一種筒形件的內橫筋擠壓模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種筒形件的內橫筋擠壓模具，包括上模座、楔塊、左凸模、右凸模、左凸模固定板、右凸模固定板、左推拉固定板的液壓缸、右推拉固定板的液壓缸、凹模、限位器、下模座、止推軸承板、鋼珠軸承架、鋼珠、彈簧、轉動裝置，左、右凸模安裝在上模座上，可左右滑動，左、右凸模相對的側壁為斜面，楔塊嵌置在左凸模和右凸模的斜面之間；凹模通過限位器固定在下模座上，通過彈簧在下模座上實現上下浮動。本發(fā)明采用可分式凸模與浮動式凹模，凸模向下對毛坯垂直加壓，凹模帶動毛坯旋轉，筒壁在毛坯的扭轉過程中螺旋向上流動成形，筒體纖維組織方向是螺旋分布的、斜向的，達到各向同性，提高擠壓件橫向和縱向綜合性能。
【專利說明】一種筒形件的內橫筋擠壓模具

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬擠壓成形行業(yè)，特別是一種筒形金屬件的內橫筋的擠壓成形方法和擠壓模具。

【背景技術】
[0002]對于筒形件擠壓，采用傳統(tǒng)反擠壓方法，只能制造出直壁筒體，對于筒壁有內環(huán)筋的形狀，無法直接擠壓成形，而是采用擠壓增厚筒壁方法擠壓出厚壁筒，后續(xù)采用機加方法切削掉多余材料成為高筋，材料浪費較大，工序較多。
[0003]如圖1所示，使用凸模21、凹模22擠壓出增厚筒形件1，如圖2所示，后續(xù)采用機加方法切削掉增厚筒壁11的上、下兩部多余壁厚12、13，剩余的中間壁厚形成內橫筋14。
[0004]各項研究表明傳統(tǒng)反擠壓直壁軸向性能比側向性能高，存在各項異性，對于如輪轂、大型軸承、炮管等要求各項性能都較高的筒形件，如果采用目前傳統(tǒng)的直擠方法，管壁組織形變纖維方向與軸向相同，如圖3所示，筒形件16的纖維方向15與內腔軸線相同，傳統(tǒng)擠壓方法是擠不出內筋、凹槽和斜向纖維組織的，就無法滿足超遠距離連續(xù)負載工作、長時間連續(xù)工作、高溫高頻率應力作用的性能需求，因此，目前，反擠壓急需解決的難點是把筒壁組織形變纖維方向擠壓傾斜，形成連續(xù)螺旋形態(tài)，如圖4所標，筒形件17的纖維方向18以內腔軸線為中心呈連續(xù)螺旋形態(tài)。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種批量生產條件下，通過一種擠壓模具結構，把內環(huán)筋或者內環(huán)形凹槽直接擠旋出來，使得筒形件的筒壁纖維方向改變成斜向。
[0006]本發(fā)明通過以下技術方案實現:
[0007]—種筒形件的內橫筋擠壓模具，包括上模座、雙動壓力機穿孔缸接頭、楔塊、左凸模、右凸模、左凸模固定板、右凸模固定板、左推拉固定板的液壓缸、右推拉固定板的液壓缸、凹模、限位器、下模座、止推軸承板、鋼珠軸承架、鋼珠、彈簧、轉動裝置，左凸模、右凸模分別通過左凸模固定板、右凸模固定板安裝在上模座上，左凸模固定板、右凸模固定板可在上模座上左右滑動，左推拉固定板的液壓缸一端固定在上模座上，另一端固定在左凸模固定板上，右推拉固定板的液壓缸一端固定在上模座上，另一端固定在右凸模固定板上，左凸模和右凸模相對的側壁為斜面，楔塊嵌置在左凸模和右凸模的斜面之間，楔塊上接雙動壓力機穿孔缸接頭，雙動壓力機穿孔缸接頭從上模座中部通孔中穿出；凹模通過限位器固定在下模座上，凹模與下模座之間裝有止推軸承板，轉動裝置帶動凹模在下模座上實現轉動，鋼珠軸承架設置在下模座上，鋼珠軸承架設有容置腔，彈簧放置在容置腔內，鋼珠亦設置在容置腔中，鋼珠的上端抵靠在凹模的底部，鋼珠的下端抵靠彈簧，凹模通過彈簧在下模座上實現上下浮動，浮動高度受限位器所限制。
