一种冷挤压模具组件制造技术

冷挤压技术是一种高精，高效，优质低耗的先进生产工艺技术，在现代生产中发挥着重要的作用。由于凹模在挤压过程中承受压力极大，凹模除需要选择具有高的强度和韧性的材料外，通常还使用预应力圈来提供预压力。本实用新型专利技术提出了一种冷挤压模具组件，其包括凹模和分段式的模套，通过在各分段模套和凹模内圈之间施加非均匀化过盈量，对挤压过程中的凹模内圈表面提供具有应力梯度的预压力，更贴近挤压生产的凹模内圈实际受力情况，大幅度的降低了工件顶出时由于凹模内圈预压力的分布不合理而造成的顶出困难和工件的局部变形。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模具组件，特别涉及一种用于实心件正挤压批量成型静力强度较高的材料时所用的模具，属于模具制造

技术介绍
在冷挤压过程中，由于凹模承受的压力极大，凹模除需要选择具有高的强度和韧性的材料外，更常用的做法是采用预应力圈来提供预压力。通常根据凹模内圈挤压过程中所承受的极限内压力的大小来决定预应力圈的层数。模套与凹模之间、以及模套与外层预应力圈之间通常采用热套过盈配合，如何确定最佳过盈量是一个很困难的问题。目前的研究都是基于模具材质、模具结构、模具温度分布、工件形状等因素把过盈量设定成一个均匀值。然而，均匀过盈量提供的预压力，在挤压成型的过程中，并没有根据模具内圈受力的具体情况提供最合理的预应力分布，比如模具内腔截面变化处。在并不是很希望提供过大预应力的地方，如模具上端和下部，模具的预应力都有了较大的增长，这种造成了模具尺寸误差加大，工件顶出困难，顶出过程中出现镦粗现象。从而导致修模的工作量增大，难度增高。而且在热套过盈配合中，热膨胀和回火温度限制了过盈量，从而限制了预应力的大小，过盈量越大，操作难度也相应增加。综上所述，在模套和预应力圈的弹性范围内均匀地设置过盈量并不是一个明智的做法。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本技术旨在提供一种在挤压过程中具有更合理的预应力分布的模具组件。本技术的模具组件包括凹模、模套和外层预应力圈，所述模套通过热套过盈配合工艺装配在凹模内圈上，所述外层预应力圈通过热套过盈配合工艺装配在模套上，所述模套为分段式圆筒结构，其包括上模套和下模套，所述上模套与所述凹模内圈之间具有第一过盈量，所述下模套与所述凹模内圈之间具有第二过盈量，所述第一过盈量和所述第二过盈量为不同的两个过盈量。进一步地，所述外层预应力圈与模套之间具有第三过盈量，且所述第三过盈量的值小于第一过盈量和第二过盈量。进一步地，所述第一过盈量优选为0.03mm,第二过盈量优选为0.05mm,第三过盈量优选为0.01mm。进一步地，所述上模套和所述下模套在接触的端面处过盈配合，过盈量为0.02mm。进一步地，所述外层预应力圈具有一个轴肩，所述上模套具有与所述轴肩对应的阶梯部。进一步地，所述模具组件还包括顶杆，所述顶杆具有表面锥度。进一步地，所述顶杆的表面锥度为82°。进一步地，对外层预应力圈相应于上下轴套分界面的区域做表面强化处理，以避免由于挤压过程中上下模套贴合面由于径向膨胀量不同导致出现尖锐棱边而造成预应力圈的应力集中，萌生裂纹和出现爆裂现象；所述凹模内圈材料为碳化钨硬质合金，所述模套材料为skd61。本技术采用分段式模套，通过在各分段和凹模内圈之间施加非均匀化的过盈量，对挤压过程中的凹模内圈表面提供具有应力梯度的预压力，更贴近积压生产的凹模内圈实际受力情况，大幅度的降低了工件顶出时由于凹模内圈预压力的分布不合理而造成的顶出困难和工件的局部变形，降低装配完后模具修模难度和工作量。【附图说明】图1为本技术所述的模具组件的结构示意图；图2为优化过的顶杆形状示意图；图3a为顶杆形状优化后凹模型腔口等效应力-时间图；图3b为顶杆形状优化前凹模型腔口等效应力-时间图；图4a为顶杆优化前型腔口温度-时间图；图4b为顶杆形状优化后型腔口温度-时间图；【具体实施方式】下面将结合附图对本技术的技术方案进行描述，显然，所描述的仅仅是本技术一部分实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，模套横向分割成两段:上模套2和下模套4，通过外层预应力圈1给模套施加轴向预紧力。