本發(fā)明屬于金屬壓力加工成型設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種多功能立式金屬擠壓機(jī)。

背景技術(shù)：

金屬擠壓加工屬于壓力加工的范疇，采用施加外力的方法，使承受三向壓應(yīng)力的金屬產(chǎn)生塑性變形，從設(shè)定的孔或間隙被擠出。金屬擠壓機(jī)即為完成擠壓工藝的設(shè)備，按照工作軸線位置可以分為立式擠壓機(jī)和臥式擠壓機(jī)。臥式擠壓機(jī)由于重力作用，存在柱塞對密封件磨損不均和動梁對導(dǎo)軌磨損不均的問題，加之坯料所受的沿徑向方向的重力，會引起設(shè)備易磨損和產(chǎn)品易偏心的問題。立式擠壓機(jī)沒有上述問題，且占地面積較同噸位的臥式擠壓機(jī)小。

圖1(a)、(b)分別為現(xiàn)有立式金屬擠壓機(jī)的側(cè)視圖、剖面圖(參見《金屬擠壓機(jī)》P.126)，包括機(jī)架01、主缸02、主柱塞03、滑座04、擠壓軸座05、擠壓軸06、穿孔針07、擠壓筒08、回程缸09、回程柱塞010、模具011、滑架012以及出料口013；其中，主缸02位于機(jī)架01上部設(shè)置，主缸下部裝有滑座04和用來裝配擠壓軸06、穿孔針07的擠壓軸座05,主缸內(nèi)的主柱塞03靠液壓缸09回程，擠壓完成后成品經(jīng)位于機(jī)架底部的取料口013落入地坑。該立式金屬擠壓機(jī)存在以下問題：1.不能完成穿孔，需要配用額外的穿孔設(shè)備，集成性不足；2.只能完成正擠壓工藝；3.這種形式的擠壓機(jī)要求很深的地坑，或者把擠壓機(jī)的基礎(chǔ)提的很高，土建工程大；4.抗偏載能力弱，在擠壓異形件時導(dǎo)向精度不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出了一種多功能立式金屬擠壓機(jī)，該擠壓機(jī)功能齊全、設(shè)備集成性好、產(chǎn)品領(lǐng)域廣、土建成本較小。

本發(fā)明的技術(shù)方案在于：

一種多功能立式金屬擠壓機(jī)，包括主缸(1)、承載機(jī)架(2)、移動工作臺(3)、支撐座(4)和導(dǎo)向單元(5)；其中，承載機(jī)架包括四根對稱設(shè)置的垂直立柱梁(21)以及分別位于該垂直立柱梁兩端的上半圓梁(22)和下半圓梁(23)，上半圓梁上還設(shè)有取料口(29)；主缸靠近所述四根垂直立柱梁的下部設(shè)置，主缸包括主缸缸體和位于主缸缸體內(nèi)部的主缸柱塞(15)，主缸缸體通過位于垂直立柱梁四周的支撐座固定于地面，主缸柱塞帶動承載機(jī)架在豎直方向運動，并且通過導(dǎo)向單元(5)進(jìn)行導(dǎo)向；移動工作臺位于支撐座頂部，且在支撐座上水平移動。

所述主缸缸體為一由缸底(11)、缸蓋(12)、缸筒(13)和缸口支撐塊(14)固定連接組成的腔體結(jié)構(gòu)；其中，缸筒的上端與缸底固定連接，缸筒的下端與缸蓋連接后固定在缸口支撐塊上，缸底與缸口支撐快間用位于缸筒四周的拉桿(18)連接；在靠近所述主缸柱塞(15)下端外側(cè)固定兩個呈半圓環(huán)形的主缸卡環(huán)(16)，主缸卡環(huán)的下表面與下半圓梁(23)固定連接。

所述垂直立柱梁(21)、上半圓梁(22)和下半圓梁(23)的外表面采用預(yù)應(yīng)力鋼絲層(24)將三者纏繞成一個整體；在上半圓梁和下半圓梁上還分別設(shè)有用于裝載工模具的墊板。