[0008]所述的轉動裝置,包括大齒輪、小齒輪、大皮帶輪、小皮帶輪、齒嵌離合器、電機，大齒輪套置在凹模的外周上，大齒輪與小齒輪嚙合，電機通過齒嵌離合器、小皮帶輪、大皮帶輪帶動小齒輪轉動，從而帶動凹模在下模座上旋轉。
[0009]所述的左凸模固定板、右凸模固定板通過截面是I形槽導向配合結構在上模座上。
[0010]所述的限位器的徑向凸設有圓環(huán)，凹模的外周凸設有環(huán)形筋條，限位器套置在凹模的外周，圓環(huán)置于環(huán)形筋條上方，將凹模限制在下模座上。
[0011]所述的圓環(huán)與環(huán)形筋條的相接觸面設有油環(huán)形油槽。
[0012]所述的下模座上設有圓形凹腔，凹模的下部嵌置在圓形凹腔中，止推軸承板、鋼珠軸承架亦設置在圓形凹腔中，圓形凹腔的側壁上設有環(huán)形油溝。
[0013]所述的凹模的模腔的底部和下模座均設有頂桿通孔，頂桿穿套在頂桿通孔中。
[0014]本發(fā)明設計了在普通立式雙動壓力機上使用的一種模具結構，采用可分式凸模與浮動式凹模，這種模具凸模是可分的，運動的，凹模是能夠旋轉的，這樣壓機滑塊帶動凸模向下對毛坯材料垂直加壓，凹模帶動毛坯旋轉，毛坯材料切向受扭轉，筒壁在毛坯材料的扭轉過程中螺旋向上流動成形的，筒體纖維組織方向是螺旋分布的、斜向的，能夠達到各向同性要求，提高擠壓件橫向和縱向綜合性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0016]圖1是傳統(tǒng)反擠壓筒體示意圖；
[0017]圖2是傳統(tǒng)擠壓內環(huán)高筋時需要切削的筒壁余量示意圖；
[0018]圖3是傳統(tǒng)反擠壓筒體纖維方向不意圖；
[0019]圖4是筒體各項同性的高強度螺旋纖維方向示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明的筒形件的內橫筋擠壓模具裝配圖；
[0021]圖6是本發(fā)明的左右凸模下行擠壓毛坯示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明的左凸模向左運動及右凸模向右運動示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明的左右凸模左右步進及凹模帶毛坯旋轉示意圖；
[0024]圖9是本發(fā)明的左右凸模下行擠壓毛坯及凹模同時旋轉示意圖；
[0025]圖10是本發(fā)明的左右凸模水平方向回縮及合并示意圖；
[0026]圖11是本發(fā)明的左右凸模整體下行擠壓毛坯示意圖；
[0027]圖12是本發(fā)明的左右凸模緩慢分開及凹模同時旋轉示意圖；
[0028]圖13是本發(fā)明的凹模停止轉動及左右凸模相向運動合并示意圖；
[0029]圖14是本發(fā)明的左右凸模上行，擠旋件被頂出示意圖；
[0030]圖15是不同寬度、不同深度多內筋、多凹槽簡體剖面圖；
[0031]圖16是本發(fā)明擠壓壓簡體纖維方向示意圖。

【具體實施方式】
