CN220782207U - 一种复合成型设备 - Google Patents

Abstract

一种复合成型设备，包括模锻机构和挤压机构，模锻机构包括锻压主缸、上压组件、锁模缸和模具，挤压机构包括挤压缸、挤压组件和料管，锻压主缸驱动连接上压组件，上压组件伸入模具内，锻压主缸驱动上压组件运动，以对模具型腔中的工件进行锻造，锁模缸驱动连接模具的上模，锁模缸驱动上模运动，以进行锁模或开模，挤压缸驱动连接挤压组件，料管连通模具型腔，挤压缸驱动挤压组件在料管中运动，以将料管中的合金熔液推入模具型腔。本实用新型的复合成型设备和工艺制得的产品具有以下优点：1、产品无气孔、内部致密；2、加工时间短；3、精度高、产品薄；4、产品投影面积大；5、成型生产效率高；6、设备成本低。

Description

一种复合成型设备

技术领域

本实用新型涉及一种成型设备，特别涉及一种复合成型设备。

背景技术

铸造有色合金现在市场应用分为：高压铸造、低压差压铸造、重力铸造、熔模铸造等，但铸造工艺具有以下缺点：1、产品有气孔、且内部不致密；2、加工时间长；3、精度低、产品厚；4、产品投影面积小；5、成型生产效率低；6、设备成本高；因此不能满足市场对高性能产品的需求；例如，中国专利文献号CN110918940B于2021年12月31日公开了一种大型有色金属薄壁结构件的铸造装置，所述铸造装置出液口连通铸造砂箱，铸造砂箱内设有连通的浇注系统及型腔，包括L形储液筒、压力提供筒和结晶处理器，L形储液筒顶部可充入第一气压的保护性气体，所述L形储液筒用于将存储的金属熔体以第一气压为动力使得金属熔体填充到型腔中；压力提供筒与L形储液筒一体连接为U形管连通器，压力提供筒顶部可充入第二气压的保护性气体，用于以第二气压通过结晶处理器为型腔保压补缩；所述结晶处理器入液口连通压力提供筒，出液口连通浇注系统及型腔，结晶处理器设有细晶机构；此铸造装置采用高压铸造，产品气孔多或微小气孔多,大尺寸产品面积勉强铸造到1-3㎡，高压铸造机器模腔中的液态合金金属材料以5M/S的速度高速填充时，液态材料高度雾化，在产品成型过程中形成分布不均的微小缩孔《气孔》，因此影响到了材料的强度与延伸率。

因此，有必要做进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种结构简单、产品无气孔内部致密、加工时间短、精度高、产品薄、产品投影面积大、成型生产效率高、设备成本低、实用性强的复合成型设备，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种复合成型设备，其特征在于：包括模锻机构和挤压机构，模锻机构包括锻压主缸、上压组件、锁模缸和模具，挤压机构包括挤压缸、挤压组件和料管，锻压主缸驱动连接上压组件，上压组件伸入模具内，锻压主缸驱动上压组件运动，以对模具型腔中的工件进行锻造，锁模缸驱动连接模具的上模，锁模缸驱动上模运动，以进行锁模或开模，挤压缸驱动连接挤压组件，料管连通模具型腔，挤压缸驱动挤压组件在料管中运动，以将料管中的合金熔液推入模具型腔。

上压组件包括滑块和上压头，锻压主缸驱动连接滑块，上压头安装在滑块上，上压头穿过上模后伸入模具型腔。

模锻机构还包括顶梁和动模板，锻压主缸的缸体和锁模缸的缸体固定在顶梁上，锁模缸的活塞杆通过动模板驱动连接上模，锻压主缸的活塞杆驱动连接滑块，滑块上下活动式设置于动模板上。