所述承載機(jī)架(2)的上、下半圓梁的側(cè)面均設(shè)有減輕承載機(jī)架重量的凹陷；位于上半圓梁下表面的墊板(28)和上半圓梁中部設(shè)置的貫通孔共同組成出料口(29)；在下半圓梁上表面內(nèi)嵌外墊板(26)和內(nèi)墊板(27)，通過外墊板將主缸卡環(huán)(16)與下半圓梁固定。

所述支撐座(4)包含工作臺支撐塊(41)、側(cè)基礎(chǔ)支撐塊(42)和正基礎(chǔ)支撐塊(43)各兩塊；其中，工作臺支撐塊分別位于主缸缸底(11)兩側(cè)且處于側(cè)基礎(chǔ)支撐塊和移動工作臺(3)之間，與主缸缸底共同支撐移動工作臺；側(cè)基礎(chǔ)支撐塊和正基礎(chǔ)支撐塊對稱設(shè)置在承載機(jī)架垂直立柱梁(21)的四周，側(cè)基礎(chǔ)支撐塊和正基礎(chǔ)支撐塊的下表面均支撐于地面、上表面承托工作臺支撐塊和主缸缸底。

所述移動工作臺(3)上表面設(shè)有裝配擠壓筒或穿孔針的凹臺及螺栓孔，移動工作臺下表面和支撐座(4)上表面為滑動接觸；移動工作臺具有多工位，多工位之間通過移動工作臺的水平位移進(jìn)行切換。

所述導(dǎo)向單元(5)包括減小引起偏斜側(cè)推力的墊片組件(51)及限制偏斜位移的多個導(dǎo)向墊塊組(52)；所述墊片組件位于主缸柱塞(15)和下半圓梁(23)之間，且墊片組件的上表面與主缸柱塞的底端固定連接；所述導(dǎo)向墊塊組分別位于主缸缸底(11)和垂直立柱梁(21)之間、缸口支撐塊(14)和垂直立柱梁之間、以及支撐座(4)與垂直支撐梁之間。

所述墊片組件(51)包括凸墊片(51-1)和凹墊片(51-2)，凸墊片和凹墊片之間的接觸面為弧面；凹墊片表面設(shè)有相互貫通的凹槽。

所述導(dǎo)向墊塊組(52)由內(nèi)墊塊(52-1)、中墊塊(52-2)、外墊塊(52-3)組成，內(nèi)墊塊與中墊塊之間的接觸面為斜面，中墊塊與外墊塊的接觸面為弧面；通過內(nèi)墊塊頂端設(shè)置的螺栓孔將各導(dǎo)向墊塊固定在缸底和缸口支撐塊上。

本發(fā)明的特點和有益效果在于：

本發(fā)明可以在同一臺設(shè)備上實現(xiàn)多種擠壓工藝，經(jīng)過簡單的換模操作，完成長管正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓工藝。

本發(fā)明引入了具有多個工位的移動工作臺，在一臺設(shè)備對多個功能進(jìn)行了結(jié)合，可以在同一臺設(shè)備上完成穿孔制坯和擠壓工藝。

本發(fā)明采用新的機(jī)架運動結(jié)構(gòu)，主缸設(shè)置于機(jī)架下部，可以使用單主缸完成管、棒、杯-杯復(fù)合件等金屬制品的擠壓功能，使得液壓系統(tǒng)更為簡單，制品精度得到提升。

本發(fā)明采用的導(dǎo)向單元，具有較高的導(dǎo)向精度，減少了制品的偏心可能。

本發(fā)明在上半圓梁設(shè)有取料口，可以在擠壓機(jī)上部進(jìn)行取料，降低了土建成本，操作條件好。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有立式金屬擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1(a)為其側(cè)視圖，圖1(b)為其剖視圖；

