正交双向复合高频颤振冷挤压模具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种正交双向复合高频颤振冷挤压模具，包括成型机构、Z轴颤振发生机构和X轴颤振发生机构；Z轴颤振发生机构包括Z轴颤振发生器和连接板；X轴颤振发生机构包括X轴颤振发生器、X轴颤振发生器支撑板；X轴颤振发生器通过螺栓固定在连接板与X轴颤振发生器支撑板之间；X轴颤振发生器支撑板通过螺栓固定在下模座上，Z轴颤振发生器的缸筒底座通过螺栓固定在X轴颤振发生器支撑板上。本实用新型专利技术在振动挤压降低了成形过程中的摩擦力和坯料的流动应力，进而减少挤压力，降低了对挤压设备的要求；本实用新型专利技术采用的颤振发生器通过电液伺服技术实现，输入功率大、动态响应好，适合于大型零件冷挤压的振动塑性加工。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种振动挤压模具，更具体地说，涉及一种正交双向复合高频颤振冷挤压模具。
技术介绍
冷挤压是指常温下，使用压力机等装置迫使金属坯料产生塑性流动，通过凸模与凹模间的间隙或凹模出口，制造空心或断面比毛坯断面要小的零件的一种工艺方法。它是无切肩、少切肩零件加工工艺之一，属于金属加工中一种先进的工艺方法。相比于传统的机械加工方式，冷挤压具有材料消耗少、生产效率高，力学性能优越，可成形复杂形状零件等优点。随着汽车制造业的飞速发展，对高精度、形状复杂的汽车零部件需求量越来越大，特别是一些机加工比较困难、加工成本较高的零件，如圆柱直齿轮、圆柱螺旋齿轮和花键轴等，也要求直接通过冷挤压成形方式实现；然而，在冷挤压此类零件时，由于其本身形状较为复杂，材料在室温下流动应力又较高，同时模具与坯料之间的摩擦力也阻碍着金属坯料的流动，导致齿形充填不饱满以及最后阶段的挤压力过高，使得对压力机的吨位以及模具寿命等要求更加严苛。为了降低摩擦力和变形抗力，人们尝试着在金属塑性成形中引入振动，也就是对被成形坯料或者模具施加一定频率和振幅的轴向振动，在振动中使材料产生塑性变形。国内外学者对此做过大量研究，发现振动塑性加工能大幅度降低成形过程中的变形抗力并附带其他对产品有利的影响，如降低材料的流动应力，减少模具与工件间的摩擦力以及获得更好的表面质量和更高的尺寸精度等。因此这一技术所蕴含的经济价值是显而易见的。目前，振动激励的主要形式有:功率超声、机械式、电磁式、液压式等，其中功率超声应用最广泛。然而功率超声具有输出功率有限，通常为I?2kW，因此产生的激振力小，不适合冷挤压加工；机械式激振结构简单，输出激振力大，但上限频率低，振幅和频率调节困难；电磁式激振装置能产生复杂的振动波形，同时受到固有磁饱和限制，不易获得较大激振力，加之设备结构复杂，振幅有限和需要额外的冷却装置。因此，所述几种装置均不适用于“难成形零件”的振动挤压。常规的液压式振动虽然有输出力大、动态响应高、振动频率和幅值易于调节的特点，但难实现高频振动，同时产生的振幅也较大，导致成形件的尺寸精度难以得到保证。
技术实现思路
本技术的目的在于克服已有的冷挤压模具不能实现“难成形零件”的冷挤压成形、尺寸精度不能满足要求，本技术提供能够提供足够大的激振力、较高的振动频率、两个方向互不干扰的一种新型的正交双向复合高频颤振冷挤压模具。本技术通过以下技术方案来实现所述目的:正交双向复合高频颤振冷挤压模具，包括成型机构、Z轴颤振发生机构和X轴颤振发生机构；所述成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、顶料杆，所述凸模安装在所述凸模固定块内，所述凸模固定块通过螺栓与正上方所述凸模法兰连接块和上模板连接；所述凹模安装在所述凸模正下方的凹模固定块内，所述凹模与正下方的所述凹模座接触，所述凹模座与正下方的凹模法兰连接块接触，所述凹模固定块通过螺栓与正下方的凹模法兰连接块和下模板连接；所述顶料杆安装在所述凹模法兰连接块、下模板中心孔内；所述Z轴颤振发生机构包括Z轴颤振发生器、连接板；所述Z轴颤振发生器包括缸筒、活塞、活塞杆、缸筒底座和缸筒盖板，所述活塞杆的顶端与所述连接板的底端固定连接，所述活塞杆自上而下依次穿过缸筒顶盖、活塞和缸筒底座的中心通孔，所述活塞密封固定在所述活塞杆上，所述活塞的上下两面开有对称凹槽，所述缸筒顶盖和缸筒底座分别密封固定在缸筒的上下两端；所述活塞杆与缸筒顶盖、缸筒底座之间动密封配合，所述活塞的外圈与缸筒的内壁之间密封配合，所述缸筒侧面上下两端分别设有第一油口 Pl和第二油口P2，所述第一油口 Pl与所述活塞上面的凹槽所在的上腔连通，所述第二油口 P2与所述活塞下面的凹槽所在的下腔连通；所述X轴颤振发生机构包括X轴颤振发生器、X轴颤振发生器支撑板；所述X轴颤振发生器与Z轴颤振发生器具有类似的结构，活塞杆的一端连接连接板的侧面，活塞杆的另一端直接连接活塞；所述X轴颤振发生器通过螺栓固定在连接板与X轴颤振发生器支撑板之间；所述X轴颤振发生器支撑板通过螺栓固定在下模座上，所述Z轴颤振发生器的缸筒底座通过螺栓固定在X轴颤振发生器支撑板上。