專(zhuān)利名稱：高頻顫振冷擠壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冷擠壓模具。
背景技術(shù)：
隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)零部件的批量越來(lái)越大，冷擠壓技術(shù)也在此大展身手，越來(lái)越多的汽車(chē)零部件要求由切削工藝改為冷擠壓加工。與切削加工件相比，冷擠壓件具有連續(xù)的金屬纖維流線和較高的機(jī)械強(qiáng)度，尤其是在汽車(chē)中應(yīng)用較多的齒形類(lèi)零件，其齒形在冷擠壓后基本不需加工或僅僅只是留下磨削的加工量，而且材料利用率和生 產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量也較為穩(wěn)定。然而，在冷擠壓加工時(shí)，由于材料在室溫下的高流動(dòng)應(yīng)力，在坯料成型終了時(shí)，變形抗力急劇上升(可達(dá)到2000MP甚至更高)，同時(shí)模具與坯料之間的摩擦力也阻礙著金屬坯料的流動(dòng)，不僅如此，高的變形抗力和摩擦力對(duì)于壓力機(jī)的噸位以及模具的要求也更加嚴(yán)格。自從首次揭示了附加的超聲振動(dòng)能減小單晶體鋅塑性變形時(shí)的變形抗力以來(lái)，世界各國(guó)的許多學(xué)者針對(duì)振動(dòng)在金屬塑性加工中的應(yīng)用開(kāi)展了深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究。迄今為止，人們?cè)诰€材、管材和異型材料的拉拔、金屬材料的沖孔、剪切、精壓、軋制等都進(jìn)行過(guò)振動(dòng)加工的實(shí)驗(yàn)。采用的激振的方式主要以大功率超聲波(稱為功率聲波)振動(dòng)為主。但是由于超聲波受到輸出功率的限制，未能提供足夠大的輸出力，不能滿足齒輪等大尺寸“難成型零件”振動(dòng)擠壓的要求?；谝簤候?qū)動(dòng)的振動(dòng)方式能提供足夠大的輸出力，但常規(guī)的液壓振動(dòng)是通過(guò)液壓缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)，由于活塞具有一定的質(zhì)量再加上載荷，頻率高時(shí)加速度大，慣性力和阻尼力都很大，需要極大的回復(fù)力來(lái)克服慣性力進(jìn)行振動(dòng)，因此，實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)難度非常大。此外，由于活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)振幅通常較大，成型件的尺寸精度難以得到保證。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有的高頻冷擠壓模具的不能實(shí)現(xiàn)大尺寸件高頻振動(dòng)以及成型件尺寸精度未能得到保證的不足，本實(shí)用新型提供一種能提供足夠大的振動(dòng)輸出力、較高的振動(dòng)頻率以及較小的振幅，在完成復(fù)雜零件振動(dòng)擠壓的同時(shí)并能保證其尺寸精度的高頻顫振冷擠壓模具。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種高頻顫振冷擠壓模具，包括成型機(jī)構(gòu)，所述成型機(jī)構(gòu)包括凸模和凹模，所述凸模與上模板固定連接，所述凹模位于凸模的正下方，所述凹模安裝在凹模套內(nèi)，所述高頻顫振冷擠壓模具還包括顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)，所述顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括振動(dòng)臺(tái)和高頻閥，所述振動(dòng)臺(tái)包括上板和下板，所述上板的中部設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與凹模套固定連接，所述凸臺(tái)周?chē)纳习彘_(kāi)設(shè)上下對(duì)稱的環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的截面呈弧形，所述下板的上表面中部設(shè)有下凹槽，所述下凹槽與所述下板下表面的環(huán)形凹槽連通，所述上板與下板通過(guò)緊固件固定并密封連接，所述緊固件位于所述環(huán)形凹槽的外圈，所述下板設(shè)有供液壓油進(jìn)出的油道，所述油道的一端與所述下凹槽連通，所述油道的另一端與高頻閥連通，所述下板與下模板固定連接。