圖2為本發(fā)明整體的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明主缸示意圖；

圖4為本發(fā)明主缸和墊片組件剖視圖；

圖5為本發(fā)明主缸卡環(huán)示意圖；

圖6為本發(fā)明的承載機(jī)架示意圖；

圖7為本發(fā)明承載機(jī)架剖視圖；

圖8為本發(fā)明支撐座及移動工作臺位置示意圖；

圖9為本發(fā)明導(dǎo)向墊塊組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例1的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例2的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明實施例3的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明詳細(xì)說明如下：

本發(fā)明提出了一種多功能立式金屬擠壓機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1至圖3所示，該擠壓機(jī)包括主缸1、承載機(jī)架2、移動工作臺3、支撐座4和導(dǎo)向單元5；其中，主缸的數(shù)量為一個，靠近承載機(jī)架2的下部，主缸缸體通過支撐座固定于地面，支撐座4以下的部分埋入地坑或者將支撐座通過立柱支撐于地面上，移動工作臺3位于擠壓機(jī)中部且位于支撐座4上方，主缸1與承載機(jī)架2間通過導(dǎo)向單元5進(jìn)行導(dǎo)向。所述承載機(jī)架2包括四根左右對稱的垂直立柱梁21、上半圓梁22和下半圓梁23，在所述上半圓梁、下半圓梁和垂直立柱梁外表面采用預(yù)應(yīng)力鋼絲層24將其纏繞成一個整體。此外，該擠壓機(jī)還包括墊板，分別裝于上半圓梁和下半圓梁，可以在上半圓梁的墊板上裝載必要的工模具。

主缸1的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示，包括缸底11、缸蓋12、缸筒13、缸口支撐塊14、主缸柱塞15和一對主缸卡環(huán)16；缸底11、缸蓋12、缸筒13和缸口支撐塊14間采用焊接和螺栓固定，組成缸體，為一腔體結(jié)構(gòu)；缸筒13外表外采用為其施加預(yù)應(yīng)力的鋼絲17纏繞；缸底11設(shè)有一圈深凹槽，缸筒13上端插入該凹槽中，凹槽外緣有坡口，與缸筒13外壁進(jìn)行焊接；缸筒13下端表面有一圈螺栓孔，與帶有螺栓的缸蓋12采用螺栓連接；缸口支撐塊14為一中間設(shè)有階梯圓柱孔的長方體塊，缸筒13下端插入階梯圓柱孔大孔內(nèi)，階梯孔臺階表面與缸筒下端端面接觸，缸蓋12插入階梯圓柱孔小孔內(nèi)；缸口支撐塊14與缸底11用位于缸筒13四周的四根拉桿18拉緊并用鎖緊螺母19予以鎖緊。主缸柱塞為由活塞桿和活塞組成的臺階形圓柱結(jié)構(gòu)，活塞位于活塞桿頂部，其直徑較活塞桿大、長度較活塞桿短；活塞外表面與缸筒13內(nèi)表面接觸，兩者間采用密封圈密封；活塞桿下端從缸蓋12中伸出，活塞桿外表面與缸蓋內(nèi)表面接觸處采用密封圈密封；活塞桿接近下端的外表面有一溝槽。主缸柱塞15與缸筒同心設(shè)置；主缸柱塞帶動承載機(jī)架在豎直方向運動。主缸卡環(huán)16的結(jié)構(gòu)如圖5所示，呈半圓環(huán)狀，在該半圓環(huán)外表面對稱設(shè)有耳部16-1，該耳部上設(shè)有螺栓孔16-2，兩個主缸卡環(huán)16拼成一個完整的環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩個主缸卡環(huán)耳部16-1對正，對齊，兩個主缸卡環(huán)通過螺栓連接，卡于活塞桿外，主缸卡環(huán)16內(nèi)表面與活塞桿接近下端的溝槽貼合；主缸卡環(huán)16下表面設(shè)有一圈螺釘沉頭孔16-3，通過該孔與下半圓梁23上表面通過螺釘連接。

