用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，包括上模、下模以及與上模相連的上模驅(qū)動機構(gòu)，上模設(shè)有上模腔、上擠鍛組件以及與上模腔連通的第一擠鍛通道，下模設(shè)有用于與上模腔配合形成封閉型腔的下模腔，上擠鍛組件包括擠孔頭以及與上模驅(qū)動機構(gòu)相連的上擠鍛頭，擠孔頭沿擠鍛方向滑設(shè)于上擠鍛頭中，上擠鍛組件還包括可驅(qū)動擠孔頭伸出上擠鍛頭在坯料上擠孔、且在擠出孔后使擠孔頭縮入上擠鍛頭并與上擠鍛頭共同擠鍛坯料的擠孔驅(qū)動機構(gòu)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、能耗低、所需擠鍛力小、可降低擠鍛成型難度、提高成型工件內(nèi)部性能和質(zhì)量、成型可靠、合格率高等優(yōu)點。
【專利說明】用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬擠鍛成型【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于金屬塑性擠鍛成型的成型 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 金屬擠鍛成型技術(shù)是利用金屬塑性成形原理進行壓力加工的一種方法，將經(jīng)過預(yù) 處理的金屬坯料放入模具中，然后在金屬坯料上施加壓力使金屬坯料產(chǎn)生變形并充滿模具 型腔，從而獲得所需要的零件。金屬擠鍛成型技術(shù)是一種少切削或無切削加工的先進工藝 技術(shù)，有利于提高制品的質(zhì)量，可改善制品內(nèi)部微觀組織和性能，還具有節(jié)約材料、能耗低、 應(yīng)用范圍廣、生產(chǎn)靈活性大、工藝流程簡單和設(shè)備投資少的特點。
[0003] 目前，國內(nèi)外熱擠鍛成型技術(shù)和熱擠鍛成型裝備還存在很多技術(shù)問題，制約了該 技術(shù)的發(fā)展。
[0004] 現(xiàn)有擠鍛頭和主缸活塞桿的連接一般采用螺紋連接，在螺紋強度范圍內(nèi)，擠鍛頭 將液壓能量直接作用在工件坯料表面，從而使工件坯料變形。擠鍛頭與工件坯料接觸一次 擠鍛成型，由于受力面積較大，必須要有很大的壓力才能使工件坯料產(chǎn)生塑性變形，擠鍛難 度大、需要的擠鍛力也較大，這對液壓系統(tǒng)和模具的性能提出了更高的要求，設(shè)備成本和能 耗也大大提高；而如果采用多次形變成型，需要多臺設(shè)備的多次擠鍛才能滿足零部件的精 密度等要求，致使現(xiàn)有成型設(shè)備及能量供給系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備的體積龐大、投資大、成本高；另 夕卜，由于工件坯料經(jīng)一次性連續(xù)塑性變形達到所需要的形狀，在擠鍛過程中金屬內(nèi)部晶相 組織流動性大，這也會影響成型工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能，降低成型工件的質(zhì)量。
[0005] 此外，目前的金屬擠鍛成型設(shè)備均是采用開放式的擠鍛方式，即模具的型腔是由 擠鍛頭和開放式的模腔配合形成，坯料在完全成型前擠鍛頭與模腔之間處于未封閉狀態(tài)， 在擠鍛的過程中，坯料容易產(chǎn)生彎曲變形，導(dǎo)致不能完全進入模腔，進而產(chǎn)生次品，這還會 降低模具的使用壽命，甚至?xí)p壞模具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、 成本低廉、能耗低、所需擠鍛力小、可降低擠鍛成型難度、提高成型工件內(nèi)部性能和質(zhì)量、成 型可靠、合格率高的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，包括上模、下模以及與上模相連的上模驅(qū)動 機構(gòu)，所述上模設(shè)有上模腔、上擠鍛組件以及與上模腔連通的第一擠鍛通道，所述下模設(shè)有 用于與所述上模腔配合形成封閉型腔的下模腔，所述上擠鍛組件包括擠孔頭以及與上模驅(qū) 動機構(gòu)相連的上擠鍛頭，所述擠孔頭沿擠鍛方向滑設(shè)于所述上擠鍛頭中，所述上擠鍛組件 還包括可驅(qū)動擠孔頭伸出上擠鍛頭在坯料上擠孔、且在擠出孔后使擠孔頭縮入上擠鍛頭并 與上擠鍛頭共同擠鍛坯料的擠孔驅(qū)動機構(gòu)。
[0008] 作為本發(fā)明的進一步改進： 所述擠孔驅(qū)動機構(gòu)與上模驅(qū)動機構(gòu)相連并依靠上模驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動力使擠孔頭擠孔。
[0009] 所述擠孔驅(qū)動機構(gòu)包括與所述上模驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動端相連的單向油缸，所述單向 油缸的進油口設(shè)有在單向油缸內(nèi)油壓達到設(shè)定值時進行卸荷的控制閥組。
[0010] 所述控制閥組包括由電接點壓力表控制通斷的通斷閥。
[0011] 所述上模驅(qū)動機構(gòu)包括上伸縮油缸，所述單向油缸的缸體一體形成在所述上伸縮 油缸的伸縮桿上。
