三軸高頻復合顫振冷擠壓模具的制作方法
【專利摘要】三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，包括成型機構、X軸顫振發(fā)生機構、Y軸顫振發(fā)生機構、Z軸顫振發(fā)生機構，成型機構包括凸模、凹模、上模板、凸模固定圈、預應力圈、壓緊圈、凹模墊塊、凹模墊圈、下模板，X軸顫振發(fā)生機構包括X軸支承板、連接板、第一高頻閥、X軸顫振器，Y軸顫振發(fā)生機構包括Y軸支承板、連接板、Y軸顫振器、第一高頻閥，Z軸顫振發(fā)生機構包括第二高頻閥、Z軸顫振器，Z軸顫振器包括上板、下板，第一高頻閥和第二高頻閥的閥芯與伺服電機的輸出軸相連。本發(fā)明的有益效果是：能分別提供三個方向的振動，振動輸出力大、頻率較高及振幅較小，在完成“難成形零件”振動擠壓的同時，并能保證其尺寸精度。
【專利說明】三軸高頻復合顫振冷擠壓模具
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三軸高頻復合顫振冷擠壓模具。
【背景技術】
[0002]冷擠壓作為一種精密塑性成形技術，是代表一個國家汽車工業(yè)水平、工業(yè)化水平乃至現(xiàn)代化水平的一種重要標志和反映。然而在冷擠壓生產產品時，毛坯在模具中受三向壓應力而使變形抗力顯著增大，同時由于對成形精度有要求，其材料在室溫下流動應力很大，加之本身形狀較為復雜，模具與坯料之間的摩擦力也阻礙著金屬坯料的流動，越到成形的最后階段摩擦力越大，金屬流動越困難，這樣最后階段的變形抗力往往會有一個階躍式的飛升，假使擠壓設備噸位不足，極易導致擠壓出來的零件形狀產生缺陷。同時也對模具材料提出了苛刻的要求，除需要具有高強度外，還需有足夠的沖擊韌性、耐磨性和回火穩(wěn)定性。對于被業(yè)內稱為所謂的“難成形零件”而言，如采用冷擠壓成形，則需要大噸位的壓力機，而后者高昂的價格使得企業(yè)往往難以承受。顯然，如何降低成形過程尤其是最后階段的變形抗力，已經成為冷擠壓技術應用于“難成形零件”急需解決的問題。
[0003]在傳統(tǒng)的金屬塑性成形過程中，如果利用一定的裝置對被模具或工件主動施加一定方向、頻率和振幅的可控振動，不僅可以降低工件和模具之間的成形力、摩擦力以及材料的流動應力，同時還能使得到的工件具有更好的表面質量和更高的成形精度，這種方式稱為振動輔助加工或振動加工。目前，振動激勵形式有功率超聲、機械式、電磁式、液壓式等，其中功率超聲應用的最為廣泛。
[0004]然而，功率超聲雖然激振頻率很高，振幅也較小，有利于保持擠壓件的成型精度，但本身輸入功率有限，通常輸出功率為I?2kw，因此產生的激振力較小，只能應用于所需擠壓力較小的塑性加工中。機械式激振裝置結構簡單、成本低，輸出激振力大，但上限頻率較低，振幅和頻率調節(jié)困難；電磁式激振裝置能產生復雜的振動波形，工作頻率范圍較大，但由于受到固有磁飽和的限制，不易獲得大激振力，加之設備結構復雜、振幅有限并需要輔助冷卻裝置；常規(guī)的液壓式振動雖然具有輸出力大、動態(tài)響應高、振動頻率和幅值易于調節(jié)的特點，但難實現(xiàn)高頻振動，同時產生的振幅也較大，導致成形件的尺寸精度難以得到保證。因此，上述幾種激振裝置都不適用于“難成形零件”的振動擠壓。

【發(fā)明內容】

[0005]為了克服現(xiàn)有冷擠壓模具不能實現(xiàn)“難成形零件”的冷擠壓成形及尺寸精度不能滿足要求的問題，本發(fā)明提供一種能在三個方向獲得足夠大的激振力、較高的振動頻率及較小的振幅同時，并保證零件成形尺寸精度的三軸高頻復合顫振冷擠壓模具。