承載機(jī)架2的結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示，包括四根對稱設(shè)置的垂直立柱梁21以及分別位于該立柱梁兩端的上半圓梁22和下半圓梁23；上半圓梁22和下半圓梁23均為半圓形梁，其弧形外表面上開有槽，以容納鋼絲層24，半圓形梁前后表面上有凹坑，在滿足受力要求的情況下可以減小該處壁厚，使得上半圓梁或下半圓梁內(nèi)各處的壁厚相近，有利半圓形梁的鑄造和承載機(jī)架整體的減重；上半圓梁22的下表面為平面，與立柱梁21上表面接觸，下半圓梁23的上表面為平面，與立柱梁21下表面接觸；立柱梁21外表面開有矩形槽,以容納鋼絲層24；上半圓梁22下表面通過螺栓裝有上墊板28，用于懸掛和裝配模具及模座；上墊板28中心有孔，上半圓梁22中部有貫通孔，兩者的孔為等直徑同心設(shè)置，組成擠壓機(jī)上部的出料口29；下半圓梁23上表面內(nèi)嵌外墊板26和內(nèi)墊板27，外墊板26和下半圓梁23之間采用定位鍵25進(jìn)行定位，外墊板26中心有通孔，內(nèi)墊板27呈圓形、其直徑大于外墊板中心通孔直徑，且位于外墊板下方，外墊板將內(nèi)墊板壓緊于下半圓梁上；外墊板26上設(shè)有一圈與主缸卡環(huán)端部表面螺釘沉頭孔16-3相對應(yīng)的螺紋孔，兩者的公稱直徑相同，通過螺釘固定外墊板和主缸卡環(huán)。

支撐座4采用鋼制成，其結(jié)構(gòu)如圖8所示，支撐座包含工作臺支撐塊41、側(cè)基礎(chǔ)支撐塊42、正基礎(chǔ)支撐塊43；工作臺支撐塊41共兩塊，分別位于主缸缸底11兩側(cè)，且處于側(cè)基礎(chǔ)支撐塊42和移動工作臺3之間；側(cè)基礎(chǔ)支撐塊42和正基礎(chǔ)支撐塊43各兩塊，對稱設(shè)置在承載機(jī)架垂直立柱梁21的四周，側(cè)基礎(chǔ)支撐塊42和正基礎(chǔ)支撐塊43的下表面均支撐于地面0、上表面承托工作臺支撐塊41和主缸缸底11，擠壓機(jī)本身的自重通過支撐座4傳遞到地面，支撐座下表面與地面有大的接觸面，起到分散壓力的作用。

移動工作臺3上表面留有可容納裝配擠壓筒或穿孔針(所述擠壓筒和穿孔針均為常規(guī)部件)的凹臺及螺栓孔，根據(jù)需要可以在其上裝配相應(yīng)的模具，裝配后的模具位于移動工作臺上方。移動工作臺的下表面與工作支撐塊的上表面為滑動接觸，通過位于工作臺支撐塊41上的導(dǎo)軌以及位于移動工作臺前后的推拉單元實現(xiàn)移動工作臺的水平滑動，由于移動工作臺3下表面支撐于支撐座4上，因此無需為移動工作臺配備懸掛結(jié)構(gòu)。移動工作臺具有多工位，工位數(shù)量可依據(jù)實際工藝需要確定，如可設(shè)置一個工位用于穿孔，另一個工位用于擠壓，多工位之間可以通過移動工作臺的水平移動進(jìn)行切換，所述推拉單元采用常規(guī)液壓缸或電機(jī)驅(qū)動實現(xiàn)。