作為優(yōu)選的一種方案所述凸臺(tái)上表面設(shè)有T形槽，所述凹模套通過(guò)螺栓固定在所述T形槽內(nèi)。進(jìn)一步，所述環(huán)形凹槽的截面呈半圓形，所述下板的下凹槽截面呈圓形。 再進(jìn)一步，所述凸模套于襯套內(nèi)，所述襯套通過(guò)盤(pán)形螺母與上模板固定連接，所述上模板頂部設(shè)有上墊塊；所述凹模外設(shè)有應(yīng)力圈，凹模通過(guò)壓套螺母固定在凹模套內(nèi)，所述 凹模底部設(shè)有下墊塊。上模板設(shè)有上導(dǎo)向孔，所述下模座上設(shè)有下導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱分別穿過(guò)所述上導(dǎo)向孔和下導(dǎo)向孔。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為通過(guò)高頻閥控制進(jìn)油與回油的頻率以及壓強(qiáng)，即可實(shí)現(xiàn)上板凸臺(tái)部分以一定的頻率和振幅上下振動(dòng)。工作時(shí)固定好模具與顫振臺(tái)。在成型部分?jǐn)D壓零件的同時(shí)，振動(dòng)臺(tái)亦工作，以提供一定頻率和振幅的顫振。由于顫振的振幅微小，不會(huì)影響成型件的尺寸精度要求。此外，高頻的顫振有利于零件成型時(shí)的材料流動(dòng)，并能改善摩擦條件以及減小流動(dòng)應(yīng)力，從而達(dá)到減摩降載的目的。從上述技術(shù)方案可以看出。本實(shí)用新型涉及的模具主要由成型部分和顫振發(fā)生部分組成?？蓪?shí)現(xiàn)齒輪等復(fù)雜零件的高頻顫振擠壓，從而克服了復(fù)雜零件在傳統(tǒng)冷擠壓中材料流動(dòng)應(yīng)力高、摩擦力大以及設(shè)備要求高的不足。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在(I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。本實(shí)用新型是在傳統(tǒng)擠壓設(shè)備基礎(chǔ)上，增加一顫振發(fā)生器即可實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。采用三通高頻閥作為顫振發(fā)生器的控制器，已發(fā)展的較為成熟，價(jià)格也較低。(2)振動(dòng)頻率高。本實(shí)用新型所采用的高頻顫振器是高頻交流液流直接作用在彈性剛度較大的振動(dòng)板上，使彈性振動(dòng)板產(chǎn)生振動(dòng)，僅需部分克服負(fù)載的慣性力且沒(méi)有阻尼力，再借助彈性元件很大的彈性回復(fù)力，能實(shí)現(xiàn)很高的振動(dòng)頻率，從而達(dá)到顫振的效果。(3)功率密度、輸出力大。相比較超聲波，電磁式激振發(fā)生器，這種電液顫振器僅由顫振缸和交流閥組成，體積很小，但能輸出較大的功率，比同體積的電磁振動(dòng)器的功率高很多，并且能輸出足夠大的振動(dòng)力。(4)振幅小。相比與常規(guī)的液壓振動(dòng)，本高頻顫振器使高頻液流直接作用與振動(dòng)板上，由于振動(dòng)板材料自身的應(yīng)力應(yīng)變特性，能實(shí)現(xiàn)幅度很小的振動(dòng)，目前已可達(dá)微米級(jí)。由于振幅的微小，因此不會(huì)影響成型件的尺寸精度。

圖I為振動(dòng)擠壓模具結(jié)構(gòu)圖。 圖2為振動(dòng)擠壓模具凹模俯視圖。圖3為顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。圖4是圖3的俯視圖。[0024]圖5是圖3的A部示意圖。圖6為高頻顫振器進(jìn)油狀態(tài)示意圖。[0026]圖7為高頻顫振器出油狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)DI 