[0006]本發(fā)明所述的三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，其特征在于:包括成型機構、X軸顫振發(fā)生機構、Y軸顫振發(fā)生機構、Z軸顫振發(fā)生機構，所述的成型機構包括凸模、凹模、上模板、凸模固定圈、預應力圈、壓緊圈、凹模墊塊、凹模墊圈、下模板，所述凸模安裝在所述的上模板的凸模固定圈內，位于凸模的正下方的所述凹模安裝在預應力圈內，所述的凹模與正下方的所述凹模墊塊上端面接觸，所述凹模墊塊安裝在凹模墊圈內；所述壓緊圈套在所述的預應力圈的上部，所述的壓緊圈通過螺栓固定在所述的下模板上；
[0007]所述X軸顫振發(fā)生機構包括X軸支承板、上述的連接板、第一高頻閥、X軸顫振器，上述下模板固定在X軸支承板上，所述的X軸顫振器分別與所述X軸支承板、所述的連接板固定，并且所述X軸支承板放置在所述的連接板上設置的X軸向槽內，所述的X軸震顫器的第一油道與所述的第一高頻閥連通；所述的X軸顫振器包括振動板、與振動板緊固的固定板，所述的振動板中間開設第一弧形凹槽，所述固定板設有供液壓油進出的第一油道，所述的第一油道的一端與所述第一弧形凹槽連通、另一端與所述的第一高頻閥連通；
[0008]所述Y軸顫振發(fā)生機構包括Y軸支承板、上述的連接板、與上述的X軸顫振器結構相同的Y軸顫振器、第一高頻閥，所述Y軸顫振器分別與所述的連接板、所述的Y軸支承板固定，所述的連接板放置在所述的Y軸支承板上表面設置的Y軸向槽內；所述的Y軸震顫器的油道與所述的第一高頻閥連通；
[0009]所述Z軸顫振發(fā)生機構包括第二高頻閥、Z軸顫振器，所述的Z軸顫振器包括上板、與上板密封連接的下板，所述Z軸顫振器的上板與上述上模板固定，所述的下板下表面開設第二弧形凹槽，所述的下板設有供液壓油進出的第二油道，所述的第二油道的一端與所述的第二弧形凹槽連通，所述的第二油道的另一端與所述的第二高頻閥連通；
[0010]所述的第一高頻閥和所述的第二高頻閥的閥芯與伺服電機的輸出軸相連，并且所述的閥芯臺肩周向均勻開設與閥套上的窗口相配合的溝槽；所述的第一高頻閥與所述的第二高頻閥的結構相同。
[0011]所述X軸支承板上表面設有第一 T型槽，所述下模板通過緊固件固定在所述的第一 T型槽內。
[0012]所述Z軸顫振器位于所述的上模板的正上方，所述的上板上表面設有第二 T型槽和圓形槽，所述上模板通過緊固件固定在所述的上板的第二 T型槽上。
[0013]所述的X軸向槽、所述的Y軸向槽均為U型槽。
[0014]所述的振動板與所述的固定板之間、所述的上板與所述的下板之間均通過緊固件和O型圈密封連接。
[0015]所述的緊固件均位于所述的第一弧形凹槽和第二弧形槽的外圈。
[0016]工作原理:當液壓油經通過油路進入X/Y軸顫振器的振動板的第一弧形凹槽時，內部油液壓強增大，使得振動板中間部分凸起；當油液流出振動板的第一弧形凹槽時，其內部油液壓力回到原態(tài)，振動板中間部分回到初始位置；通過第一高頻閥控制液壓油的進入、流出頻率以及液壓油的壓強，即可實現(xiàn)X/Y軸顫振器以一定的頻率和振幅振動，同時X軸顫振器與X軸支承板連接、Y軸顫振器與Y軸支承板連接下模板分別與X軸支承板、Y軸支撐板固定，因此凹模部件將隨著X軸顫振器或者Y軸顫振器作X/Y軸方向的振動；而當液壓油經通過油路進入上板的第二弧形凹槽時，內部油液壓強增大，使得上板中間部分凸起:當油液流出上板的第二弧形凹槽時，其內部油液壓力回到原態(tài)，上板中間部分回到初始位置；通過第二高頻閥控制液壓油的進入、流出頻率以及液壓油的壓強，即可實現(xiàn)Z軸方向以一定的頻率和振幅進行振動，而凸模部件通過緊固件固定在Z軸顫振器的上板上，因此也將隨著Z軸顫振器進行周期性振動，從而實現(xiàn)凸模的高頻擠壓振動。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:能分別提供三個方向的振動，且振動輸出力大、頻率較高及振幅較小，在完成“難成形零件”振動擠壓的同時，并能保證其尺寸精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結構圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的成形機構、X、Y軸顫振發(fā)生機構的俯視圖。
