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非晶合金精密零部件高效模鍛成形裝置的制作方法

文檔序號(hào):3002802閱讀:205來源:國知局
專利名稱:非晶合金精密零部件高效模鍛成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于模鍛技術(shù)領(lǐng)域,特別是提供了一種非晶合金精密零部件高效模鍛成形裝置。
背景技術(shù)
成形工藝的短流程化和高效化,即縮短生產(chǎn)工藝流程、簡化工藝環(huán)節(jié)、提高生產(chǎn)效率,是金屬材料加工技術(shù)的主要發(fā)展方向之一[謝建新.材料加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望.機(jī)械工程學(xué)報(bào),2003,39(9)29-34]。而作為先進(jìn)制造技術(shù)重要組成之一的精密塑性成形技術(shù),在國內(nèi)外獲得了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用[李敏賢等.精密成形技術(shù)發(fā)展前沿.中國機(jī)械工程,2000,11(1-2)183-186]。但是由于多晶材料存在晶粒和晶界,在塑性變形過程中表現(xiàn)出各向異性,導(dǎo)致制品表面精度低、工具異常磨損等不利因素。因此,采用新型成形材料(如大塊非晶合金等),發(fā)展快速高效成形工藝,促進(jìn)精密塑性成形技術(shù)在高新技術(shù)領(lǐng)域獲得更大規(guī)模的應(yīng)用具有重要意義。
大塊非晶合金具有優(yōu)異的室溫物理和力學(xué)性能[Inoue A,et al.Amorphous and Nanocrystalline Materials.TokyoSpringer,2001]。但由于成本高、成形加工困難等原因,大塊非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料尚未獲得廣泛應(yīng)用。大塊非晶合金在過冷液相區(qū)(即玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化開始溫度之間)呈應(yīng)變速率敏感指數(shù)m=1的牛頓粘性流體狀態(tài)(即便出現(xiàn)少量析晶,其在過冷區(qū)域的應(yīng)變速率敏感指數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般超塑性材料m≥0.3的要求),是理想的超塑性材料[張志豪等.Zr基大塊非晶合金的超塑性成形性能.中國有色金屬學(xué)報(bào),2004,14(7)1073-1077]。而且其較低的可加工溫度,使其在模具材料的選用、減少對(duì)模具的熱沖擊以及節(jié)約能源等方面更具優(yōu)勢。
因此,開發(fā)大塊非晶合金材料的快速高效精密塑性成形技術(shù),有利于進(jìn)一步拓展大塊非晶合金材料和精密成形技術(shù)的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種非晶合金精密零部件高效模鍛成形裝置,集自動(dòng)脫模、內(nèi)置加熱、氣體保護(hù)、氣體強(qiáng)制快冷等技術(shù)為一體的、用于大塊非晶合金精密零部件快速高效模鍛成形的裝置,可對(duì)外廓直徑尺寸1~100mm、厚度尺寸0.5~50mm的各種齒輪類或軸類零件進(jìn)行快速高效精密塑性成形。
本發(fā)明包括組合壓頭、成形模具、頂出機(jī)構(gòu)、內(nèi)置加熱器18。成形模具和內(nèi)置加熱器安放在模座12內(nèi),模座12與底座17相連,在成形與脫模過程中保持固定位置。組合壓頭通過壓頭座1與壓力機(jī)連接,頂出機(jī)構(gòu)置于頂出板16上;組合壓頭和頂出機(jī)構(gòu)能相對(duì)成形模具作上下運(yùn)動(dòng)。組合壓頭由壓桿2、壓緊彈簧3、密封法蘭4、擠壓筒5、保護(hù)罩6、壓頭7構(gòu)成;組合壓頭的壓桿2和密封法蘭4之間以及保護(hù)罩6與上蓋板11之間的密封采用硅橡膠密封圈密封??沙涞?dú)饣驓鍤庑纬杀Wo(hù)氣氛,以防止大塊非晶合金在加熱和保溫過程中氧化,并可利用保護(hù)氣體在壓頭及成形型腔內(nèi)的流動(dòng),實(shí)現(xiàn)在成形后對(duì)模具和工件的強(qiáng)制快冷,一方面提高成形效率,同時(shí)也能最大限度地減少成形件在高溫區(qū)的停留時(shí)間,從而更有效地保證大塊非晶成形件的物理力學(xué)性能。組合壓頭部分帶有壓緊彈簧3,以保證成形過程中擠壓筒5與成形模9的緊密接觸,防止坯料在二者之間的縫隙處形成飛邊。頂出機(jī)構(gòu)由輪轂?zāi)?4、卸模塊15、頂出板16構(gòu)成。壓頭座1和底座17分別安裝在成形壓力機(jī)的中梁和工作臺(tái)上。內(nèi)置加熱器18由4~10根200~500W的發(fā)熱體構(gòu)成,最高加熱溫度600℃。成形模具由2個(gè)成形模9和10構(gòu)成。