挤压组件包括挤压锤头，挤压缸的活塞杆驱动连接挤压锤头，挤压锤头伸入料管内，活塞杆驱动挤压锤头向上运动，挤压锤头将料管中的合金熔液推入模具型腔。

挤压机构与模锻机构转动连接；复合成型设备还包括用于驱动挤压机构相对模锻机构摆动的倾转缸；倾转缸的伸缩杆驱动连接挤压机构；当挤压机构相对模锻机构转动时，料管随挤压机构摆动至投料工位，料管顶部的投料口处于打开状态。

模具的下模上设置有连通型腔的挤料通道；当料管随挤压机构摆动至挤料工位时，料管顶部的投料口插入挤料通道内。

活塞杆驱动挤压锤头向上运动后，挤压锤头伸入挤料通道内。

料管固定设置于模具的下模上，料管一端连通模具型腔，另一端插入挤压组件，料管侧部连通有输液管，合金熔液经输液管输送进入料管。

本实用新型通过挤压组件将料管中的合金熔液推入模具型腔，挤压缸向上挤压模锻机构，合金熔液进入结晶凝固状态，然后锻压主缸驱动上压组件运动，以对模具型腔中的固态合金进行锻造，合金内部晶体沿锻压力方向折弯取向；上述复合成型设备和工艺制得的产品具有以下优点：

1、液体材料在压射中不产生材料雾化，降低了射料速度到0.01-0.7M/S，使得产品无气孔、内部致密，提高产品的强度与延伸率；

2、成型产品结构严紧，基本结构都在模具中设计出，加工时间短、定位精准；

3、精度高、产品薄，产品区别于低压铸造的成型时间长、壁厚，能制作的结构都从模具中制作出一次成型，低压铸造产品壁厚的地方最薄7-9MM，而本复合成型设备产品壁厚最薄3-4MM，并且精度高容易加工；

4、产品投影面积大，本复合成型设备可铸造产品的面积达35-50㎡，并且无气孔和缩孔，高压铸造产品的铸造面积为3㎡左右，并且有着不可控制的气孔与缩孔；

5、成型生产效率高，本复合成型设备对应着无气孔和缩孔的产品合格率高，合格率不低于95％，而高压铸造设备制作的过程因气孔的问题导致产品合格率低，一般在60-70％；

6、设备成本低，本复合成型设备机型大，制作的产品的投影面积大于高压铸造产品面积的10倍以上，并且设备的成本低于高压铸造设备成本的1/3；

总而言之，本复合成型设备采用挤压锻造成型：一种使液态或半固态铝合金、镁合金、铜合金等有色金属在高压流变成型后锻压凝固触变强化过程的成型铸锻技术，面向高性能产品市场。

附图说明

图1-图5为本实用新型一实施例第一应用例中复合成型设备的复合成型工艺过程示意图。

图6为本实用新型一实施例第二应用例中复合成型设备的结构示意图。

图7为图2中C处的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1-图7，本复合成型设备，为立式设备，包括模锻机构a和挤压机构b，模锻机构a包括锻压主缸1、上压组件、锁模缸2、动模板3、模具e和定模板4，挤压机构b包括挤压缸5、挤压组件和料管6，挤压机构b与模锻机构a转动连接，锻压主缸1驱动连接上压组件，上压组件伸入模具e内，锻压主缸1驱动上压组件上下运动，上压组件向下运动时对模具e型腔中的工件c进行锻造，锁模缸2驱动连接动模板3，模具e的上模20安装在动模板3上，模具e的下模21安装在定模板4上，锁模缸2驱动动模板3连带上模20上下运动，以进行锁模或开模，挤压缸5驱动连接挤压组件的一端，料管6设置在挤压组件的另一端，料管6连通模具e型腔，挤压缸5驱动挤压组件在料管6中向上运动，挤压组件向上运动时将料管6中的合金熔液d推入模具e型腔。本复合成型设备适用于铝合金、镁合金、铜合金等有色金属的挤压锻造成型工艺技术，该成型技术应用在新能源车、骑行装备、轨道交通、军工等轻量化结构件领域。