[0020]圖3是圖1左視圖。
[0021 ]圖4是X軸顫振器或Y軸顫振器的結構圖。
[0022]圖5是圖4左視圖。
[0023]圖6為圖4俯視圖。
[0024]圖7為圖4右視圖。
[0025]圖8是Z軸顫振器結構圖。
[0026]圖9是圖8俯視圖。
[0027]圖10是本發(fā)明的連接板結構圖。
[0028]圖11是圖10俯視圖。
[0029]圖12是圖10左視圖。
[0030]圖13是本發(fā)明的Y軸支承板結構圖。
[0031]圖14是圖13俯視圖。
[0032]圖15是圖13左視圖。
[0033]圖16是本發(fā)明的X軸支撐板結構圖。
[0034]圖17是圖16右視圖。
[0035]圖18是圖16俯視圖。
[0036]圖19是Z軸顫振器進油狀態(tài)示意圖。
[0037]圖20是Z軸顫振器出油狀態(tài)示意圖。
[0038]圖21是X軸顫振器和Y軸顫振器進油狀態(tài)示意圖。
[0039]圖22是X軸顫振器和Y軸顫振器出油狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖進一步說明本發(fā)明
[0041]參照附圖:
[0042]實施例1本發(fā)明所述的三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，包括成型機構1、X軸顫振發(fā)生機構2、Y軸顫振發(fā)生機構3、Z軸顫振發(fā)生機構4，所述的成型機構I包括凸模11、凹模12、上模板13、凸模固定圈14、預應力圈15、壓緊圈16、凹模墊塊17、凹模墊圈18、下模板19，所述凸模11安裝在所述的上模板13的凸模固定圈14內，位于凸模11的正下方的所述凹模12安裝在預應力圈15內，所述的凹模12與正下方的所述凹模墊塊17上端面接觸，所述凹模墊塊17安裝在凹模墊圈18內；所述壓緊圈16套在所述的預應力圈15的上部，所述的壓緊圈16通過螺栓固定在所述的下模板19上；
[0043]所述X軸顫振發(fā)生機構2包括X軸支承板21、上述的連接板22、第一高頻閥23、X軸顫振器24，上述下模板19固定在X軸支承板21上，所述的X軸顫振器24分別與所述X軸支承板21、所述的連接板22固定，并且所述X軸支承板21放置在所述的連接板22上設置的X軸向槽內，所述的X軸震顫器24的第一油道與所述的第一高頻閥23連通；所述的X軸_振器24包括振動板241、與振動板241緊固的固定板242,所述的振動板241中間開設第一弧形凹槽2411，所述固定板242設有供液壓油進出的第一油道2421，所述的第一油道2421的一端與所述第一弧形凹槽2411連通、另一端與所述的第一高頻閥23連通；
[0044]所述Y軸顫振發(fā)生機構3包括Y軸支承板31、上述的連接板22、與上述的X軸顫振器24結構相同的Y軸顫振器33、第一高頻閥23，所述Y軸顫振器33分別與所述的連接板22、所述的Y軸支承板固定，所述的連接板22放置在所述的Y軸支承板31上表面設置的Y軸向槽內；所述的Y軸震顫器33的油道與所述的第一高頻閥23連通；
