，四个孔内设置有用于固定连接下模板、下模垫块、下模衬垫、下模芯垫外套和下模外套的四个内六角紧固螺钉。

通过上述设置，便于模具零件的制造、拆装和更换，各模具零件之间的配合合理，减小了装配误差。

进一步，所述上模外套、下模外套和下模芯垫外套采用40Cr合金结构钢制造，所述下模芯垫、顶料杆、上模芯、上模芯垫、上模芯块、下模芯和下顶杆均采用Cr12MoV冷作模具钢制造，所述下模衬垫和下模垫块采用T10A碳素工具钢制造。

通过上述设置，使组成上成型腔和下成型腔的模具零件均具有高的强度、硬度、耐磨性和良好的韧性，保证了模具具有较高的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种小型电机轴的冷挤压成形模具的结构示意图；

图2为本实用新型中上模外套的结构示意图；

图3为本实用新型中坯件挤压前和挤压后的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：上模板1、上模外套2、上模芯3、第一空腔4、上模芯块5、上成型腔6、上模芯垫7、下模板8、下模垫块9、下模芯垫外套10、下模外套11、下模衬垫12、下模芯垫13、下模芯14、第二空腔15、第三空腔16、第四空腔17、顶料杆18、下顶杆19、第二通孔20、导柱21、第三通孔22。

实施例如图1、图2和图3所示，一种小型电机轴的冷挤压成形模具，包括上模和下模：

上模包括从上至下依次设置的上模板1和上模外套2，上模板1和上模外套2均开设有贯穿的四个孔，四个孔沿上模板1的四角分布，且四个孔内设置有用于固定连接上模板1和上模外套2的四个内六角紧固螺钉，上模外套2的中部嵌设有通过锥度过盈配合、冷压装的上模芯3，上模芯3的中部设有贯穿的第一空腔4，第一空腔4卡装有上模芯块5，上模芯块5的下端与第一空腔4的下部形成有上成型腔6，上模板1的下端面开设有凹槽，凹槽内装设有上模芯垫7，上模芯垫7的下端面伸出凹槽，且上模芯垫7的下端面与上模芯3以及上模芯块5的上端面均抵接。

下模包括从下至上依次设置的下模板8、下模垫块9、下模衬垫12、下模芯垫外套10和下模外套11，下模板8、下模垫块9、下模衬垫12、下模芯垫外套10和下模外套11均开设有下端贯穿的四个孔，且四个孔的上端位于下模外套11内，四个孔沿下模板8的四角分布，且四个孔内设置有用于固定连接下模板8、下模垫块9、下模衬垫12、下模芯垫外套10和下模外套11的四个内六角紧固螺钉，下模芯垫外套10和下模外套11的中部设有第一通孔，第一通孔嵌设有通过锥度过盈配合、依次冷压装的下模芯垫13和下模芯14，下模芯垫13和下模芯14的中部设有贯穿的第二空腔15，第二空腔15的下方设有贯穿的、上小下大的第三空腔16，第三空腔16包括位于下模垫块9的大径段和位于下模衬垫12的小径段，且小径段的直径小于大径段的直径，第三空腔16内滑动连接有顶料杆18，顶料杆18具有上小下大的台阶状结构，且其台阶面之间为弧形过渡段，顶料杆18的下端与下模板8的上端面抵接，下模板8的中部设有贯穿的第四空腔17，第四空腔17穿设有下顶杆19，下顶杆19的上端面略低于下模板8的上端面，顶料杆18的上端位于第二空腔15，且顶料杆18的上端与第二空腔15形成有下成型腔，顶料杆18的滑动行程大于下成型腔的轴向长度。

与上模芯3配合的上模外套2内左右对称地开设有两个第二通孔20，两个第二通孔20为上大下小的台阶孔，两个第二通孔20中装设有形状适配的2个导柱21，两个导柱21的下端伸出上模外套2的下端面，下模外套11和下模芯垫外套10内开设有与2个导柱21同轴且形状适配的两个第三通孔22。

上模外套2、下模外套11和下模芯垫外套10采用40Cr合金结构钢制造，下模芯垫13、顶料杆18、上模芯3、上模芯垫7、上模芯块5、下模芯14和下顶杆19均采用Cr12MoV冷作模具钢制造，下模衬垫12和下模垫块9采用T10A碳素工具钢制造。