[0012] 所述單向油缸的進油口還連接有被動式超壓卸荷閥，所述被動式超壓卸荷閥包括 閥體以及滑設(shè)于所述閥體中的閥芯，所述閥芯沿軸向依次設(shè)有第一液壓驅(qū)動部、第二液壓 驅(qū)動部和第三液壓驅(qū)動部，所述閥體上設(shè)有與液壓系統(tǒng)的低壓油路連通并驅(qū)動第一液壓驅(qū) 動部的第一壓力油腔、與單向油缸的進油口連通并驅(qū)動第二液壓驅(qū)動部的第二壓力油腔以 及與液壓系統(tǒng)的低壓油路連通并驅(qū)動第三液壓驅(qū)動部的第三壓力油腔，所述第二液壓驅(qū)動 部和第三液壓驅(qū)動部的驅(qū)動方向為同向并且與第一液壓驅(qū)動部的驅(qū)動方向相反，所述第一 液壓驅(qū)動部的油壓作用面積大于所述第二液壓驅(qū)動部的油壓作用面積加上所述第三液壓 驅(qū)動部的油壓作用面積之和，所述閥芯通過滑動使所述單向油缸的進油口與液壓系統(tǒng)的低 壓油路連通或斷開。
[0013] 所述下模還設(shè)有下擠鍛機構(gòu)以及與所述下模腔連通的第二擠鍛通道，所述下擠鍛 機構(gòu)包括下擠鍛頭，所述下擠鍛頭滑設(shè)于所述第二擠鍛通道中。
[0014] 所述上模包括上模座、上應(yīng)力圈、上動板和上模芯，所述上模座與上模驅(qū)動機構(gòu)剛 性連接，所述上模芯通過上應(yīng)力圈安裝于上動板上，所述上模腔和第一擠鍛通道設(shè)于所述 上模芯上；所述下模包括下模座、下應(yīng)力圈、下動板和下模芯，所述下模芯通過下應(yīng)力圈安 裝于下動板上，所述下模腔和第二擠鍛通道設(shè)于所述下模芯上；所述第二擠鍛通道和第一 擠鍛通道沿合模方向同軸布置，所述上模腔和下模腔配合形成的封閉型腔沿擠鍛方向的長 度為200?850mm。
[0015] 所述上動板通過第二緩沖導(dǎo)向組件與上模座相連并可相對于上模座往復(fù)滑動，所 述下動板通過第一緩沖導(dǎo)向組件與下模座相連并可相對于下模座往復(fù)滑動。
[0016] 所述成型裝置還包括用于驅(qū)動下擠鍛頭頂出坯料的出料驅(qū)動組件，所述出料驅(qū)動 組件包括滑設(shè)于下模座上的下滑塊以及裝設(shè)于下模座上的下伸縮油缸，所述下模座上設(shè)有 用于支承所述下滑塊的支承板，所述下擠鍛頭固設(shè)于所述下滑塊上，所述下伸縮油缸與所 述下滑塊相連并可驅(qū)動下滑塊帶著下擠鍛頭滑動伸入所述下模腔。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置， 擠鍛坯料成型時，將坯料上料后，由上模和下模合模形成包裹坯料的封閉型腔，上擠鍛組件 從第一擠鍛通道伸入對封閉型腔內(nèi)的坯料實施擠鍛，擠孔頭在擠孔驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下先在 坯料上擠孔，使坯料完成一次塑性變形，當(dāng)擠孔到一定深度時，使擠孔頭縮入至與擠鍛頭 的擠鍛端面平齊，再使擠鍛頭和擠孔頭同步動作即可將坯料擠鍛成型。該成型裝置按照擠 孔、避讓、擠鍛的過程擠鍛坯料，先在坯料上擠孔使坯料完成一定量的變形，再擠鍛整個坯 料使坯料變形充滿整個型腔并回填將擠出的孔也充滿，使坯料分兩次塑性變形得到成型工 件，一方面，改變了擠鍛變形過程，坯料每次變形所需的擠鍛力較小，降低了擠鍛難度，降低 了對設(shè)備的性能要求；另一方面，擠出的孔起到分流材料的作用，可改善金屬的流動狀態(tài)和 坯料的充填性，提高了成型工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能；再者，擠孔頭由擠孔驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動滑動伸 縮，其還可用于將成型后的工件頂出，實現(xiàn)了擠孔和出料的一體化。同時，采用封閉型腔包 裹坯料進行擠鍛，避免了開放式擠鍛容易導(dǎo)致坯料不能完全進入模腔的問題，提高了合格 率，保障了模具的使用壽命。該成型裝置的結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低、動作穩(wěn)定可靠、能耗低、 工作效率高、對設(shè)備零部件的要求和動力系統(tǒng)的要求也低，大大降低了擠鍛成型的難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為圖1中A處放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置中上擠鍛組件的剖視結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0021] 圖4為本發(fā)明用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置中被動式超壓卸荷閥的剖視結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0022] 圖5為本發(fā)明用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置中被動式超壓卸荷閥的閥芯的 剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖例說明： 