[0032]如圖5所示，一種筒形件的內橫筋擠壓模具，包括上模座30、雙動壓力機穿孔缸接頭32、楔塊31、左凸模35、右凸模36、左凸模固定板33、右凸模固定板39、左推拉固定板的液壓缸37、右推拉固定板的液壓缸38、凹模40、限位器43、下模座44、止推軸承板45、鋼珠軸承架47、鋼珠48、彈簧49、轉動裝置42，左凸模35、右凸模36分別通過左凸模固定板33、右凸模固定板39安裝在上模座30上，左凸模固定板33、右凸模固定板39可在上模座30上左右滑動，左推拉固定板的液壓缸37 —端固定在上模座30上，另一端固定在左凸模固定板33上，右推拉固定板的液壓缸38 —端固定在上模座30上，另一端固定在右凸模固定板39上，左凸模35和右凸模36相對的側壁為斜面351、361，楔塊31嵌置在左凸模35和右凸模36的斜面351、361之間，楔塊31上接雙動壓力機穿孔缸接頭32，雙動壓力機穿孔缸接頭32從上模座30中部通孔30中穿出；凹模40通過限位器43固定在下模座44上，凹模40與下模座44之間裝有止推軸承板45，轉動裝置42帶動凹模40在下模座44上實現轉動，鋼珠軸承架47設置在下模座44上，鋼珠軸承架47設有容置腔471，彈簧49放置在容置腔471內，鋼珠48亦設置在容置腔471中，鋼珠48的上端抵靠在凹模40的底部，鋼珠48的下端抵靠彈簧49，凹模40通過彈簧49在下模座44上實現上下浮動，浮動高度受限位器43所限制。
[0033]所述的轉動裝置42，包括大齒輪422、小齒輪421、大皮帶輪420、小皮帶輪423、齒嵌離合器424、電機425，大齒輪422套置在凹模40的外周401上，大齒輪422與小齒輪421嚙合，電機425通過齒嵌離合器424、小皮帶輪423、大皮帶輪420帶動小齒輪421轉動，從而帶動凹模40在下模座44上旋轉。
[0034]所述的左凸模固定板33、右凸模固定板39通過截面是I形槽導向配合結構在上模座30上。
[0035]所述的限位器43的徑向凸設有圓環(huán)431，凹模40的外周401凸設有環(huán)形筋條402，限位器43套置在凹模40的外周401，圓環(huán)431置于環(huán)形筋條402上方，將凹模40限制在下模座44上。
[0036]所述的圓環(huán)431與環(huán)形筋條402的相接觸面設有油環(huán)形油槽432。
[0037]所述的下模座44上設有圓形凹腔441，凹模40的下部嵌置在圓形凹腔441中，止推軸承板45、鋼珠軸承架47亦設置在圓形凹腔441中，圓形凹腔441的側壁上設有環(huán)形油溝 442。
[0038]所述的凹模40中部設有模腔403，工件9放置在模腔403中，模腔403的底部和下模座44均設有頂桿通孔50，頂桿51穿套在頂桿通孔50中。
[0039]為保證擠旋工藝實施，筒形件的內橫筋擠壓模具需裝置在雙動壓力機上，具體模具各部分工作原理分述如下:
[0040](丨)、可以左右水平運動的左、右凸模35、36:左、右凸模35，36分別固定在各自左、右凸模固定板33、39上，左、右凸模固定板33、39與上模座3截面是I形槽導向結構配合，左推拉固定板的液壓缸37推拉左凸模固定板33實現左凸模35水平開合運動；同理右推拉固定板的液壓缸38推拉右凸模固定板39實現右凸模36水平開合運動。
[0041](2)、左、右凸模35、36拉開后中間間隙由楔塊31撐緊:楔塊32是4棱六面臺體，左、右側面是斜楔面311、312與左、右凸模斜面351、361貼合，楔塊32上端用螺扣與壓機穿孔缸接頭32連接；當壓力機滑塊停止狀態(tài)，楔塊31由壓機穿孔缸接頭32帶動向下運動撐開左、右凸模35、36 ；壓機穿孔缸接頭32帶動楔塊31向上運動，左、右凸模35、36中間留下的縫隙由左推拉固定板的液壓缸37、右推拉固定板的液壓缸38推動實現閉合。
[0042](3)、左凸模35、右凸模36整體下壓是依靠壓機主滑塊帶動上模座30實現。
[0043]⑷、凹模40的旋轉由大齒輪422旋轉帶動的，凹模40的外周401開有縱向鍵槽，鑲有平鍵404與大齒輪422連接。