在挤压的过程中，由于在工件顶出的过程中，工件被顶杆顶着向上移动，对凹模内圈3施加向上的摩擦力，如果没有对分段式模套施加轴向预压力，上下模套很有可能会因为内圈3所承受的巨大的摩擦力而分开。考虑挤压成形是个不断循环的过程，如果上下模套随着工艺流程不断的发生分离贴合，必然会导致磨损甚至裂纹萌生的情况产生。所以在外层预应力圈1上端设计了一个轴肩，限制住上模套可能出现的轴向位移。考虑到热套过盈配合后，上下模套的膨胀量不一致，所以要在装配完成后进行磨平，避免在进行外层预应力圈热套的时候由于尖锐棱边造成外层预应力圈裂纹萌生甚至爆裂，预先通过对上下模套不同过盈量装配后的径向尺寸的计算，最后取上下模套为同样的径向尺寸。由于在挤压过程中，下模套4受轴向载荷远大于上模套2，导致下模套4轴向压缩量大于上模套2，如果上下模套装配完成后仅仅是贴合的话，上下模套在挤压的过程中会出现短暂分离的情况，回弹后又重新贴合，考虑到挤压是个不断循环的过程，这种情况会导致上下模套的端面磨损和裂纹的萌生。所以在设计的时候，需要考虑上下模套轴向的补偿量，这里设计上下模套过盈量0.02mm。上模套2与凹模内圈3之间的第一过盈量设计为0.03mm，下模套4与凹模内圈3之间的第二过盈量设计为0.05mm，外层预应力圈1与模套之间的第三过盈量选择为0.01mm。如图2所示，顶杆具有表面锥度的形状，所述表面锥度优选为82°，这是由于挤压件出型腔口的部位呈现的特殊的几何构型，如果采用平面顶杆，在顶出环节会出现局部镦粗现象的同时，工件端部材料向型腔口流动，导致型腔口外的工件口径在回弹的基础上继续增大，继而凹模型腔出口处出现危险的应力峰值。考虑到热套过盈装配的时候外层预应力圈轴肩和上模套阶梯部尖角部分应力集中的问题，故在两处应力集中处做抛光圆角处理，降低应力集中。下面对一体式模套模型和分段式模套模型的预应力分布进行对比。分段式模套的模具内腔周向预应力中下部较大，上部较小，而一体式模套模型模具内腔的周向预应力上部较大，中下部较小，从预应力的分布来看，分段式模套施加变过盈量较为合理。分段式模套的预应力分分布还可以通过控制下模套的轴向长度及控制下模套的过盈量来进行控制，这点是一体式模套做不到的。这样的话，可以合理的控制预压力的分布，以及根据实际情况调节预压力的大小。从模具内腔随挤压过程中的周向应力变化来看，两种不同形式的模套所带来的预应力都可以保证在挤压过程中模具内腔不承受拉应力的作用，但是分段式模套更为灵活。由于分段式模套装配完成后，上下模套端面紧密贴合，在挤压的过程中，下模套在承受拉应力的时候，只受到上模套的摩擦力的牵制，导致下模套在挤压过程中，径向膨胀较一体式模套对应区域要大，也就是说，分段式模套的下模套在挤压过程中的弹性变形量略大于一体式模套的对应区域，这样会对预压力的过剩的“抑制”现象较为明显。如图3a、图3b所示，从工件顶出，型腔口的等效应力来看，优化了顶杆形状后，型腔口的最大应力大幅度下降，从3400mpa降到了 1898mpa，而且由于降低了墩粗现象所带来的挤压件断面局部塑性应变程度和摩擦，凹模型腔口的温度也比优化之前有所下降，从103 °C下降到了 94°C，如图4a、图4b所示。以上所述的【具体实施方式】，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的【具体实施方式】而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具组件，包括凹模、模套和外层预应力圈，所述模套通过热套过盈配合工艺和凹模的内圈装配在一起，其特征在于，所述模套为分段式圆筒结构，其包括上模套和下模套，所述上模套与所述凹模内圈之间具有第一过盈量，所述下模套与所述凹模内圈之间具有第二过盈量，所述第一过盈量和所述第二过盈量为不同的两个过盈量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王立波，王泽，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川;51