1、上模；11、上模腔；12、第一擠鍛通道；13、上模座；14、上應(yīng)力圈；15、上動板；16、上 模芯；17、第二緩沖導(dǎo)向組件；2、下模；21、下模腔；22、第二擠鍛通道；23、下模座；24、下應(yīng) 力圈；25、下動板；26、下模芯；27、第一緩沖導(dǎo)向組件；3、上模驅(qū)動機構(gòu)；4、擠孔驅(qū)動機構(gòu)； 41、單向油缸；42、控制閥組；5、上擠鍛頭；6、被動式超壓卸荷閥；61、閥體；611、第一壓力油 腔；612、第二壓力油腔；613、第三壓力油腔；614、通斷口；62、閥芯；621、第一液壓驅(qū)動部； 622、第二液壓驅(qū)動部；623、第三液壓驅(qū)動部；63、彈性元件；64、排油通道；7、下擠鍛頭；8、 出料驅(qū)動組件；81、下滑塊；82、下伸縮油缸；83、支承板；9、擠孔頭。

【具體實施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0025] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，包括上模1、下模2 以及與上模1相連的上模驅(qū)動機構(gòu)3,上模1包括上模座13、上應(yīng)力圈14、上動板15和上模 芯16,上模座13與上模驅(qū)動機構(gòu)3剛性連接，上模芯16通過上應(yīng)力圈14安裝于上動板15 上，上動板15通過第二緩沖導(dǎo)向組件17與上模座13相連，上模座13與上模驅(qū)動機構(gòu)3相 連，上模芯16上設(shè)有上模腔11和第一擠鍛通道12。第二緩沖導(dǎo)向組件17包括導(dǎo)向桿和伸 縮彈簧，導(dǎo)向桿的一端固定于上動板15上，另一端穿過上模座13上的導(dǎo)向孔中，伸縮彈簧 裝設(shè)于上模座13和上動板15之間，可以壓迫上動板15使其克服伸縮彈簧的彈性力向上模 座13運動。上模1還設(shè)有上擠鍛組件，上擠鍛組件包括擠孔頭9、擠孔驅(qū)動機構(gòu)4以及上擠 鍛頭5,上擠鍛頭5與上模驅(qū)動機構(gòu)3相連并由上模驅(qū)動機構(gòu)3驅(qū)動，擠孔頭9沿擠鍛方向 滑設(shè)于上擠鍛頭5中，擠孔驅(qū)動機構(gòu)4與擠孔頭9相連，可驅(qū)動擠孔頭9伸出上擠鍛頭5在 坯料上擠孔、且在擠出孔后使擠孔頭9縮入上擠鍛頭5并與上擠鍛頭5共同擠鍛坯料。下 模2設(shè)有用于與上模腔11配合形成封閉型腔的下模腔21，該封閉型腔的沿擠鍛方向的長度 尺寸范圍可以為200?850_。
[0026] 擠鍛坯料成型時，將坯料上料后，上模1和下模2合模形成包裹坯料的封閉型腔， 上擠鍛組件從第一擠鍛通道12伸入對封閉型腔內(nèi)的坯料實施擠鍛，在擠孔驅(qū)動機構(gòu)4的驅(qū) 動下擠孔頭9先在坯料上擠孔，使坯料完成一次塑性變形，當(dāng)擠孔到一定深度時，使擠孔頭 9縮入至與上擠鍛頭5的擠鍛端面平齊，再使上擠鍛頭5和擠孔頭9同步動作擠鍛坯料成 型。
[0027] 該成型裝置按照擠孔、避讓、擠鍛的過程擠鍛坯料，先在坯料上擠孔使坯料完成一 定量的變形，再擠鍛整個坯料使坯料變形充滿整個型腔并回填將擠出的孔也充滿，使坯料 分兩次塑性變形得到成型工件，一方面，改變了擠鍛變形過程，坯料每次變形所需的擠鍛力 較小，降低了擠鍛難度，對設(shè)備的性能要求也降低；另一方面，擠出的孔起到分流材料的作 用，可改善金屬的流動狀態(tài)和坯料的充填性，提高了成型工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能；再者，擠孔 頭9由擠孔驅(qū)動機構(gòu)4驅(qū)動滑動伸縮，其還可用于將成型后的工件頂出，實現(xiàn)了擠孔和出料 的一體化。同時，采用封閉型腔包裹坯料進行擠鍛，避免了開放式擠鍛容易導(dǎo)致坯料不能完 全進入模腔的問題，提高了合格率，保障了模具的使用壽命。該成型裝置的結(jié)構(gòu)簡單緊湊、 成本低、動作穩(wěn)定可靠、能耗低、工作效率高、對設(shè)備零部件的要求和動力系統(tǒng)的要求也低， 大大降低了擠鍛成型的難度。
[0028] 本實施例中，擠孔驅(qū)動機構(gòu)4連接在上模驅(qū)動機構(gòu)3的驅(qū)動端上，上模驅(qū)動機構(gòu)3 工作時驅(qū)動上擠鍛頭5和擠孔驅(qū)動機構(gòu)4同步運動，擠孔驅(qū)動機構(gòu)4為依靠擠上模驅(qū)動機 構(gòu)3的驅(qū)動力使擠孔頭9擠孔的被動式驅(qū)動機構(gòu)，即擠孔驅(qū)動機構(gòu)4可驅(qū)動擠孔頭9伸出 上擠鍛頭5的擠鍛端面并保持擠孔頭9處在伸出狀態(tài)，也可使擠孔頭9縮入上擠鍛頭5中， 但在擠孔時，擠孔驅(qū)動機構(gòu)4不提供主動驅(qū)動力，其由上模驅(qū)動機構(gòu)3驅(qū)動向擠鍛坯料的方 向運動，進而帶著擠孔頭9在坯料上擠孔。
