鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)，包括垂直壓力系統(tǒng)和水平壓力系統(tǒng)兩部分。垂直壓力系統(tǒng)包括上橫梁、下橫梁、四個(gè)圓立柱、鎖模油缸和垂直滑塊總成。四個(gè)圓立柱把上橫梁、下橫梁聯(lián)接起來(lái)形成封閉的承載結(jié)構(gòu)。水平壓力系統(tǒng)包括形成封閉承載結(jié)構(gòu)的上拉桿梁、下橫梁、左縱梁和右縱梁，以及擠壓油缸和水平滑塊總成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要是：相互垂直的兩套力學(xué)承載和液壓力系統(tǒng)；垂直承載結(jié)構(gòu)采用拉桿式的結(jié)構(gòu)，水平承載結(jié)構(gòu)采用板框式結(jié)構(gòu)；水平承載結(jié)構(gòu)中，聯(lián)接采用鉤式結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力強(qiáng)；擠壓油缸的速度可無(wú)級(jí)調(diào)速，采用了電機(jī)裝變頻器、油路中裝調(diào)速閥兩個(gè)措施。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鍛壓機(jī)械制造【技術(shù)領(lǐng)域】，應(yīng)用于鎂合金特殊性能材料的研制。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金密排六方的晶體結(jié)構(gòu)決定了其較差的塑性變形能力，嚴(yán)重制約了鎂合金的應(yīng)用。實(shí)踐證明細(xì)化晶?？筛纳奇V合金的塑性變形能力。等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)(ECAP)是大塑性變形技術(shù)(SPD)中發(fā)展最為迅猛的技術(shù)之一。通過(guò)連續(xù)多道次擠壓來(lái)累積變形量達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，能夠制備出塊狀致密的超細(xì)結(jié)構(gòu)材料。
[0003]上述等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)中，國(guó)內(nèi)外許多科研部門(mén)近五十多年的研究，取得了許多科研成果，獲得了具有特殊性能的新材料。然而，用于此類(lèi)研究所采用的液壓機(jī)設(shè)備都是其它設(shè)備代用的，其性能與此類(lèi)項(xiàng)目的要求相差甚遠(yuǎn)，因而影響了此類(lèi)項(xiàng)目的科研進(jìn)程。
[0004]本發(fā)明的液壓機(jī)在機(jī)器結(jié)構(gòu)、液壓鎖模、擠壓速度、液壓原理等各方面，最大限度地適應(yīng)了此類(lèi)研究的需要，並為此類(lèi)新材料的產(chǎn)業(yè)化，具備了設(shè)備條件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)。該液壓機(jī)適用于鎂棒材進(jìn)行擠壓，能夠獲得大塑性變形、組織均勻的坯料組織。
[0006]本發(fā)明提供的鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)，主體結(jié)構(gòu)整體采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。主機(jī)分為垂直壓力系統(tǒng)和水平壓力系統(tǒng)。垂直壓力系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生足夠的力，使模具有效閉合，擠壓時(shí)，模具不產(chǎn)生松動(dòng)。水平壓力系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生擠壓力。
[0007]所述垂直壓力系統(tǒng)包括上橫梁、下橫梁、四個(gè)圓拉桿、鎖模油缸和垂直滑塊總成等。四個(gè)圓拉桿通過(guò)兩端的拉桿螺母把上橫梁、下橫梁聯(lián)接起來(lái)形成封閉的承載結(jié)構(gòu)。鎖模油缸裝在上橫梁中。鎖模油缸的活塞桿通過(guò)大油缸頭螺母與垂直滑塊總成中的垂直滑塊相聯(lián)接，此處的聯(lián)接是有較大間隙的浮動(dòng)聯(lián)接。垂直滑塊的兩側(cè)裝有滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副由滾動(dòng)直線導(dǎo)軌和滾動(dòng)直線滑塊組成。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌裝在直線導(dǎo)軌座上；滾動(dòng)直線滑塊裝在垂直滑塊的兩側(cè)。直線導(dǎo)軌座與上拉桿梁固定連接，上拉桿梁位于上橫梁與下橫梁之間。下橫梁固定在機(jī)座上。
[0008]所述水平壓力系統(tǒng)，包括所述的上拉桿梁和下橫梁、以及左縱梁、右縱梁、擠壓油缸和水平導(dǎo)軌總成等。上拉桿梁、下橫梁、左縱梁和右縱梁形成封閉的承載結(jié)構(gòu)，其中下橫梁同時(shí)承載水平和垂直兩個(gè)系統(tǒng)的載荷。擠壓油缸裝在右縱梁中，擠壓油缸的活塞桿通過(guò)小油缸頭螺母與水平滑塊總成中的水平滑塊相聯(lián)接，此處的聯(lián)接也是有較大間隙的浮動(dòng)聯(lián)接。水平滑塊通過(guò)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副(與垂直壓力系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)相同)與下橫梁相連接。