[0044](5)、凹模40可以上下浮動:浮動間隙H，下模座44安置8組軸承，每組軸承由鋼珠軸承架47，鋼珠48，彈簧49組成，固定在凹模40的底部，自由狀態(tài)時支撐起凹模40的高度Η ;凹模40的底面相應位置開有與鋼珠48配合的環(huán)形槽481 ;下模座44的內側壁開有環(huán)形油溝442，儲存潤滑油，對凹模40上下運動起潤滑作用。
[0045]￠)、凹模40下沉接觸到下模座40時，Η為0，凹模40的底面安裝有止推軸承板45。
[0046](7)、凹模40懸浮到上限位置，與限位器43的圓環(huán)431接觸部分開有環(huán)形環(huán)形油槽 432。
[0047](8)、凹模40旋轉的動力來源:電機425-齒嵌離合器424-小皮帶輪423-大皮帶輪420-小齒輪421-大齒輪422，電機425的功率通過這套機構傳遞到凹模40，控制齒嵌離合器424以隨機連接和斷開電機425與凹模40之間功率傳遞，根據實現擠旋功能所需功率通過更換電機425和機構傳動比機構達到擠旋各種尺寸工件的目的。
[0048](9)、工件擠旋完成后的取出:壓機穿孔缸1回程，帶動楔塊31向上，從左、右凸模35,36中間抽出，左推拉固定板的液壓缸37、右推拉固定板的液壓缸38推動左、右凸模35、36向中間合并，合并后凸模工作帶外徑要小于內筋直徑，凸模上行，從工件9中抽出，停留在凹模40內的工件由頂桿51向上頂出，完成脫模。
[0049]上述的工件擠旋工藝過程通過凸凹摸、毛坯的動作進行具體說明:
[0050]第一步:如圖6所示:左凸模35、右凸模36合并在一起，壓力機上滑塊帶動左、右凸模35、36向下擠壓毛坯6，形成初步較短筒壁61 ；
[0051]第二步:如圖7所示:左、右凸模35、36向左右各自運動，左、右凸模頭部工作帶352,362壓入筒壁61，壓入量不要大；
[0052]第三步:如圖8所示:旋轉凹模40，凹模40帶動毛坯6璇轉，左、右凸模頭部工作帶352、362對毛坯6形成擠旋作用，左、右凸模35、36左右繼續(xù)運動，加大壓入量，同時凹模40帶動毛坯6不停旋轉，擠旋出較深的退刀槽62 ；
[0053]第四步:如圖9所示:左、右凸模35、36停止水平方向分離運動，壓機滑塊工作下行帶動左、右凸模35、36再次擠壓毛坯6，同時凹模40繼續(xù)旋轉，在凹槽63的筒壁部分組織纖維方向產生螺旋環(huán)繞分布，形成斜向纖維組織的筒壁；
[0054]第五步:如圖10、11所示:凹模40停止轉動，左凸模35向右，右凸模36向左，合并，達到環(huán)筋的內徑尺寸D，左凸模35、右凸模36運動停止；
[0055]第六步:如圖11、12所示:合并后的左凸模35、右凸模36整體下行，擠壓毛坯6，下行行程達到內筋65的厚度h，凹模40同時轉動，形成筋部斜向纖維組織；
[0056]第七步:如圖12、13所示:左凸模35、右凸模36緩慢分開，每次壓入量不要大，要與凹模40旋轉速度匹配，凹模40同時轉動，達到凹槽64深度
[0057]第八步:如圖13所示，擠旋完成后，左凸模35、右凸模36收攏，做好脫模準備；
[0058]第九步:如圖14所示，左凸模35、右凸模36由壓力機上滑塊帶動上行，壓力機下頂出缸作用頂桿51，把擠壓件60從凹模40中頂出，完成一個擠壓件由擠旋工藝制造全過程。
[0059]通過以上擠旋工藝的介紹，總結本發(fā)明以一優(yōu)點:
[0060]1、本發(fā)明是一種全新的擠壓簡體內筋、凹槽、斜向纖維組織的筒壁的方法，可以完成各種外形尺寸和不等壁厚的回轉形工件，強度比傳統(tǒng)擠壓筒體高，綜合性能高，精度高，可實現大批量生產。
[0061]2、本發(fā)明的模具裝置是適用于雙動壓力機的模具裝置，這種裝置凸模是分開的，2分凸模、3分凸模都可以，凸模是可以水平和垂直運動的，工作中凸模內部有楔塊撐著，提高了分體凸模強度。