进一步的，所述活塞杆与缸筒顶盖、缸筒底座之间均采用依次分布的防尘圈、组合密封圈和支撑环结构。采用该方式实现了动密封，当然，也可以采用其他密封方式。进一步的，所述活塞杆与活塞上端靠活塞杆的轴肩固定，所述活塞杆与活塞下端采用圆螺母和止动垫圈固定。进一步的，所述X轴颤振发生器和Z轴颤振发生器采用同一高频阀控制。进一步的，所述X轴颤振发生器和Z轴颤振发生器采用独立高频阀控制。本技术的技术构思为:以Z轴颤振发生器为例，其工作原理为油液从缸筒侧面两油口进入并充满缸筒油腔，由于活塞与缸筒，以及活塞与活塞杆之间的密封，缸筒油腔被活塞隔离成上下两部分，并分别通过上下油口与液压控制阀连通；通过对液压控制阀输入指定参数的振动信号，可调控缸筒上下油腔内的油液压力，活塞与活塞杆在上下油腔压力差的作用下，在缸筒内进行微幅的往复运动。由于活塞杆与连接板相连，带动连接板作轴向微幅高频颤振。同时X轴颤振发生器的活塞也与连接板相连，带动连接板沿X轴作微幅高频颤振。由于下模部分固定在连接板上，故带动凹模沿轴向和X轴方向做高频微幅颤振。本技术的有益效果在于:本技术在振动挤压降低了成形过程中的摩擦力和坯料的流动应力，进而减少挤压力，降低了对挤压设备的要求；本技术采用的颤振发生器通过电液伺服技术实现，输入功率大、动态响应好，适合于大型零件冷挤压的振动塑性加工，与原有的冷挤压设备集成度好；本技术能够提供正交双向的微幅高频颤振，避免了一个平面上二维颤振的相互影响。【附图说明】图1是本技术正交双向复合高频颤振冷挤压模具的结构示意图。图2是本技术X轴颤振发生器的结构示意图。图3是本技术颤振发生器的活塞与缸筒顶盖之间密封示意图。图中，1-上模板；2_凸模法兰连接块；3_凸模固定块；4_凸模；5_凹模；6_凹模固定块；7_凹模座；8_下模板；9-Z轴颤振发生器；1-X轴颤振发生器支撑板；11_下模座；12-顶料杆；13-X轴颤振发生器；14_连接板；15_凹模法兰连接块；16_下凸模；17_活塞杆；18-缸筒顶盖；19_缸筒；20_活塞；21_缸筒底座；22_防尘圈；23-组合密封；24_支撑环。【具体实施当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
正交双向复合高频颤振冷挤压模具，其特征在于：包括成型机构、Z轴颤振发生机构和X轴颤振发生机构；所述成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、顶料杆，所述凸模安装在所述凸模固定块内，所述凸模固定块通过螺栓与正上方所述凸模法兰连接块和上模板连接；所述凹模安装在所述凸模正下方的凹模固定块内，所述凹模与正下方的所述凹模座接触，所述凹模座与正下方的凹模法兰连接块接触，所述凹模固定块通过螺栓与正下方的凹模法兰连接块和下模板连接；所述顶料杆安装在所述凹模法兰连接块、下模板中心孔内；所述Z轴颤振发生机构包括Z轴颤振发生器、连接板；所述Z轴颤振发生器包括缸筒、活塞、活塞杆、缸筒底座和缸筒盖板，所述活塞杆的顶端与所述连接板的底端固定连接，所述活塞杆自上而下依次穿过缸筒顶盖、活塞和缸筒底座的中心通孔，所述活塞密封固定在所述活塞杆上，所述活塞的上下两面开有对称凹槽，所述缸筒顶盖和缸筒底座分别密封固定在缸筒的上下两端；所述活塞杆与缸筒顶盖、缸筒底座之间动密封配合，所述活塞的外圈与缸筒的内壁之间密封配合，所述缸筒侧面上下两端分别设有第一油口P1和第二油口P2，所述第一油口P1与所述活塞上面的凹槽所在的上腔连通，所述第二油口P2与所述活塞下面的凹槽所在的下腔连通；所述X轴颤振发生机构包括X轴颤振发生器、X轴颤振发生器支撑板；所述X轴颤振发生器与Z轴颤振发生器具有类似的结构，活塞杆的一端连接连接板的侧面，活塞杆的另一端直接连接活塞；所述X轴颤振发生器通过螺栓固定在连接板与X轴颤振发生器支撑板之间；所述X轴颤振发生器支撑板通过螺栓固定在下模座上，所述Z轴颤振发生器的缸筒底座通过螺栓固定在X轴颤振发生器支撑板上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志恒，杨庆华，鲍官军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，浙江工业大学义乌科学技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33