本發(fā)明裝置的主要工作過程為壓頭座1在成形壓力機(jī)的驅(qū)動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng),壓緊彈簧3受壓,使擠壓筒5與成形模9以及保護(hù)罩6與上蓋板11之間形成一定的壓緊力,充入保護(hù)氣體并加熱到預(yù)定溫度。然后壓頭座1再次向下運(yùn)動(dòng),使組合壓頭中的壓桿2和壓頭7將坯料壓實(shí)并充填成形模9和10的型腔。成形結(jié)束后,斷開加熱電源,繼續(xù)通入保護(hù)氣體,實(shí)現(xiàn)對(duì)型腔的強(qiáng)制快冷。冷卻到預(yù)定溫度后,壓頭座1在壓力機(jī)的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng),此時(shí)壓緊彈簧3松開,進(jìn)而組合壓頭升起,同時(shí)滑桿13向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑桿端部的定位螺栓與頂出板16接觸后,帶動(dòng)卸模塊15和輪轂?zāi)?4將成形零件頂出模腔。
組合壓頭的壓頭7和輪轂?zāi)?4可更換。對(duì)帶中心孔的零件,則采用如附圖所示的帶芯桿壓頭7和空心輪轂?zāi)?4。對(duì)實(shí)心零件的成形,將壓頭7更換為平壓頭,將輪轂?zāi)?4更換為實(shí)心圓柱。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)采用自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)成形后的自動(dòng)脫模,縮短了工藝流程和工藝間隙時(shí)間;采用保護(hù)氣氛,可防止成形零件表面的氧化;采用內(nèi)置式加熱器,提高了坯料加熱效率;采用氣體強(qiáng)制快冷,加快了成形件的冷卻速度,縮短成形件在高溫區(qū)的停留時(shí)間,縮短工藝流程,并有利于大塊非晶制品獲得良好的使用性能。其主要特點(diǎn)是將上述幾種工藝集成為一體,有利于實(shí)現(xiàn)大塊非晶合金精密零件的快速高效成形。


圖1為本發(fā)明的一種快速高效模鍛成形裝置示意圖。其中,壓頭座1、壓桿2、壓緊彈簧3、密封法蘭4、擠壓筒5、保護(hù)罩6、壓頭7、成形模壓板8、成形模具9和10、上蓋板11、模座12、滑桿13、輪轂?zāi)?4、卸模塊15、頂出板16、底座17、加熱器18、熱電偶19。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
。
成形模具和內(nèi)置加熱器安放在模座12內(nèi),模座12與底座(17)相連,在成形與脫模過程中保持固定位置;組合壓頭通過壓頭座(1)與壓力機(jī)連接,壓頭座1和底座17分別安裝在成形壓力機(jī)的中梁和工作臺(tái)上;頂出機(jī)構(gòu)置于頂出板16上;組合壓頭和頂出機(jī)構(gòu)能相對(duì)成形模具作上下運(yùn)動(dòng)。
工作過程為壓頭座1在成形壓力機(jī)的驅(qū)動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng),壓緊彈簧3受壓,使擠壓筒5與成形模9以及保護(hù)罩6與上蓋板11之間形成一定的壓緊力,充入保護(hù)氣體并加熱到預(yù)定溫度。然后壓頭座1再次向下運(yùn)動(dòng),使組合壓頭中的壓桿2和壓頭7將坯料壓實(shí)并充填成形模9和10的型腔。成形結(jié)束后,斷開加熱電源,繼續(xù)通入保護(hù)氣體,實(shí)現(xiàn)對(duì)型腔的強(qiáng)制快冷。冷卻到預(yù)定溫度后,壓頭座1在壓力機(jī)的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng),此時(shí)壓緊彈簧3松開,進(jìn)而組合壓頭升起,同時(shí)滑桿13向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑桿端部的定位螺栓與頂出板16接觸后,帶動(dòng)卸模塊15和輪轂?zāi)?4將成形零件頂出模腔。
權(quán)利要求