[0045]所述Z軸顫振發(fā)生機構4包括第二高頻閥41、Z軸顫振器42，所述的Z軸顫振器42包括上板421、與上板421密封連接的下板422，所述Z軸顫振器42的上板421與上述上模板13固定，所述的下板422下表面開設第二弧形凹槽4221，所述的下板4221設有供液壓油進出的第二油道4222，所述的第二油道4222的一端與所述的第二弧形凹槽4221連通，所述的第二油道4222的另一端與所述的第二高頻閥41連通；
[0046]所述的第一高頻閥和所述的第二高頻閥的閥芯與伺服電機的輸出軸相連，并且所述的閥芯臺肩周向均勻開設與閥套上的窗口相配合的溝槽；所述的第一高頻閥與所述的第二高頻閥的結構相同。
[0047]所述X軸支承板21上表面設有第一 T型槽，所述下模板通過緊固件固定在所述的第一 T型槽內。
[0048]所述Z軸顫振器42位于所述的上模板13的正上方，所述的上板421上表面設有第二 T型槽4211和圓形槽4212，所述上模板13通過緊固件固定在所述的上板421的第二T型槽4211上。
[0049]所述的X軸向槽、所述的Y軸向槽均為U型槽。
[0050]所述的振動板241與所述的固定板242之間、所述的上板241與所述的下板242之間均通過緊固件和O型圈密封連接。
[0051]所述的緊固件均位于所述的第一弧形凹槽和第二弧形槽的外圈。
[0052]工作原理:當液壓油經通過油路進入X/Y軸顫振器的振動板的第一弧形凹槽時，內部油液壓強增大，使得振動板中間部分凸起；當油液流出振動板的第一弧形凹槽時，其內部油液壓力回到原態(tài)，振動板中間部分回到初始位置；通過第一高頻閥控制液壓油的進入、流出頻率以及液壓油的壓強，即可實現(xiàn)X/Y軸顫振器以一定的頻率和振幅振動，同時X軸顫振器與X軸支承板連接、Y軸顫振器與Y軸支承板連接下模板分別與X軸支承板、Y軸支撐板固定，因此凹模部件將隨著X軸顫振器或者Y軸顫振器作X/Y軸方向的振動；而當液壓油經通過油路進入上板的第二弧形凹槽時，內部油液壓強增大，使得上板中間部分凸起:當油液流出上板的第二弧形凹槽時，其內部油液壓力回到原態(tài)，上板中間部分回到初始位置；通過第二高頻閥控制液壓油的進入、流出頻率以及液壓油的壓強，即可實現(xiàn)Z軸方向以一定的頻率和振幅進行振動，而凸模部件通過緊固件固定在Z軸顫振器的上板上，因此也將隨著Z軸顫振器進行周期性振動，從而實現(xiàn)凸模的高頻擠壓振動。
[0053]實施例2實施例1的Z軸顫振器的進出油過程
[0054]圖19和圖20為Z軸顫振器進出油狀態(tài)示意圖，系統(tǒng)由液壓油源、第二高頻閥和Z軸顫振器組成，第二高頻閥的閥芯的旋轉由伺服電機驅動，使得沿閥芯臺肩周向均勻開設的溝槽與閥套上的窗口相配合的閥口面積大小成周期性變化，由于相鄰臺肩上的溝槽相互錯位，因而使得進出顫振器的流量大小及方向發(fā)生周期性的變化；工作時，當閥芯轉至圖19所示的位置時，P-A導通，壓力油進入顫振器，顫振器上板發(fā)生變形凸出:當閥芯轉至圖20所示的位置時，A-T導通，液壓油流出顫振器，上板回復原位。
[0055]實施例3實施例1的X/Y軸顫振器的進出油過程
[0056]圖21和圖22為X軸顫振器和Y軸顫振器進出油狀態(tài)示意圖，系統(tǒng)由液壓油源、高頻閥、X軸顫振器和Y軸顫振器組成，系統(tǒng)供油與Z軸顫振器相同。工作時，當閥芯轉至圖所示位置時，P-A導通，壓力油進入X軸顫振器和Y軸顫振器，顫振器振動板發(fā)生變形凸出:當閥芯轉至圖22所示的位置時，A-T導通，液壓油流出X軸顫振器和Y軸顫振器，振動板回復原位。
[0057]高頻顫振器的工作頻率等于高頻閥的閥芯轉速與閥芯槽口和閥套窗口之間的每轉通斷次數(shù)的乘積。