導(dǎo)向單元5的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括減小引起偏斜側(cè)推力的墊片組件51和限制偏斜位移的多個導(dǎo)向墊塊組52，主缸柱塞通過該導(dǎo)向單元對承載機(jī)架進(jìn)行導(dǎo)向；墊片組件51位于主缸柱塞15底端和承載機(jī)架的下半圓梁23上表面之間，起到減小由偏載引起的柱塞和機(jī)架之間側(cè)推力的作用，墊片組件51包括凸墊片51-1和凹墊片51-2，兩者之間的接觸面為弧面，使得側(cè)推力大為減少，主缸柱塞在往復(fù)運動過程中仍然可以保持垂直；凸墊片51-1上表面設(shè)有圓周均布的螺栓孔，通過該孔和主缸柱塞15底端通過螺栓連接，凸墊片51-1中心設(shè)有臺階孔，該臺階孔與凹墊片51-2的中心孔通過一個具有臺階的球墊定位銷51-3進(jìn)行定位，該球墊定位銷大外徑一端在凸墊片51-1中心臺階孔內(nèi)，該球墊定位銷小外徑一端在凹墊片51-2中心孔內(nèi)，球墊定位銷中心設(shè)有孔，長螺柱穿過球墊定位銷51-3、凸墊片51-1與主缸柱塞底部中心的螺紋孔進(jìn)行配合；凹墊片51-2表面有相互貫通的凹槽，凹槽深度8-15mm，寬8-15mm，起到保存潤滑劑的效果。限制偏斜位移采用導(dǎo)向墊塊組52，導(dǎo)向墊塊組分別位于主缸缸底11和承載機(jī)架垂直立柱梁21之間、缸口支撐塊14和承載機(jī)架垂直立柱梁21之間、以及支撐座4和承載機(jī)架垂直立柱梁21之間，起到限制承載機(jī)架2偏斜位移的作用；導(dǎo)向墊塊組的結(jié)構(gòu)如圖9所示，由內(nèi)墊塊52-1、中墊塊52-2、外墊塊52-3組成，內(nèi)墊塊52-1與中墊塊52-2之間的接觸面為斜面，中墊塊52-2與外墊塊52-3的接觸面為弧面，內(nèi)墊塊52-1頂端設(shè)有螺栓孔，通過該螺栓孔將各導(dǎo)向墊塊組固定在缸底和缸口支撐塊上；內(nèi)墊塊在和中墊塊的接觸面上開有深度呈梯度的槽，中墊塊在和內(nèi)墊塊的接觸面上有鍵，槽和鍵為過盈配合，通過調(diào)節(jié)內(nèi)墊塊和中墊塊頂端的距離可以對導(dǎo)向墊塊組厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且可以防止導(dǎo)向墊塊組和承載機(jī)架中垂直立柱梁表面的不均勻接觸。

本擠壓機(jī)上部設(shè)置的取料口29，利用輔助的取料設(shè)備，如吊車等可以從本擠壓機(jī)頂部完成取料?；蛘撸?jīng)過擠壓的短金屬制品可以通過上半圓梁和移動工作臺之間的開口直接取出，兩種取料方式可以根據(jù)實際情況進(jìn)行自由選擇。

在實際工作中，主缸上腔壓力上升，由于主缸缸體被固定，因此主缸柱塞向下移動，帶動承載機(jī)架向下移動，機(jī)架上半圓梁裝配的模具隨之向下運動，坯料經(jīng)模具間隙被擠出。在回程時，主缸下腔壓力上升，主缸柱塞向上移動，完成回程。根據(jù)實際情況，主缸也可采用如圖1所示金屬擠壓機(jī)中所述的柱塞缸形式，由輔助的回程缸完成回程動作。

根據(jù)實際工藝需要，可以將擠壓筒和擠壓軸分別裝于上半圓梁墊板和移動工作臺上或相反或進(jìn)行組合。根據(jù)模具裝配情況，本發(fā)明可以完成正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓等工藝，并可以根據(jù)情況，對模具裝配進(jìn)行變更，在一臺壓機(jī)上完成上述工藝中的一種或多種。

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明擠壓機(jī)的裝配過程及工作原理說明如下：

實施例1：金屬管件的正擠壓工藝

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，參考圖10。一種可行的模具裝配方式如下：在上墊板28底部依次固定擠壓模座61、擠壓模套62和擠壓筒63，擠壓筒和擠壓模套之間相對位置通過鎖模缸或螺栓保持不變；擠壓軸64裝于移動工作臺3上，擠壓墊65通過鎖緊螺栓裝于擠壓軸64上，芯棒66插于擠壓軸64和擠壓墊65的中心，并與擠壓墊65同圓心設(shè)置。