[0029] 上述被動式驅(qū)動機構(gòu)具體包括與上模驅(qū)動機構(gòu)3的驅(qū)動端相連的單向油缸41，單 向油缸41的進油口設(shè)有當(dāng)單向油缸41內(nèi)油壓達到設(shè)定值時進行卸荷的控制閥組42。控制 閥組42為由電接點壓力表控制通斷的通斷閥，例如，采用電接點壓力表、電磁閥及插裝閥 的組合，由電接點壓力表檢測壓力，再通過電磁閥控制插裝閥通斷。打開通斷閥可以將壓力 油注入單向油缸41內(nèi)，單向油缸41的伸縮桿伸出使擠孔頭9伸出上擠鍛頭5的擠鍛端面， 再關(guān)閉通斷閥可使單向油缸41的伸縮桿保持伸出狀態(tài)，進而擠孔頭9也保持伸出上擠鍛頭 5的擠鍛端面的狀態(tài)，電接點壓力表可檢測單向油缸41的壓力油腔內(nèi)的油壓，再根據(jù)該油 壓是否達到其設(shè)定的壓力值來相應(yīng)控制通斷閥的通斷。擠孔時單向油缸41內(nèi)的油壓會因 坯料反作用力的增大而升高，當(dāng)達到電接點壓力表設(shè)定的壓力值后，電接點壓力表控制通 斷閥打開對單向油缸41進行卸荷，從而使擠孔頭9可以在擠鍛反作用力下縮入上擠鍛頭5 中。由于擠孔頭9在坯料上擠孔越深，坯料對擠孔頭9的反作用力越大，單向油缸41的壓 力油腔內(nèi)的油壓也越高，因此單向油缸41的壓力油腔內(nèi)的油壓值也反應(yīng)了擠孔頭9擠入坯 料的位置，根據(jù)需要擠孔的深度，相應(yīng)設(shè)置電接點壓力表控制通斷閥打開的壓力值即可。該 種驅(qū)動結(jié)構(gòu)只需采用一套驅(qū)動機構(gòu)，通過一次動作即可完成擠孔、避讓和擠鍛成型，不需要 增加動力件和輔助的控制裝置，也不會增加動力系統(tǒng)的負擔(dān)，進一步降低了能耗，提高了工 作效率高，節(jié)省了設(shè)備成本。
[0030] 本實施例中，上模驅(qū)動機構(gòu)3為上伸縮油缸，單向油缸41的缸體一體形成在上伸 縮油缸的伸縮桿上。即在伸縮油缸的伸縮桿上開設(shè)腔體和進油口，然后在該腔體內(nèi)設(shè)置相 配合的活塞后形成單向油缸41，這樣設(shè)置可以降低成本，提高驅(qū)動機構(gòu)的剛性和結(jié)構(gòu)緊湊 性。
[0031] 前述的上伸縮油缸包括主油缸和增壓油缸，增壓油缸的活塞的橫截面積大于主油 缸的活塞的橫截面積，主油缸的無桿腔內(nèi)設(shè)有相配合的增壓活塞，增壓油缸的活塞桿與增 壓活塞相連。成型裝置的一次擠鍛行程具有三個擠鍛過程，第一個擠鍛過程是擠孔頭9和 下擠鍛頭7將坯料擠進封閉的型腔，并在坯料上打孔。當(dāng)坯料上端的抗變力大于單向油缸 41的靜壓力時，單向油缸41卸荷，擠孔頭9隨坯料的形變而回程，同時主油缸的作用力通 過上擠鍛頭5連續(xù)對坯料做工迫使坯料形變，這是第二個擠鍛過程，在此過程中，擠孔頭9 的回程空間起到分流材料的作用，改善了材料的流動狀態(tài)，從而降低載荷，改善坯料的填充 性。當(dāng)坯料總抗變力大于主油缸作用力時，將主油缸無桿腔中的油封閉在腔體中，此時的整 個腔體的油可以看作是不可壓縮的缸體，打開增壓油缸的進油口進油，增壓油缸工作，增壓 油缸的作用力通過剛性油體傳遞到主油缸的活塞上，再傳遞到擠鍛端面，迫使坯料繼續(xù)發(fā) 生形變，并充滿型腔，從而獲得輪廓分明的產(chǎn)品零件，這是第三個擠鍛過程。這三個擠鍛過 程充分改善了坯料流動方式，降低了流動載荷，從而進一步減小了擠鍛設(shè)備的負荷，減少了 擠鍛工序和擠鍛設(shè)備的數(shù)量，降低了成本，也節(jié)省了能源。
[0032] 本實施例中，單向油缸41的進油口還連接有被動式超壓卸荷閥6,被動式超壓卸 荷閥6的卸荷壓力大于電接點壓力表設(shè)定的壓力值，當(dāng)控制閥組42出現(xiàn)故障時，被動式超 壓卸荷閥6可在單向油缸41內(nèi)的油壓達到其設(shè)定值后進行卸壓，避免因壓力過高而損壞單 向油缸41及其他液壓元件，也保障了工作人員的安全，尤其是在金屬塑性擠鍛設(shè)備中，因 其液壓系統(tǒng)的油壓達到了幾十兆帕甚至更高，如果高壓油噴出極容易造成人員傷亡。
[0033] 如圖4和圖5所示，被動式超壓卸荷閥6包括閥芯62和閥體61，閥芯62滑設(shè)于閥 體61中，閥芯62為回轉(zhuǎn)體，閥體61上與閥芯62配合的內(nèi)腔為圓柱腔體。閥芯62沿軸向 依次設(shè)有第一液壓驅(qū)動部621、第二液壓驅(qū)動部622和第三液壓驅(qū)動部623,閥體61上設(shè)有 第一壓力油腔611、第二壓力油腔612和第三壓力油腔613,其中，第一壓力油腔611與液壓 系統(tǒng)的低壓油路(例如，從油泵或液壓站輸出的主工作油路)連通，第一壓力油腔611與第一 液壓驅(qū)動部621配合驅(qū)動閥芯62滑動，第二壓力油腔612與單向油缸41的進油口連通，第 二壓力油腔612與第二液壓驅(qū)動部622配合驅(qū)動閥芯62滑動，第三壓力油腔613與液壓系 統(tǒng)的低壓油路連通，第三壓力油腔613與第三液壓驅(qū)動部623配合驅(qū)動第三液壓驅(qū)動部623 驅(qū)動閥芯62滑動。第二壓力油腔612和第三壓力油腔613的驅(qū)動方向為同向，并且與第一 壓力油腔611的驅(qū)動方向相反，且第一液壓驅(qū)動部621的液壓驅(qū)動面積大于第二液壓驅(qū)動 部622的液壓驅(qū)動面積加上第三液壓驅(qū)動部623的液壓驅(qū)動面積之和。閥芯62根據(jù)第一 液壓驅(qū)動部621、第二液壓驅(qū)動部622和第三液壓驅(qū)動部623所受的驅(qū)動力情況相應(yīng)滑動， 閥芯62通過滑動使單向油缸41的進油口與液壓系統(tǒng)的低壓油路連通或斷開。上述油壓作 用面積是指各壓力油腔驅(qū)動相應(yīng)液壓驅(qū)動部的實際驅(qū)動面積。