[0058]本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也包括本領域技術人員根據本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，其特征在于:包括成型機構、X軸顫振發(fā)生機構、Y軸顫振發(fā)生機構、Z軸顫振發(fā)生機構，所述的成型機構包括凸模、凹模、上模板、凸模固定圈、預應力圈、壓緊圈、凹模墊塊、凹模墊圈、下模板，所述凸模安裝在所述的上模板的凸模固定圈內，位于凸模的正下方的所述凹模安裝在預應力圈內，所述的凹模與正下方的所述凹模墊塊上端面接觸，所述凹模墊塊安裝在凹模墊圈內；所述壓緊圈套在所述的預應力圈的上部，所述的壓緊圈通過螺栓固定在所述的下模板上； 所述X軸顫振發(fā)生機構包括X軸支承板、上述的連接板、第一高頻閥、X軸顫振器，上述下模板固定在X軸支承板上，所述的X軸顫振器分別與所述X軸支承板、所述的連接板固定，并且所述X軸支承板放置在所述的連接板上設置的X軸向槽內，所述的X軸震顫器的第一油道與所述的第一高頻閥連通；所述的X軸顫振器包括振動板、與振動板緊固的固定板，所述的振動板中間開設第一弧形凹槽，所述固定板設有供液壓油進出的第一油道，所述的第一油道的一端與所述第一弧形凹槽連通、另一端與所述的第一高頻閥連通； 所述Y軸顫振發(fā)生機構包括Y軸支承板、上述的連接板、與上述的X軸顫振器結構相同的Y軸顫振器、第一高頻閥，所述Y軸顫振器分別與所述的連接板、所述的Y軸支承板固定，所述的連接板放置在所述的Y軸支承板上表面設置的Y軸向槽內；所述的Y軸震顫器的油道與所述的第一高頻閥連通； 所述Z軸顫振發(fā)生機構包括第二高頻閥、Z軸顫振器，所述的Z軸顫振器包括上板、與上板密封連接的下板，所述Z軸顫振器的上板與上述上模板固定，所述的下板下表面開設第二弧形凹槽，所述的下板設有供液壓油進出的第二油道，所述的第二油道的一端與所述的第二弧形凹槽連通，所述的第二油道的另一端與所述的第二高頻閥連通； 所述的第一高頻閥和所述的第二高頻閥的閥芯與伺服電機的輸出軸相連，并且所述的閥芯臺肩周向均勻開設與閥套上的窗口相配合的溝槽；所述的第一高頻閥與所述的第二高頻閥的結構相同。
2.如權利要求1所述的三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，其特征在于:所述X軸支承板上表面設有第一 T型槽，所述下模板通過緊固件固定在所述的第一 T型槽內。
3.如權利要求2所述的三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，其特征在于:所述Z軸顫振器位于所述的上模板的正上方，所述的上板上表面設有第二 T型槽和圓形槽，所述上模板通過緊固件固定在所述的上板的第二 T型槽上。
4.如權利要求3所述的三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，其特征在于:所述的X軸向槽、所述的Y軸向槽均為U型槽。
5.如權利要求4所述的三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，其特征在于:所述的振動板與所述的固定板之間、所述的上板與所述的下板之間均通過緊固件和O型圈密封連接。
6.如權利要求5所述的三軸高頻復合顫振冷擠壓模具，其特征在于:所述的緊固件均位于第一弧形凹槽和第二弧形槽的外圈。
【文檔編號】B21C25/02GK103447339SQ201310373769
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權日:2013年8月23日
【發(fā)明者】楊慶華, 胡新華, 王志恒, 鮑官軍, 孟彬, 董明飛 申請人:浙江工業(yè)大學