上压组件包括滑块7和上压头8，锻压主缸1驱动连接滑块7，上压头8安装在滑块7的底部，滑块7上下活动设置在动模板3上，上压头8穿过上模20后伸入模具e型腔；锻造时，锻压主缸1驱动滑块7带动上压头8向下锻压工件c。

模锻机构a还包括顶梁9，锻压主缸1的缸体和锁模缸2的缸体固定在顶梁9上，锁模缸2的活塞杆通过动模板3驱动连接上模20，锻压主缸1的活塞杆驱动连接滑块7，顶梁9与定模板4之间设置有导向拉杆10，动模板3上下活动设置在导向拉杆10上，此结构合理利用设备空间，缩小设备体积。

顶梁9顶部设置有用于向锻压主缸1和锁模缸2充入液压油的液压装置(液压站)11，锻压主缸1和锁模缸2为液压缸。

挤压组件包括连接杆12和挤压锤头13，挤压缸5的活塞杆14与连接杆12的一端连接，连接杆12的另一端连接挤压锤头13，挤压锤头13伸入料管6内，活塞杆14通过连接杆12驱动挤压锤头13向上运动，挤压锤头13将料管6中的合金熔液d推入模具e型腔。

还包括支承件15，料管6安装在支承件15的顶部，挤压缸5安装在支承件15的底部，支承件15内设置有活动腔15.1，连接杆12上下活动设置在活动腔15.1上，连接杆12向上运动时伸出活动腔15.1、并伸入料管6内，活塞杆14向上运动时伸入活动腔15.1内，挤压锤头13向上运动后伸出料管6外、并伸入模具e内。

复合成型设备还包括用于驱动挤压机构b相对模锻机构a摆动的倾转缸16；倾转缸16的伸缩杆17连接挤压缸5的下端，料管6穿过定模板4，伸缩杆17伸缩时带动挤压机构b倾转，当挤压机构b相对模锻机构a转动时，料管6随挤压机构b摆动至投料工位A，料管6顶部的投料口6.1处于打开状态，即料管6运动至定模板4外侧，如图1所示，这样便可以通过注液装置向料管6定量注入液态合金材料。

模具e的下模21上设置有连通型腔的挤料通道21.1；当料管6随挤压机构b摆动至挤料工位B时，料管6顶部的投料口6.1插入挤料通道21.1内。

活塞杆14驱动挤压锤头13向上运动后，挤压锤头13伸入挤料通道21.1内。

定模板4底部设置有底梁组件18，活塞杆14与底梁组件18通过转轴19转动连接，以使挤压机构b与模锻机构a转动连接，底梁组件18包括底梁22和垫板23，定模板4支承安装在垫板23上，垫板23支承安装在底梁22上。

此外，参见图6，也可以不采用倾转缸16倾转挤压机构b的方案，具体地，料管6固定设置于模具e的下模21上，料管6一端连通模具e型腔，另一端插入挤压组件b，料管6侧部连通有输液管24，合金熔液d经输液管24输送进入料管6。

本复合成型设备的复合成型工艺，包括以下步骤：

A、向料管6定量注入合金熔液d，然后上模20向下运动至设定模腔位置，并进行锁模，挤压缸5处于挤压准备位置；

B、挤压缸5慢速向上充型，锻压主缸1保持设定位置，挤压组件将料管6中的合金熔液d推入模具e型腔，料管6中90％合金熔液d慢速由下向上填充模具e型腔，此过程为排气层流工况，熔液不发生卷气、雾状喷射；

C、挤压缸5向上挤压模锻机构a，料管6中剩余的合金熔液d速度缓慢进入模具e型腔，合金熔液d较快进入结晶凝固状态，挤压缸5压力增大为设定压力(即挤压缸5高压模锻)，在挤压压力作用下凝固结晶过程的合金枝状晶被抑制发展，从而得到不含气而致密的制品；