[0034] 本實施例中，第三壓力油腔613設(shè)有可使單向油缸41的進油口與液壓系統(tǒng)的低壓 油路連通的通斷口 614,第三液壓驅(qū)動部623的端部隨閥芯62滑動使通斷口 614開啟或關(guān) 閉。具體是，通斷口 614位于第三壓力油腔613和第二壓力油腔612之間，第三液壓驅(qū)動部 623的端部和通斷口 614均設(shè)有圓錐面，閥芯62滑動時，可使第三液壓驅(qū)動部623的端部的 圓錐面與通斷口 614的圓錐面貼合形成一個環(huán)形封閉面，將通斷口 614關(guān)閉，或者使第三液 壓驅(qū)動部623的端部遠離通斷口 614,將通斷口 614開啟。當(dāng)?shù)谝灰簤候?qū)動部621所受的驅(qū) 動力大于第二液壓驅(qū)動部622所受的驅(qū)動力和第三液壓驅(qū)動部623所受的驅(qū)動力之和時， 閥芯62向關(guān)閉通斷口 614的方向滑動，使第三液壓驅(qū)動部623的端面與通斷口 614貼合將 通斷口 614關(guān)閉，第二壓力油腔612和第三壓力油腔613不連通；當(dāng)?shù)谝灰簤候?qū)動部621所 受的驅(qū)動力小于第二液壓驅(qū)動部622所受的驅(qū)動力和第三液壓驅(qū)動部623所受的驅(qū)動力之 和時，閥芯62向打開通斷口 614的方向滑動，第三液壓驅(qū)動部623的端面與通斷口 614脫 離，通斷口 614將第二壓力油腔612和第三壓力油腔613連通，此時，被動式超壓卸荷閥6 進行卸荷，單向油缸41的高壓油通過第二壓力油腔612排放到第三壓力油腔613中，也即 排放到液壓系統(tǒng)的低壓油路中。
[0035] 本實施例中，閥體61與閥芯62之間設(shè)有彈性元件63,彈性元件63為伸縮彈簧，該 伸縮彈簧壓設(shè)在第一壓力油腔611的內(nèi)壁和閥芯62之間，在第一壓力油腔611、第二壓力油 腔612和第三壓力油腔613不通入壓力油的情況下，伸縮彈簧彈性壓緊閥芯62,使閥芯62 處在關(guān)閉通斷口 614的位置。
[0036] 本實施例中，閥芯62包括滑設(shè)于閥體61中的滑桿部，滑桿部的一端形成第三液壓 驅(qū)動部623,滑桿部的中部設(shè)置環(huán)形凸臺形成第二液壓驅(qū)動部622,第一液壓驅(qū)動部621和 滑桿部為分體結(jié)構(gòu)，第一液壓驅(qū)動部621裝設(shè)于第一壓力油腔611中，第一液壓驅(qū)動部621 直接與滑桿部的另一端相抵。第一壓力油腔611和第三壓力油腔613分別位于閥芯62的 兩端，第二壓力油腔612位于閥芯62的中部。
[0037] 本實施例中，閥體61上還設(shè)有排油通道64,排油通道64連通閥體61與滑桿部配 合的內(nèi)腔，且排油通道64設(shè)于靠近第一壓力油腔611的位置處。該排油通道64可將從第二 壓力油腔612滲向第一壓力油腔611的高壓油排出，進行卸壓，避免影響第一壓力油腔611 內(nèi)的壓力，保證了工作的可靠性和準確性。
[0038] 被動式超壓卸荷閥6的工作原理： 使第一壓力油腔611和第三壓力油腔613與液壓系統(tǒng)的壓力油路相連，第二壓力油腔 612與單向油缸41的進油口連接。如圖5所示，第一液壓驅(qū)動部621的油壓作用面積為Sp 第二液壓驅(qū)動部622的油壓作用面積為（S 2 - S3)，第三液壓驅(qū)動部623的油壓作用面積為 S3。假設(shè)系統(tǒng)壓力油路的油壓為Pi，單向油缸41的工作油壓為P 2，不考慮第三液壓驅(qū)動部 623與凸臺的貼合面積以及彈性元件63的彈性壓緊力。
[0039] 被動式超壓卸荷閥6的關(guān)閥力為P&，開閥力為P2 (S2 - S3) + P&，要使閥芯62 打開，就須使ΡΑ<Ρ2 (S2 - S3)+ Ρ#3，由于第一液壓驅(qū)動部621的油壓作用面積大于第 二液壓驅(qū)動部622的油壓作用面積加上第三液壓驅(qū)動部623的油壓作用面積之和，也即Si >(S 2 - S3)+ S3,因此，只有在己> Pi的情況下才能使P& < P2 (S2 - S3)+ Ρ#3。這樣， 被動式超壓卸荷閥6可使單向油缸41具有比系統(tǒng)壓力油路的油壓更高的工作油壓，當(dāng)單向 油缸41的工作油壓Ρ 2達到足夠高，使Pji <P2 (S2 - S3)+ PiS3時，才會驅(qū)動閥芯62打開 進行卸荷。單向油缸41背壓的大小由Sp S2、S3的大小決定，但在設(shè)計制作時，可只改變Si 的大小，這也是將閥芯62的第一液壓驅(qū)動部621制成分離的滑動件的目的，便于制作具有 不同背壓的被動式超壓卸荷閥6。