具体工作时，操作人员通过紧固螺钉将本模具固定安装在液压机上，将已表面润滑处理的圆柱体坯件插入下成型腔内，然后按压液压机的压制开关，液压机带动上模向下运动，并通过上模外套2内两个第二通孔20中的两个导柱21插入下模外套11和下模芯垫外套10内的两个第三通孔22里进行导向；当上模向下运行到上成型腔6的下端面与圆柱体坯件的上端面接触时，就对圆柱体坯件施加挤压力，金属就开始产生塑性变形，开始进行冷挤压成形；随着上模继续向下运动，圆柱体坯件的上端也逐渐进入上成型腔6中，此时的金属沿着圆柱体坯件的轴向方向流动，其中圆柱体坯件上端部位的金属逐渐挤入上成型腔6、圆柱体坯件下端部位的金属逐渐挤入下成型腔；当上成型腔6被金属完全充满后，随着上模继续向下运动，此时的金属沿着圆柱体坯件的轴向和径向两个方向流动，其中圆柱体坯件上端部位的金属沿着圆柱体坯件的径向方向流动得到一段直径变大的法兰盘、圆柱体坯件下端部位的金属沿着圆柱体坯件的轴向方向流动继续挤入下成型腔；当下成型腔被金属完全充满时，按压液压机的回程开关，液压机带动上模向上运动；当上模向上运动到某一指定位置时，按压液压机的顶出开关，液压机的顶出系统带动下顶杆19使顶料杆18上移，上移的顶料杆18将冷挤压成形后的小型电机轴锻件从下成型腔中逐渐推出，直至将小型电机轴锻件从下成型腔中完全推出为止；然后操作人员取出小型电机轴锻件，得到小型电机轴锻件。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种小型电机轴的冷挤压成形模具，其特征在于，包括上模和下模；

所述上模包括从上至下依次固定连接的上模板和上模外套，所述上模外套的中部嵌设有通过锥度过盈配合、冷压装的上模芯，所述上模芯的中部设有贯穿的第一空腔，所述第一空腔卡装有上模芯块，上模芯块与第一空腔之间为紧的间隙配合，所述上模芯块的下端与第一空腔的下部形成有上成型腔；

所述下模包括从下至上依次固定连接的下模板、下模垫块、下模衬垫、下模芯垫外套和下模外套，所述下模芯垫外套和下模外套的中部设有第一通孔，所述第一通孔嵌设有通过锥度过盈配合、冷压装的下模芯垫和下模芯，所述下模芯垫和下模芯的中部设有贯穿的第二空腔，所述第二空腔的下方设有贯穿的、上小下大的第三空腔，所述第三空腔内滑动连接有顶料杆，所述下模板的中部设有贯穿的第四空腔，所述第四空腔穿设有下顶杆，下顶杆与第四空腔之间为滑动配合，所述下顶杆用于控制顶料杆的上、下滑动，所述顶料杆的上端位于第二空腔内与第二空腔之间为滑动配合，且顶料杆的上端与第二空腔形成有下成型腔；

所述上模外套内开设有两个第二通孔，两个第二通孔为上大下小的台阶孔，两个第二通孔均装设有形状适配的导柱，所述导柱的下端伸出上模外套的下端面，所述下模外套和下模芯垫外套内开设有与两个导柱同轴且形状适配的第三通孔。

2.根据权利要求1所述的一种小型电机轴的冷挤压成形模具，其特征在于，所述第三空腔包括位于下模衬垫的小径段和位于下模垫块的大径段，且小径段的直径小于大径段的直径；所述顶料杆具有与第三空腔适配的上小下大的台阶状结构，其台阶面之间为弧形过渡段，所述顶料杆的下端与下模板的上端面抵接，所述顶料杆的滑动行程大于下成型腔的轴向长度。

3.根据权利要求2所述的一种小型电机轴的冷挤压成形模具，其特征在于，所述上模板的下端面中部开设有凹槽，所述凹槽内装设有上模芯垫，所述上模芯垫的下端面伸出凹槽，且上模芯垫的下端面与上模芯以及上模芯块的上端面均抵接。

4.根据权利要求3所述的一种小型电机轴的冷挤压成形模具，其特征在于，所述上模板和上模外套设有贯穿的四个孔，且四个孔内设置有用于固定连接上模板和上模外套的四个内六角紧固螺钉；所述下模板、下模垫块、下模衬垫、下模芯垫外套和下模外套均设置有下端贯穿的四个孔，且该孔的上端位于下模外套内，四个孔内设置有用于固定连接下模板、下模垫块、下模衬垫、下模芯垫外套和下模外套的四个内六角紧固螺钉。

5.根据权利要求4所述的一种小型电机轴的冷挤压成形模具，其特征在于，所述上模外套、下模外套和下模芯垫外套采用40Cr合金结构钢制造，所述下模芯垫、顶料杆、上模芯、上模芯垫、上模芯块、下模芯和下顶杆均采用Cr12MoV冷作模具钢制造，所述下模衬垫和下模垫块采用T10A碳素工具钢制造。

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