圖7，一種高頻顫振冷擠壓模具，包括成型機(jī)構(gòu)，所述成型機(jī)構(gòu)包括凸模3和凹模6，所述凸模3與上模板I固定連接，所述凹模6位于凸模3的正下方，所述凹模6安裝在凹模套9內(nèi)，所述高頻顫振冷擠壓模具還包括顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)，所述顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括振動(dòng)臺(tái)和高頻閥，所述振動(dòng)臺(tái)包括上板10和下板11，所述上板10的中部設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與凹模套9固定連接，所述凸臺(tái)周?chē)纳习彘_(kāi)設(shè)上下對(duì)稱的環(huán)形凹槽14，所述環(huán)形凹槽14的截面呈弧形，所述下板11的上表面中部設(shè)有下凹槽，所述下凹槽與所述下板下表面的環(huán)形凹槽14連通，所述上板10與下板11通過(guò)緊固件固定并密封連接，所述緊固件位于所述環(huán)形凹槽14的外圈，所述下板11設(shè)有供液壓油進(jìn)出的油道16，所述油道16的一端與所述下凹槽連通，所述油道16的另一端與高頻閥連通，所述下板11與下模板13固定連接。所述凸臺(tái)上表面設(shè)有T形槽17，所述凹模套9通過(guò)螺栓固定在所述T形槽17內(nèi)。所述環(huán)形凹槽14的截面呈半圓形，所述下板11的下凹槽截面呈圓形。所述凸模3套于襯套4內(nèi)，所述襯套4通過(guò)盤(pán)形螺母5與上模板I固定連接，凸模3頂部設(shè)有上墊塊2，所述凹模6外設(shè)有應(yīng)力圈7，凹模6通過(guò)壓套螺母8固定在凹模套9內(nèi)。上模板設(shè)有上導(dǎo)向孔，所述下模座上設(shè)有下導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱12分別穿過(guò)所述上導(dǎo)向孔和下導(dǎo)向孔。工作時(shí)，凸模3擠壓零件的同時(shí)，顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)給予凹模以一定頻率和幅度的振動(dòng)，從而達(dá)到振動(dòng)擠壓的目的，由于高頻顫振的振幅可到達(dá)微米級(jí)，因此不會(huì)影響成型件的尺寸精度。圖3 圖5為顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖，所述顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)由上下板兩部分組成。上板10為一帶凸臺(tái)的圓板。在凸臺(tái)周?chē)_(kāi)設(shè)上下對(duì)稱的環(huán)形凹槽14,凸臺(tái)表面設(shè)有6條均布T形槽17，用以固定模具。下板11上表面設(shè)有下凹槽，使之與上板之間存有一定的空隙。下板11 一側(cè)設(shè)有油道16，用于液壓油的進(jìn)(回)油。上下板通過(guò)二十枚螺栓緊密連接，并通過(guò)密封圈15保證其密封性。工作時(shí)，液壓油通過(guò)油道進(jìn)入上下板之間的空隙，使其壓強(qiáng)迅速增大。由于凹槽14的存在，上板凸臺(tái)部分會(huì)迫使向上偏移；液壓油流出上下板之間的空隙時(shí)，其壓強(qiáng)回到常態(tài)，上板凸臺(tái)部分又回到初始位置。通過(guò)高頻閥的控制，即可實(shí)現(xiàn)上板凸臺(tái)部分以一定的頻率和幅度上下振動(dòng)，從而達(dá)到高頻顫振擠壓的目的。圖6和圖7為顫振器進(jìn)出油狀態(tài)示意圖，系統(tǒng)由液壓油源、高頻閥I和振動(dòng)臺(tái)II組成。液壓閥中閥芯19的旋轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得沿閥芯臺(tái)肩周向均勻開(kāi)設(shè)的溝槽與閥套18上的窗口相配合的閥口面積大小成周期性變化，由于相鄰臺(tái)肩上的溝槽相互錯(cuò)位，因而使得進(jìn)出顫振缸的流量大小及方向發(fā)生周期性的變化。工作時(shí)，當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)至圖6所示的位置時(shí)，P-A導(dǎo)通，壓力油進(jìn)入振動(dòng)臺(tái)，振動(dòng)臺(tái)上板凸臺(tái)部分變形突出；當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)至圖7所示的位置時(shí)，A-T導(dǎo)通，液壓油流出振動(dòng)臺(tái)，上板凸臺(tái)部分彈性端回復(fù)。高頻顫振器的工作頻率f等于交流閥的閥心轉(zhuǎn)速η與閥心槽口和閥套窗口之間的每轉(zhuǎn)通斷次數(shù)m的乘積。若閥心槽口數(shù)21與閥套窗口數(shù)Z2相等，全部閥口同時(shí)開(kāi)閉，稱之為全開(kāi)口型，閥心每轉(zhuǎn)的通斷次數(shù)即為閥心槽口數(shù)Z1，通流面積為全部閥口面積之和，可以通過(guò)較大的流量。