[0009]所述的左縱梁、右縱梁與下橫梁、上拉桿梁的聯(lián)接采用鉤式結(jié)構(gòu)，下橫梁、上拉桿梁與左縱梁、右縱梁的聯(lián)接處設(shè)有凸臺(tái)，此凸臺(tái)承受拉力的載荷，此處的螺栓只起聯(lián)接作用，不承受下橫梁、上拉桿梁的拉力載荷。
[0010]液壓系統(tǒng)，適應(yīng)本機(jī)性能，具有以下特征: 液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)油缸:驅(qū)動(dòng)鎖模油缸，使鎖模油缸達(dá)到工作壓力后有持續(xù)而穩(wěn)定的鎖模力；驅(qū)動(dòng)擠壓油缸，擠壓油缸適應(yīng)擠壓工藝，具有足夠慢的推進(jìn)速度。
[0011]由于進(jìn)行擠壓操作時(shí)工作速度慢，而滑塊空載移動(dòng)時(shí)需要速度較快。所以裝有兩個(gè)液壓油泵:一個(gè)小排量的高壓柱塞泵，用于擠壓油缸的慢速度推進(jìn)；一個(gè)大排量的低壓齒輪泵，用于兩個(gè)油缸的空載快進(jìn)。
[0012]擠壓油缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度要求無(wú)級(jí)可調(diào)，采用了兩個(gè)措施實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速:其一，油泵的電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速；其二，在擠壓油缸的油路中裝有流量控制閥。這兩種調(diào)速方法可分別單獨(dú)使用，也可以同時(shí)使用。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
1、相互垂直的兩套力學(xué)承載和液壓力系統(tǒng)，其中一套用于鎖模，另一套用于擠壓推進(jìn)。
[0014]2、垂直承載結(jié)構(gòu)采用拉桿式的結(jié)構(gòu)，水平承載結(jié)構(gòu)采用板框式結(jié)構(gòu)。
[0015]3、水平承載結(jié)構(gòu)中，左縱梁、右縱梁與下橫梁、上拉桿梁的聯(lián)接采用鉤式結(jié)構(gòu)，下橫梁、上拉桿梁與左縱梁、右縱梁的聯(lián)接處有凸臺(tái)，此凸臺(tái)承受拉力的載荷，此處的螺栓只起聯(lián)接作用，不承受下橫梁、上拉桿梁的拉力載荷。此結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力強(qiáng)，并且容易實(shí)現(xiàn)較高的定位精度。
4、上橫梁的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是傾斜45度角的方框形承載結(jié)構(gòu)，中間有大圓孔安裝油缸，方形的上橫梁的四個(gè)角便于安裝四個(gè)圓拉桿和螺母，此圓拉桿結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)，同等強(qiáng)度下消耗材料最少。下橫梁的力學(xué)結(jié)構(gòu)與此類(lèi)同。
[0016]5、液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鎖模油缸和擠壓油缸。驅(qū)動(dòng)鎖模油缸時(shí)，可以使鎖模油缸達(dá)到工作壓力后具有穩(wěn)定的鎖模力。驅(qū)動(dòng)擠壓油缸時(shí)，能夠具有足夠的擠壓力，并且能適應(yīng)擠壓性能具有足夠慢的推進(jìn)速度。
[0017]6、液壓系統(tǒng)裝有兩個(gè)液壓油泵，一個(gè)小排量的高壓柱塞泵，適應(yīng)擠壓時(shí)工作速度相對(duì)較慢，工作壓力較高的特點(diǎn)；另一個(gè)大排量的低壓齒輪泵，用于兩個(gè)油缸的空載快進(jìn)和快退。
[0018]7、液壓系統(tǒng)中，擠壓油缸的速度采用無(wú)級(jí)調(diào)速控制，采用了兩個(gè)措施:其一，油泵的電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速，所以油泵的轉(zhuǎn)速可無(wú)級(jí)調(diào)速，油泵輸出的油驅(qū)動(dòng)油缸，油缸的擠壓速度即可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；其二，在擠壓油缸的油路中裝流量控制閥，控制進(jìn)入油缸的流量即可實(shí)現(xiàn)擠壓油缸的無(wú)級(jí)調(diào)速。這兩種調(diào)速方法可分別單獨(dú)使用，也可以同時(shí)使用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是圖1鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)的俯視圖。
[0021]圖3是液壓機(jī)垂直滑塊總成的主視圖。
[0022]圖4是液壓機(jī)垂直滑塊總成的俯視圖。
[0023]圖5是液壓機(jī)水平導(dǎo)軌總成的主視圖。