D、锻压主缸1带动上压组件向下锻压工件(固态合金)c，此时工件c温度尚在可锻范围，然后锻压主缸1加压下行，在单位压强作用下，工件c内部晶体沿锻压力方向折弯取向；

E、工件c锻造后进行T6时效处理(T6时效为热处理工艺，即固溶热处理后进行人工时效的状态)，以强化合金力学性能，得出最终制品。

步骤C中，合金熔液d全部填充模具e型腔后，挤压缸5保持设定压力；步骤D中，挤压缸5保持设定压力。

步骤A中：若采用倾转缸16倾转挤压机构b的方案，则挤压机构b倾转一定角度，以使料管6运动至定模板4外侧，通过合金熔注液装置向料管6定量注入合金熔液d，然后挤压机构b倾转复位；若采用输液管24的方案，则合金熔注液装置通过输液管24向料管6定量注入合金熔液d。

上述为本实用新型的优选方案，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种复合成型设备，其特征在于：包括模锻机构(a)和挤压机构(b)，模锻机构(a)包括锻压主缸(1)、上压组件、锁模缸(2)和模具(e)，挤压机构(b)包括挤压缸(5)、挤压组件和料管(6)，锻压主缸(1)驱动连接上压组件，上压组件伸入模具(e)内，锻压主缸(1)驱动上压组件运动，以对模具(e)型腔中的工件(c)进行锻造，锁模缸(2)驱动连接模具(e)的上模(20)，锁模缸(2)驱动上模(20)运动，以进行锁模或开模，挤压缸(5)驱动连接挤压组件，料管(6)连通模具(e)型腔，挤压缸(5)驱动挤压组件在料管(6)中运动，以将料管(6)中的合金熔液(d)推入模具(e)型腔。

2.根据权利要求1所述复合成型设备，其特征在于：上压组件包括滑块(7)和上压头(8)，锻压主缸(1)驱动连接滑块(7)，上压头(8)安装在滑块(7)上，上压头(8)穿过上模(20)后伸入模具(e)型腔。

3.根据权利要求2所述复合成型设备，其特征在于：模锻机构(a)还包括顶梁(9)和动模板(3)，锻压主缸(1)的缸体和锁模缸(2)的缸体固定在顶梁(9)上，锁模缸(2)的活塞杆通过动模板(3)驱动连接上模(20)，锻压主缸(1)的活塞杆驱动连接滑块(7)，滑块(7)上下活动式设置于动模板(3)上。

4.根据权利要求1所述复合成型设备，其特征在于：挤压组件包括挤压锤头(13)，挤压缸(5)的活塞杆(14)驱动连接挤压锤头(13)，挤压锤头(13)伸入料管(6)内，活塞杆(14)驱动挤压锤头(13)向上运动，挤压锤头(13)将料管(6)中的合金熔液(d)推入模具(e)型腔。

5.根据权利要求1所述复合成型设备，其特征在于：挤压机构(b)与模锻机构(a)转动连接；复合成型设备还包括用于驱动挤压机构(b)相对模锻机构(a)摆动的倾转缸(16)；倾转缸(16)的伸缩杆(17)驱动连接挤压机构(b)；当挤压机构(b)相对模锻机构(a)转动时，料管(6)随挤压机构(b)摆动至投料工位(A)，料管(6)顶部的投料口(6.1)处于打开状态。

6.根据权利要求5所述复合成型设备，其特征在于：模具(e)的下模(21)上设置有连通型腔的挤料通道(21.1)；当料管(6)随挤压机构(b)摆动至挤料工位(B)时，料管(6)顶部的投料口(6.1)插入挤料通道(21.1)内。

7.根据权利要求6所述复合成型设备，其特征在于：活塞杆(14)驱动挤压锤头(13)向上运动后，挤压锤头(13)伸入挤料通道(21.1)内。

8.根据权利要求1所述复合成型设备，其特征在于：料管(6)固定设置于模具(e)的下模(21)上，料管(6)一端连通模具(e)型腔，另一端插入挤压组件，料管(6)侧部连通有输液管(24)，合金熔液(d)经输液管(24)输送进入料管(6)。