[0040] 上述被動式超壓卸荷閥6采用三個壓力油腔與三個液壓驅(qū)動部配合驅(qū)動閥芯62 滑動來控制卸荷，通過合理設(shè)置各液壓驅(qū)動部的液壓驅(qū)動面積可控制卸荷的壓力，也即控 制單向油缸41的最高工作壓力，既可保證單向油缸41具有比液壓系統(tǒng)的低壓油路更高的 工作壓力，又可在單向油缸41的高壓油路超壓時，通過驅(qū)動閥芯62滑動進行卸荷；同時，其 卸荷是將高壓油路的高壓油排放到低壓油路中，使高壓油能得到重復(fù)利用，降低了系統(tǒng)供 能的要求，達到了節(jié)能環(huán)保的目的，也降低了生產(chǎn)成本；其通過液壓驅(qū)動的機械式結(jié)構(gòu)實現(xiàn) 開啟和關(guān)閉動作，不會出現(xiàn)不動作或者動作失誤的情況，保證了工作的可靠性。該被動式超 壓卸荷閥6可直接安裝應(yīng)用到需要將高壓油路的高壓油卸荷到低壓油路的液壓系統(tǒng)中，只 需將各壓力油腔直接與液壓系統(tǒng)中的壓力油相連，不需要設(shè)置其他輔助的液壓元件和電氣 元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制作、動作靈敏、使用安全可靠、控制方便等優(yōu)點。上述由電接點 壓力表控制的通斷閥和閥體61設(shè)在同一閥塊上，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，并節(jié)省了制作成本。
[0041] 當(dāng)然，在其他實施例中，擠孔驅(qū)動機構(gòu)4也可以是其他形式的被動式驅(qū)動機構(gòu)。例 如，單向油缸41與鎖緊銷的組合，先通過單向油缸41驅(qū)動擠孔頭9伸出上擠鍛頭5,由鎖 緊銷鎖止擠孔頭9使其保持伸出上擠鍛頭5的擠鍛端面的狀態(tài)，擠孔后再解除鎖緊銷的鎖 止作用，使擠孔頭9可以在擠鍛反作用力下縮入上擠鍛頭5中?；蛘咧亓c鎖緊銷的組 合，由重力件拉動擠孔頭9伸出上擠鍛頭5,由鎖緊銷鎖止擠孔頭9使其保持伸出上擠鍛頭 5的擠鍛端面的狀態(tài)，擠孔后再解除鎖緊銷的鎖止作用，使擠孔頭9可以在擠鍛反作用力下 縮入上擠鍛頭5中。
[0042] 本實施例中，上模驅(qū)動機構(gòu)3的驅(qū)動端與上模座13固接，上模座13上設(shè)有臺階 孔，上擠鍛頭5固定裝設(shè)于臺階孔中。上擠鍛頭5的中部設(shè)有沿擠鍛方向貫穿的通孔，通孔 的一端設(shè)有導(dǎo)向孔，擠孔頭9滑設(shè)于通孔中，同時在擠孔頭9的端部設(shè)有與導(dǎo)向孔滑動配合 的滑塊，通過滑塊與導(dǎo)向孔的配合，使擠孔頭9的工作穩(wěn)定性更好。單向油缸41的伸縮桿 穿過上模座13上的通孔與滑塊固定連接，單向油缸41的伸縮桿運動到與缸體內(nèi)腔上壁相 抵的上極限位置時，擠孔頭9的擠鍛端面也正好與上擠鍛頭5的擠鍛端面平齊。
[0043] 本實施例中，下模2包括下模座23、下應(yīng)力圈24、下動板25和下模芯26,下模芯 26通過下應(yīng)力圈24安裝于下動板25上，下動板25通過第一緩沖導(dǎo)向組件27與下模座23 相連，下模芯26上設(shè)有下模腔21以及與下模腔21連通的第二擠鍛通道22,該第二擠鍛通 道22與第一擠鍛通道12沿合模方向同軸布置。第一緩沖導(dǎo)向組件27包括導(dǎo)向桿和伸縮 彈簧，導(dǎo)向桿的一端固定于下動板25上，另一端穿過下模座23上的導(dǎo)向孔中，伸縮彈簧裝 設(shè)于下模座23和下動板25之間，壓迫下動板25可使其克服伸縮彈簧的彈性力向下模座23 運動。
[0044] 下模2還設(shè)有下擠鍛機構(gòu)，下擠鍛機構(gòu)包括下擠鍛頭7,下擠鍛頭7的截面與上擠 鍛頭5的截面大小一致，下擠鍛頭7通過一出料驅(qū)動組件8裝設(shè)于下模座23上。出料驅(qū)動 組件8包括下滑塊81和裝設(shè)于下模座23上的下伸縮油缸82,下滑塊81滑設(shè)于下模座23 中，同時在下模座23上設(shè)有支承板83,該支承板83起支承下滑塊81的作用。下伸縮油缸 82通過連桿與下滑塊81相連，其可驅(qū)動下滑塊81沿合模方向往復(fù)滑動，下擠鍛頭7固設(shè)于 下滑塊81上隨下滑塊81同步運動。正常情況下，下滑塊81支撐在支承板83上，下擠鍛頭 7相對下模座23保持固定不動，在合模進行擠鍛時，下模芯26隨下動板25向下運動，使下 擠鍛頭7沿第二擠鍛通道22伸入型腔，進而下擠鍛頭7與上擠鍛頭5配合對坯料實施雙向 擠壓。開模后，下模芯26隨下動板25復(fù)位，再通過下伸縮油缸82驅(qū)動下滑塊81滑動，使 下擠鍛頭7伸出第二擠鍛通道22將擠鍛成型后的工件頂出。這樣，下擠鍛頭7同時具備擠 鍛和出料的作用，下擠鍛頭7擠鍛時，第二擠鍛通道22可保護下擠鍛頭7不被折斷，并且下 擠鍛頭7和相關(guān)驅(qū)動機構(gòu)都位于下模2內(nèi)，減小了空間尺寸，使模具的整體結(jié)構(gòu)更加簡單緊 湊，也降低了制作成本。
[0045] 本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，與現(xiàn)有技術(shù)中油壓擠壓設(shè)備相比，結(jié)構(gòu)的強度 和剛性大大提高，例如其上模座13與主油缸是連續(xù)性剛體，且上模座13的長度和寬度均縮 小，從而降低了上模座13的橈度，提高上模座13的剛度，因此，本發(fā)明在保證性能的前提下 有效減輕了主機的總重量。