若閥心槽口數(shù)Z1與閥套 窗口數(shù)Z2不相等，閥芯轉(zhuǎn)過(guò)一定角度時(shí)，部分閥口打開(kāi)，為部分開(kāi)口型。部分開(kāi)口型的流通面積比全開(kāi)口要小，但通過(guò)增大槽口寬度能夠滿足顫振器的振幅要求。顫振器的振幅可通過(guò)閥心的軸向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種高頻顫振冷擠壓模具，包括成型機(jī)構(gòu)，所述成型機(jī)構(gòu)包括凸模和凹模，所述凸模與上模板固定連接，所述凹模位于凸模的正下方，所述凹模安裝在凹模套內(nèi)，其特征在于所述高頻顫振冷擠壓模具還包括顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)，所述顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括振動(dòng)臺(tái)和高頻閥，所述振動(dòng)臺(tái)包括上板和下板，所述上板的中部設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與凹模套固定連接，所述凸臺(tái)周?chē)纳习彘_(kāi)設(shè)上下對(duì)稱的環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的截面呈弧形，所述下板的上表面中部設(shè)有下凹槽，所述下凹槽與所述下板下表面的環(huán)形凹槽連通，所述上板與下板通過(guò)緊固件固定并密封連接，所述緊固件位于所述環(huán)形凹槽的外圈，所述下板設(shè)有供液壓油進(jìn)出的油道，所述油道的一端與所述下凹槽連通，所述油道的另一端與高頻閥連通，所述下板與下模板固定連接。
2.如權(quán)利要求I所述的高頻顫振冷擠壓模具，其特征在于所述凸臺(tái)上表面設(shè)有T形槽，所述凹模套通過(guò)螺栓固定在所述T形槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的高頻顫振冷擠壓模具，其特征在于所述環(huán)形凹槽的截面呈半圓形，所述下板的下凹槽截面呈圓形。
4.如權(quán)利要求I或2所述的高頻顫振冷擠壓模具，其特征在于所述凸模套于襯套內(nèi)，所述襯套通過(guò)盤(pán)形螺母與上模板固定連接，所述上模板頂部設(shè)有上墊塊，所述凹模外設(shè)有應(yīng)力圈，凹模通過(guò)壓套螺母固定在凹模套內(nèi)，所述凹模底部設(shè)有下墊塊。
5.如權(quán)利要求I或2所述的高頻顫振冷擠壓模具，其特征在于所述上模板設(shè)有上導(dǎo)向孔，所述下模座上設(shè)有下導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱分別穿過(guò)所述上導(dǎo)向孔和下導(dǎo)向孔。
專(zhuān)利摘要一種高頻顫振冷擠壓模具，包括成型機(jī)構(gòu)，凸模與上模板固定連接，凹模位于凸模的正下方，凹模安裝在凹模套內(nèi)，顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括振動(dòng)臺(tái)和高頻閥，振動(dòng)臺(tái)包括上板和下板，上板的中部設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)與凹模套固定連接，凸臺(tái)周?chē)纳习彘_(kāi)設(shè)上下對(duì)稱的環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽的截面呈弧形，下板的上表面中部設(shè)有下凹槽，下凹槽與下板下表面的環(huán)形凹槽連通，上板與下板通過(guò)緊固件固定并密封連接，緊固件位于環(huán)形凹槽的外圈，下板設(shè)有供液壓油進(jìn)出的油道，油道的一端與下凹槽連通，油道的另一端與高頻閥連通，下板與下模板固定連接。本實(shí)用新型能提供足夠大的振動(dòng)輸出力、較高的振動(dòng)頻率以及較小的振幅，在完成復(fù)雜零件振動(dòng)擠壓的同時(shí)并能保證其尺寸精度。
文檔編號(hào)B21C25/02GK202366981SQ201120484108
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者孟彬, 楊慶華, 阮健, 陳鑫 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)