在裝坯工序中，移動工作臺3移出，已經(jīng)完成穿孔工序的坯料套于芯棒66上，該穿孔工序可以在本擠壓機(jī)上完成，也可以選擇使用機(jī)加工方式完成。擠壓工序開始，承載機(jī)架2下移，帶動擠壓模座61、擠壓模套62、擠壓筒63下行，金屬從模具間隙中被擠出，從本擠壓機(jī)上部的取料口29出料。

實施例2：金屬棒材的反擠壓工藝。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，參考圖11。一種可行的模具裝配方式如下：將反擠壓模座67通過螺栓固定在上墊板28上,反擠壓軸68通過螺栓固定在反擠壓模座67上；擠壓筒63通過螺栓或其他可行的連接方式裝于移動工作臺3上。

在裝坯工序中，移動工作臺3移出，坯料置于擠壓筒63中。擠壓工序開始，承載機(jī)架2下移，帶動擠壓軸模座67、反擠壓軸68下行，坯料從擠壓筒63與反擠壓軸68的間隙中被擠出。承載機(jī)架2上行，反擠壓軸退出，擠壓筒63內(nèi)壁可有一斜度，使得金屬制品留在擠壓筒63中，移動工作臺3移出，完成后續(xù)的取料工作。

實施例3：金屬的制坯穿孔聯(lián)合擠壓工藝

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，參考圖12。一種可行的模具裝配方式如下：鐓粗桿69、穿孔針610以及擠壓墊65和芯棒66分別裝載于移動工作臺的三個工位上。擠壓筒63裝于擠壓模座61。擠壓模套62為抽拉式、且位于擠壓筒與擠壓模座之間，可根據(jù)工藝要求對擠壓模套進(jìn)行調(diào)整，對擠壓模套的移動，可采用常規(guī)技術(shù)。

首先將坯料置于鐓粗桿上，鐓粗桿處于工作工位(即位于承載機(jī)架下方的移動工作臺工位)，承載機(jī)架下移，帶動擠壓筒下行，此時擠壓模套為右位，即無孔部分對準(zhǔn)擠壓筒，坯料在擠壓筒中完成鐓粗。墩粗結(jié)束后，承載機(jī)架上行，帶動擠壓筒上行，此時由于擠壓筒的坡角及坯料與擠壓筒之間的作用力，坯料跟隨擠壓筒上行。其后，移動工作臺移動，穿孔針處于工作工位，承載機(jī)架下行，完成坯料的穿孔。最后，移動工作臺再次移動，擠壓墊和芯棒處于工作位，擠壓模套移動到左位，即有孔部分對準(zhǔn)擠壓筒，承載機(jī)架下行，完成對坯料的正擠壓。

本發(fā)明提到的三種實施實例，以及其他可行的實施實例，包括但不限于棒料、管材、杯-杯類擠壓件的擠壓和桿-桿類擠壓件的擠壓既可以作為單獨的實施方案在本發(fā)明中予以實現(xiàn)，也可以通過模具的調(diào)整，在一臺本發(fā)明設(shè)備中予以實現(xiàn)，多種工藝的組合實現(xiàn)也屬于本發(fā)明的實施實例。

實際利用本發(fā)明進(jìn)行金屬擠壓制品生產(chǎn)流程如下：準(zhǔn)備原料-原料開坯—原料除磷—移入多功能擠壓機(jī)進(jìn)行穿孔—切除壓余—切換擠壓機(jī)上的模具—按照實施例舉例的方式進(jìn)行擠壓—出料—冷卻—熱處理—機(jī)加工—探傷檢查—完成工藝。

本發(fā)明不限于參照附圖的上述實施例。熟悉該技術(shù)的人員可以進(jìn)行各種改變和修改而不偏離所附權(quán)利要求中規(guī)定的規(guī)范或精神。