1.一種非晶合金精密零部件高效模鍛成形裝置,其特征在于該裝置包括組合壓頭、成形模具、頂出機(jī)構(gòu)、內(nèi)置加熱器;成形模具和內(nèi)置加熱器安放在模座(12)內(nèi),模座(12)與底座(17)相連,在成形與脫模過程中保持固定位置;組合壓頭通過壓頭座(1)與壓力機(jī)連接,壓頭座(1)和底座(17)分別安裝在成形壓力機(jī)的中梁和工作臺(tái)上;頂出機(jī)構(gòu)置于頂出板(16)上;組合壓頭和頂出機(jī)構(gòu)能相對(duì)成形模具作上下運(yùn)動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的模鍛成形裝置,其特征在于組合壓頭由壓桿(2)、壓緊彈簧(3)、密封法蘭(4)、擠壓筒(5)、保護(hù)罩(6)、壓頭(7)構(gòu)成;組合壓頭的壓桿(2)和密封法蘭(4)之間以及保護(hù)罩(6)與上蓋板(11)之間的密封采用硅橡膠密封圈密封;充氮?dú)饣驓鍤庑纬杀Wo(hù)氣氛,以防止大塊非晶合金在加熱和保溫過程中氧化,利用保護(hù)氣體在壓頭及成形型腔內(nèi)的流動(dòng),實(shí)現(xiàn)在成形后對(duì)模具和工件的強(qiáng)制快冷,提高成形效率減少成形件在高溫區(qū)的停留時(shí)間,保證大塊非晶成形件的物理力學(xué)性能;組合壓頭部分帶有壓緊彈簧(3),以保證成形過程中擠壓筒(5)與成形模(9)的緊密接觸,防止坯料在二者之間的縫隙處形成飛邊;頂出機(jī)構(gòu)由輪轂?zāi)?14)、卸模塊(15)、頂出板(16)構(gòu)成;內(nèi)置加熱器(18)由由4~10根200~500W的發(fā)熱體構(gòu)成,最高加熱溫度600℃;成形模具由2個(gè)成形模(9)和(10)構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的模鍛成形裝置,其特征在于工作過程為壓頭座(1)在成形壓力機(jī)的驅(qū)動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng),壓緊彈簧(3)受壓,使擠壓筒(5)與成形模(9)以及保護(hù)罩(6)與上蓋板(11)之間形成一定的壓緊力,充入保護(hù)氣體并加熱到預(yù)定溫度;然后壓頭座(1)再次向下運(yùn)動(dòng),使組合壓頭中的壓桿(2)和壓頭(7)將坯料壓實(shí)并充填成形模(9、10)的型腔;成形結(jié)束后,斷開加熱電源,繼續(xù)通入保護(hù)氣體,實(shí)現(xiàn)對(duì)型腔的強(qiáng)制快冷;冷卻到預(yù)定溫度后,壓頭座(1)在壓力機(jī)的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng),此時(shí)壓緊彈簧(3)松開,進(jìn)而組合壓頭升起,同時(shí)滑桿(13)向上運(yùn)動(dòng);當(dāng)滑桿端部的定位螺栓與頂出板(16)接觸后,帶動(dòng)卸模塊(15)和輪轂?zāi)?14)將成形零件頂出模腔。
4.按照權(quán)利要求2所述的模鍛成形裝置,其特征在于組合壓頭的壓頭(7)和輪轂?zāi)?14)可更換;對(duì)帶中心孔的零件,則采用帶芯桿的壓頭(7)、空心輪轂?zāi)?14);對(duì)實(shí)心零件的成形,將壓頭(7)更換為平壓頭,將輪轂?zāi)?14)更換為實(shí)心圓柱。
全文摘要
非晶合金精密零部件高效模鍛成形裝置,屬于模鍛技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括組合壓頭、成形模具、頂出機(jī)構(gòu)、內(nèi)置加熱器;成形模具和內(nèi)置加熱器安放在模座(12)內(nèi),模座(12)與底座(17)相連,在成形與脫模過程中保持固定位置;組合壓頭通過壓頭座(1)與壓力機(jī)連接,壓頭座(1)和底座(17)分別安裝在成形壓力機(jī)的中梁和工作臺(tái)上;頂出機(jī)構(gòu)置于頂出板(16)上;組合壓頭和頂出機(jī)構(gòu)能相對(duì)成形模具作上下運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)在于采用自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)成形后的自動(dòng)脫模,縮短了工藝流程和工藝間隙時(shí)間;采用保護(hù)氣氛,可防止成形零件表面的氧化;采用內(nèi)置式加熱器,提高了坯料加熱效率;采用氣體強(qiáng)制快冷,加快了成形件的冷卻速度,并有利于大塊非晶制品獲得良好的使用性能。
文檔編號(hào)B21J13/14GK1861289SQ200610012278
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者謝建新, 張志豪 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)
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