[0046] 該成型裝置尤其適用于金屬的熱擠鍛成型，能夠擠鍛形面復(fù)雜的零件，如盤形正 齒輪、雙凸通孔正齒輪、齒輪軸、階梯軸、通孔圓環(huán)、各種法蘭、大規(guī)格緊固件和各種回旋體 零件等。采用本發(fā)明對上述產(chǎn)品加工時，前述三個擠鍛過程充分改善了其坯料流動方式，降 低了流動載荷，改善了制品內(nèi)部微觀組織和性能。而且，加工不同零件時，只需要更換模芯、 上擠鍛頭5、下擠鍛頭7和擠孔頭9,而無需更換模具及自動機械手等其他輔助系統(tǒng)，本發(fā)明 的出料系統(tǒng)可以適應(yīng)以上不同產(chǎn)品的出料需要，從而實現(xiàn)了同一臺設(shè)備加工不同擠鍛成型 對象的效果，使小批量、多品種的零件也可采用擠鍛方式進行生產(chǎn)。本發(fā)明的擠鍛長度尺寸 范圍可達200?850_，解決了現(xiàn)有擠鍛機擠鍛長度沒有通用性，需要由不同設(shè)備完成的缺 陷。
[0047] 本發(fā)明在勢壓站能夠提供每秒上千萬牛米的輸出功能的前提下，擠鍛組件可達到 每秒0. 3?0. 5米運動速度，坯料擠鍛過程可在0. 2?0. 3秒鐘內(nèi)完成，迫使坯料產(chǎn)生高速 的幾何形變，充滿型腔，獲得具有所需幾何形狀、尺寸及機械性能的產(chǎn)品零件。同時，由于本 發(fā)明的坯料擠壓過程在0. 2?0. 3秒鐘內(nèi)完成，大大減少了坯料和模具的熱傳導(dǎo)時間。坯 料一般在1000?1200°C開始被擠壓，而模具表面溫升在500°C以下，封閉型腔表面壓力不 超過200Mpa，因此，本發(fā)明大大降低了對模具的材料選用的要求，如40cr材質(zhì)即可滿足要 求，上擠鍛頭5、下擠鍛頭7和擠孔頭9的材料采用一般熱模具材料即可，大大降低了模具費 用。
[0048] 本實施例的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置在擠鍛成型時，其工作過程如下： 上模驅(qū)動機構(gòu)3驅(qū)使上模1遠離下模2,模具處于開模狀態(tài)；此時下伸縮油缸82不動 作，使下滑塊81支承于支承板83上；先控制通斷閥打開，向單向油缸41內(nèi)注入壓力油，單 向油缸41的伸縮桿伸出使擠孔頭9伸出上擠鍛頭5的擠鍛端面，然后控制通斷閥斷開使擠 孔頭9保持伸出狀態(tài)。
[0049] 將坯料置入下模2的下模腔21中，上模驅(qū)動機構(gòu)3驅(qū)使上模1向下運動合模，當(dāng) 上動板15與下動板25相貼時，米用鎖模機構(gòu)將上動板15和下動板25扣合鎖緊，上模腔11 和下模腔21形成封閉的型腔，坯料被包裹在該封閉的型腔內(nèi)。
[0050] 上模驅(qū)動機構(gòu)3繼續(xù)驅(qū)動上擠鍛頭5和單向油缸41同步向擠鍛坯料的方向運動， 擠孔頭9隨單向油缸41也向擠鍛坯料的方向運動，擠孔頭9先于上擠鍛頭5與坯料接觸進 行擠孔，由于單向油缸41內(nèi)的壓力油被封閉，擠孔頭9不會后退縮入上擠鍛頭5,單向油缸 41內(nèi)的油壓力隨擠孔深度的增加而增大。同時，第一緩沖導(dǎo)向組件27被壓縮，使下模芯26 相對于下擠鍛頭7向下運動，下擠鍛頭7伸入型腔與坯料接觸進行擠鍛。
[0051] 當(dāng)擠孔頭9擠到一定深度后，單向油缸41內(nèi)的油壓力達到電接點壓力表的設(shè)定壓 力值，電接點壓力表控制通斷閥打開對單向油缸41進行卸壓，擠孔頭9失去單向油缸41的 伸縮桿作用力，此時上模驅(qū)動機構(gòu)3繼續(xù)驅(qū)動上擠鍛頭5和單向油缸41同步向擠鍛坯料的 方向運動，由于上擠鍛頭5與上模驅(qū)動機構(gòu)3剛性連接，其繼續(xù)運動擠向坯料，擠孔頭9則 在坯料的反作用力下向上擠鍛頭5內(nèi)縮入。直至擠孔頭9縮入至與上擠鍛頭5的擠鍛端面 平齊，單向油缸41的伸縮桿運動到上極限位置使擠孔頭9無法繼續(xù)后退，上擠鍛頭5和擠 孔頭9共同運動擠鍛坯料。最終，在擠孔頭9、上擠鍛頭5和下擠鍛頭7的擠鍛作用下，將坯 料擠鍛成型得到需要的工件。
[0052] 工件擠鍛成型后，上模驅(qū)動機構(gòu)3驅(qū)動上模1整體向上運動開模，同時下伸縮油缸 82驅(qū)動下擠鍛頭7伸出將成型后的工件頂出。
[0053] -次擠鍛完成后，即開始對模芯、上擠鍛頭5、下擠鍛頭7及出料機構(gòu)進行高壓風(fēng) 冷卻和表面清潔。在重新放入坯料前對上擠鍛頭5和上模1噴涂潤滑液，而由下擠鍛頭7 和下模2組成的型腔也同時噴滿潤滑液，再通過機械手放入新的熱坯料，熱擠鍛機完成自 動裝料、合模、鎖模，再次噴入潤滑液使熱狀坯料與模具處于隔離狀態(tài)，熱傳導(dǎo)被減小，模具 所受熱量很小。
[0054] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施 例。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進和變 換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，包括上模（1)、下模（2)以及與上模（1)相 連的上模驅(qū)動機構(gòu)（3)，其特征在于：所述上模（1)設(shè)有上模腔（11)、上擠鍛組件以及與上 模腔（11)連通的第一擠鍛通道（12 )，所述下模（2 )設(shè)有用于與所述上模腔（11)配合形成封 閉型腔的下模腔（21)，所述上擠鍛組件包括擠孔頭（9)以及與上模驅(qū)動機構(gòu)（3)相連的上 擠鍛頭（5)，所述擠孔頭（9)沿擠鍛方向滑設(shè)于所述上擠鍛頭（5)中，所述上擠鍛組件還包 括可驅(qū)動擠孔頭（9 )伸出上擠鍛頭（5 )在坯料上擠孔、且在擠出孔后使擠孔頭（9 )縮入上擠 