[0062]3、在本發(fā)明的模具裝置中，凹模是上下浮動的、是可以旋轉的
[0063]4、本發(fā)明的模具裝置通用性強，可以安裝在通用液壓機上使用
[0064]5、本發(fā)明生產的工件是回轉形形狀，側壁厚度可以是可變的，外型尺寸是沒有限制的，只要計算好擠旋變形功率，調整傳動機構規(guī)格就可制作出大小尺寸不同的工件。
[0065]7、采用可分式凸模與浮動式凹模擠旋筒形件和內筋的模具裝置能夠擠旋出不同寬度、不同深度多內筋、多凹槽筒體，如圖15所示，筒體66為多內筋、多凹槽筒形件。
[0066]8、本發(fā)明擠壓出的簡體纖維組織方向是螺旋分布的、斜向的，如圖16所示，筒形件67的體纖維組織方向69是斜向，提高晶粒組織變形量和形變方向(傳統(tǒng)簡體反擠壓纖維方向是軸向，如圖3所示)，提高擠壓件橫向和縱向綜合性能，提高擠壓產品壽命，作為關重件使用。
【權利要求】
1.一種筒形件的內橫筋擠壓模具，其特征在于:包括上模座、雙動壓力機穿孔缸接頭、楔塊、左凸模、右凸模、左凸模固定板、右凸模固定板、左推拉固定板的液壓缸、右推拉固定板的液壓缸、凹模、限位器、下模座、止推軸承板、鋼珠軸承架、鋼珠、彈簧、轉動裝置，左凸模、右凸模分別通過左凸模固定板、右凸模固定板安裝在上模座上，左凸模固定板、右凸模固定板可在上模座上左右滑動，左推拉固定板的液壓缸一端固定在上模座上，另一端固定在左凸模固定板上，右推拉固定板的液壓缸一端固定在上模座上，另一端固定在右凸模固定板上，左凸模和右凸模相對的側壁為斜面，楔塊嵌置在左凸模和右凸模的斜面之間，楔塊上接雙動壓力機穿孔缸接頭，雙動壓力機穿孔缸接頭從上模座中部通孔中穿出；凹模通過限位器固定在下模座上，凹模與下模座之間裝有止推軸承板，轉動裝置帶動凹模在下模座上實現轉動，鋼珠軸承架設置在下模座上，鋼珠軸承架設有容置腔，彈簧放置在容置腔內，鋼珠亦設置在容置腔中，鋼珠的上端抵靠在凹模的底部，鋼珠的下端抵靠彈簧，凹模通過彈簧在下模座上實現上下浮動，浮動高度受限位器所限制。
2.如權利要求1所述的一種筒形件的內橫筋擠壓模具，其特征在于:所述的轉動裝置，包括大齒輪、小齒輪、大皮帶輪、小皮帶輪、齒嵌離合器、電機，大齒輪套置在凹模的外周上，大齒輪與小齒輪嚙合，電機通過齒嵌離合器、小皮帶輪、大皮帶輪帶動小齒輪轉動，從而帶動凹模在下模座上旋轉。
3.如權利要求1所述的一種筒形件的內橫筋擠壓模具，其特征在于:所述的左凸模固定板、右凸模固定板通過截面是T形槽導向配合結構在上模座上。
4.如權利要求1所述的一種筒形件的內橫筋擠壓模具，其特征在于:所述的限位器的徑向凸設有圓環(huán)，凹模的外周凸設有環(huán)形筋條，限位器套置在凹模的外周，圓環(huán)置于環(huán)形筋條上方，將凹模限制在下模座上。
5.如權利要求4所述的一種筒形件的內橫筋擠壓模具，其特征在于:所述的圓環(huán)與環(huán)形筋條的相接觸面設有油環(huán)形油槽。
6.如權利要求1所述的一種筒形件的內橫筋擠壓模具，其特征在于:所述的下模座上設有圓形凹腔，凹模的下部嵌置在圓形凹腔中，止推軸承板、鋼珠軸承架亦設置在圓形凹腔中，圓形凹腔的側壁上設有環(huán)形油溝。
7.如權利要求1所述的一種筒形件的內橫筋擠壓模具，其特征在于:所述的凹模的模腔的底部和下模座均設有頂桿通孔，頂桿穿套在頂桿通孔中。
【文檔編號】B21C25/02GK104399771SQ201410764746
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權日:2014年12月2日
【發(fā)明者】張治民, 李國俊, 王強, 薛勇 申請人:中北大學