[0024]圖6是液壓機(jī)水平導(dǎo)軌總成的側(cè)視圖。
[0025]圖7是鉤式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖8是液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)原理參考圖。
[0027]圖中，1.鎖模油缸，2.上橫梁，3.垂直滑塊總成，4.圓拉桿，5.上拉桿梁，6.左縱梁，7.拉桿螺母，8.機(jī)座，9.下橫梁，10.水平滑塊總成，11.右縱梁，12.擠壓油缸，13.垂直滑塊，14.大油缸頭螺母，15.鎖模油缸的活塞桿，16.大油缸頭壓蓋，17.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，18.直線導(dǎo)軌座，19.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，20.水平滑塊，21.小油缸頭螺母，22.小油缸頭壓蓋。

【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1和圖2所示鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)，該液壓機(jī)主體結(jié)構(gòu)整體采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。該液壓機(jī)主機(jī)分為垂直壓力系統(tǒng)和水平壓力系統(tǒng)。垂直壓力系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生足夠的鎖模力，使模具有效閉合，擠壓時(shí)，模具不產(chǎn)生松動(dòng)。水平壓力系統(tǒng)產(chǎn)生擠壓力。
[0029]垂直壓力系統(tǒng)由上橫梁2、下橫梁9、四個(gè)圓拉桿4、鎖模油缸1、垂直滑塊總成3等組成。四個(gè)圓拉桿通過(guò)拉桿螺母7把上橫梁、下橫梁聯(lián)接起來(lái)形成封閉的承載結(jié)構(gòu)。鎖模油缸是前法蘭結(jié)構(gòu)，油缸內(nèi)徑Φ 280mm ;行程200mm，額定工作壓力25MPa，理論推力1535KN，安裝在上橫梁中。鎖模油缸的活塞桿通過(guò)大油缸頭螺母14與垂直滑塊總成中的垂直滑塊13相聯(lián)接(參見(jiàn)圖3和圖4)，此處的聯(lián)接是有較大間隙的浮動(dòng)聯(lián)接。垂直滑塊13的兩端設(shè)有滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副17，垂直滑塊13通過(guò)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副17與直線導(dǎo)軌座18聯(lián)接，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副由滾動(dòng)直線導(dǎo)軌和滾動(dòng)直線滑塊組成。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌裝在直線導(dǎo)軌座上；滾動(dòng)直線滑塊裝在垂直滑塊的兩側(cè)。直線導(dǎo)軌座18用螺栓固定在上拉桿梁上。垂直滑塊14通過(guò)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副17可以實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)向精度的上下運(yùn)動(dòng)。
[0030]上拉桿梁5位于上橫梁2與下橫梁9之間，上拉桿梁5與下橫梁9之間通過(guò)左縱梁6和右縱梁11固定連接。下橫梁9固定在機(jī)座8上。
[0031]水平壓力系統(tǒng)，包括以上所述的上拉桿梁5、下橫梁9、左縱梁6、右縱梁11，并形成封閉的承載結(jié)構(gòu)。其中下橫梁同時(shí)承載水平和垂直兩個(gè)系統(tǒng)的載荷。擠壓油缸12，采用前法蘭結(jié)構(gòu)，油缸內(nèi)徑Φ 200mm ;行程200mm。額定工作壓力25MPa，理論推力785KN，安裝在右縱梁11中。擠壓油缸的活塞桿通過(guò)小油缸頭螺母21與水平滑塊總成中的水平滑塊20相聯(lián)接(參見(jiàn)圖5和圖6)，此處的聯(lián)接也是有較大間隙的浮動(dòng)聯(lián)接。水平滑塊20通過(guò)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副19與下橫梁聯(lián)接。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副同樣由滾動(dòng)直線導(dǎo)軌和滾動(dòng)直線滑塊組成，滾動(dòng)直線滑塊裝在水平滑塊20上，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌固定在下橫梁9上。左縱梁、右縱梁與下橫梁、上拉桿梁的聯(lián)接采用鉤式結(jié)構(gòu)(參見(jiàn)圖7)，下橫梁、上拉桿梁與左縱梁、右縱梁的聯(lián)接處設(shè)有凸臺(tái)，此凸臺(tái)承受拉力的載荷，此處的螺栓只起聯(lián)接作用，不承受下橫梁、上拉桿梁的拉力載荷，圖7是上拉桿梁與右縱梁的鉤式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]液壓系統(tǒng)(參見(jiàn)圖8)，適應(yīng)本機(jī)性能，具有以下特征:
液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鎖模油缸I和擠壓油缸12。驅(qū)動(dòng)鎖模油缸時(shí)，可以使鎖模油缸達(dá)到工作壓力后具有穩(wěn)定的鎖模力。驅(qū)動(dòng)擠壓油缸時(shí)，能夠具有足夠的擠壓力，并且能適應(yīng)擠壓性能具有足夠慢的推進(jìn)速度。
[0033]由于擠壓時(shí)需要工作速度足夠慢，所以裝有兩個(gè)液壓油泵，一個(gè)小排量的高壓柱塞泵，排量為2.5cm3/r,配裝電動(dòng)機(jī)功率4KW，轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分，此電機(jī)配有變頻器，可無(wú)級(jí)調(diào)速，用于擠壓油缸的慢速度推進(jìn)。另一個(gè)液壓泵是大排量的低壓齒輪泵，排量為40cm3/r，配裝電動(dòng)機(jī)功率4KW，轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分，此油泵用于鎖模油缸與擠壓油缸的無(wú)載荷(空載)的快速移動(dòng)?？焖僖苿?dòng)時(shí)，擠壓油缸的速度約為3cm/秒；鎖模油缸的速度約為1.5cm/秒。
[0034]擠壓油缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度要求無(wú)級(jí)可調(diào)，采用了兩個(gè)措施:
其一，油泵的電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速；其二，在擠壓油缸的油路中裝有流量控制閥(參見(jiàn)圖8)。
[0035]油泵B是齒輪泵，排量為40cm3/r，配裝電動(dòng)機(jī)功率4KW，轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分。油泵B用于鎖模油缸與擠壓油缸的無(wú)載荷的快速移動(dòng)。此時(shí)鎖模油缸的速度為3cm/秒；擠壓油缸的速度為1.5cm/秒，當(dāng)行程為200 mm時(shí)所用時(shí)間約為12秒。
[0036]本液壓機(jī)必需配合鎂合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具使用，使用模具進(jìn)行擠壓操作時(shí)，需要加熱到20(T500°C，模具配有相關(guān)的溫度控制系統(tǒng)，所以本機(jī)也可稱(chēng)為鎂合金等通道剪切變形溫?cái)D液壓機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)，其特征在于該液壓機(jī)分為垂直壓力系統(tǒng)和水平壓力系統(tǒng)；垂直壓力系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生足夠的力，使模具有效閉合，擠壓時(shí)，模具不產(chǎn)生松動(dòng)，水平壓力系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生擠壓力； 所述的垂直壓力系統(tǒng)包括上橫梁、下橫梁、四個(gè)圓拉桿、鎖模油缸和垂直滑塊總成；四個(gè)圓拉桿通過(guò)兩端的拉桿螺母把上橫梁、下橫梁聯(lián)接起來(lái)形成封閉的承載結(jié)構(gòu)；鎖模油缸裝在上橫梁中，鎖模油缸的活塞桿通過(guò)大油缸頭螺母與垂直滑塊總成中的垂直滑塊相聯(lián)接，垂直滑塊的兩側(cè)裝有滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副；滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副由滾動(dòng)直線導(dǎo)軌和滾動(dòng)直線滑塊組成；滾動(dòng)直線導(dǎo)軌裝在直線導(dǎo)軌座上；滾動(dòng)直線滑塊裝在垂直滑塊上；直線導(dǎo)軌座與上拉桿梁固定連接，上拉桿梁位于上橫梁與下橫梁之間；下橫梁固定在機(jī)座上； 所述的水平壓力系統(tǒng)，包括所述的上拉桿梁和下橫梁、以及左縱梁、右縱梁、擠壓油缸和水平滑塊總成；上拉桿梁、下橫梁、左縱梁和右縱梁形成封閉的承載結(jié)構(gòu)，擠壓油缸裝在右縱梁中，擠壓油缸的活塞桿通過(guò)小油缸頭螺母與水平導(dǎo)軌總成中的水平滑塊相聯(lián)接，水平滑塊通過(guò)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副與下橫梁相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金等通道剪切變形擠壓液壓機(jī)，其特征在于所述的左縱梁、右縱梁與下橫梁、上拉桿梁的聯(lián)接采用鉤式結(jié)構(gòu)，下橫梁、上拉桿梁與左縱梁、右縱梁的聯(lián)接處有凸臺(tái)，此凸臺(tái)承受拉力的載荷，此處的螺栓只起聯(lián)接作用，不承受下橫梁、上拉桿梁的拉力載荷。
【文檔編號(hào)】B21C23/21GK104275359SQ201410429873
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】付麗, 敖茜, 陳錫棟 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)