鍛頭（5)并與上擠鍛頭（5)共同擠鍛坯料的擠孔驅(qū)動機構(gòu)（4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在于：所述擠孔 驅(qū)動機構(gòu)（4)與上模驅(qū)動機構(gòu)（3)相連并依靠上模驅(qū)動機構(gòu)（3)的驅(qū)動力使擠孔頭（9)擠 孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在于：所述擠孔 驅(qū)動機構(gòu)（4)包括與所述上模驅(qū)動機構(gòu)（3)的驅(qū)動端相連的單向油缸（41)，所述單向油缸 (41)的進油口設(shè)有在單向油缸（41)內(nèi)油壓達到設(shè)定值時進行卸荷的控制閥組（42)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在于：所述控制 閥組（42)包括由電接點壓力表控制通斷的通斷閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在于：所述上模 驅(qū)動機構(gòu)（3)包括上伸縮油缸，所述單向油缸（41)的缸體一體形成在所述上伸縮油缸的伸 縮桿上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在于：所述單 向油缸（41)的進油口還連接有被動式超壓卸荷閥（6)，所述被動式超壓卸荷閥（6)包括閥 體（61)以及滑設(shè)于所述閥體（61)中的閥芯（62)，所述閥芯（62)沿軸向依次設(shè)有第一液壓 驅(qū)動部（621 )、第二液壓驅(qū)動部（622 )和第三液壓驅(qū)動部（623 )，所述閥體（61)上設(shè)有與液 壓系統(tǒng)的低壓油路連通并驅(qū)動第一液壓驅(qū)動部（621)的第一壓力油腔（611)、與單向油缸 (41)的進油口連通并驅(qū)動第二液壓驅(qū)動部（622)的第二壓力油腔（612)以及與液壓系統(tǒng)的 低壓油路連通并驅(qū)動第三液壓驅(qū)動部（623)的第三壓力油腔（613)，所述第二液壓驅(qū)動部 (622)和第三液壓驅(qū)動部（623)的驅(qū)動方向為同向并且與第一液壓驅(qū)動部（621)的驅(qū)動方 向相反，所述第一液壓驅(qū)動部（621)的油壓作用面積大于所述第二液壓驅(qū)動部（622)的油 壓作用面積加上所述第三液壓驅(qū)動部（623)的油壓作用面積之和，所述閥芯（62)通過滑動 使所述單向油缸（41)的進油口與液壓系統(tǒng)的低壓油路連通或斷開。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在 于：所述下模（2)還設(shè)有下擠鍛機構(gòu)以及與所述下模腔（21)連通的第二擠鍛通道（22)，所 述下擠鍛機構(gòu)包括下擠鍛頭（7 )，所述下擠鍛頭（7 )滑設(shè)于所述第二擠鍛通道（22 )中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在于：所述上模 (1)包括上模座（13)、上應(yīng)力圈（14)、上動板（15)和上模芯（16)，所述上模座（13)與上模 驅(qū)動機構(gòu)（3)剛性連接，所述上模芯（16)通過上應(yīng)力圈（14)安裝于上動板（15)上，所述上 模腔（11)和第一擠鍛通道（12 )設(shè)于所述上模芯（16 )上；所述下模（2 )包括下模座（23 )、下 應(yīng)力圈（24)、下動板（25)和下模芯（26)，所述下模芯（26)通過下應(yīng)力圈（24)安裝于下動 板（25 )上，所述下模腔（21)和第二擠鍛通道（22 )設(shè)于所述下模芯（26 )上；所述第二擠鍛 通道（22 )和第一擠鍛通道（12 )沿合模方向同軸布置，所述上模腔（11)和下模腔（21)配合 形成的封閉型腔沿擠鍛方向的長度為200?850mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在于：所述上動 板（15)通過第二緩沖導(dǎo)向組件（17)與上模座（13)相連并可相對于上模座（13)往復(fù)滑動， 所述下動板（25)通過第一緩沖導(dǎo)向組件（27)與下模座（23)相連并可相對于下模座（23) 往復(fù)滑動。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于金屬塑性擠鍛成型的成型裝置，其特征在于：所述成 型裝置還包括用于驅(qū)動下擠鍛頭（7)頂出坯料的出料驅(qū)動組件（8)，所述出料驅(qū)動組件（8) 包括滑設(shè)于下模座（23)上的下滑塊（81)以及裝設(shè)于下模座（23)上的下伸縮油缸（82)，所 述下模座（23)上設(shè)有用于支承所述下滑塊（81)的支承板（83)，所述下擠鍛頭（7)固設(shè)于所 述下滑塊（81)上，所述下伸縮油缸（82 )與所述下滑塊（81)相連并可驅(qū)動下滑塊（81)帶著 下擠鍛頭（7 )滑動伸入所述下模腔（21)。
【文檔編號】B21C25/02GK104084440SQ201410349323
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】龍西新 申請人:株洲市文佳實業(yè)有限公司