镁合金铸棒连续镦粗制坯模具制造技术

本发明专利技术公开镁合金铸棒连续镦粗制坯模具，包括凸模、凸模套环、上凹模、下凹模、卡环和顶杆机构；上凹模同轴安装在下凹模的上方，上凹模内设供凸模配合的上型腔；下凹模包括内凹模和外凹模，外凹模内设供内凹模活动嵌套的第一下型腔，内凹模的外壁开设可供卡环卡入的环槽，卡环的外径大于内凹模的外径，内凹模内设直径大于上型腔的第二下型腔；凸模套环可套接在凸模外侧，套接后的凸模可与第二下型腔配合；顶杆机构包括顶板、竖杆和T型顶杆，顶板承托在第一下型腔的下方，顶板在对应内凹模的位置开设竖槽，供竖杆上下伸缩，竖杆下端连接T型顶杆，本案利用顶杆机构来活动改变型腔结构，实现更饱满的大规格铸棒连续镦粗大塑性变形。

【技术实现步骤摘要】
镁合金铸棒连续镦粗制坯模具
本专利技术属于金属挤压成形技术，适用于高径比远远大于3的大高径比镁合金铸棒的连续大变形制坯。
技术介绍
连续镦粗变形是指铸棒(以下称作棒料或坯料)在镦粗变形过程中，通过更换不同的凸模、凹模等，连续变换不同工作截面，利用多道次变形累积更大的应变量，从而达到细化晶粒的目的，其原理图如图1所示。第一步：将D1×H1坯料放置在第一组模具中进行第一道次镦粗成形，完成后坯料尺寸为D2×H2；第二步：将D2×H2坯料放置在第二组模具中进行第二道次镦粗成形，完成后坯料尺寸为D3×H3(可以继续镦粗，从而得到想要的坯料尺寸)，至此，完成连续镦粗成形。虽然该工艺结构简单，操作方便。但仍然存在以下不足：连续镦粗变形过程中由于坯料尺寸不同，模具更换频繁，生产成本高。对于大高径比棒料的连续镦粗变形，其成形效果也不易保证。镦粗变形是一个不均匀的变形过程。圆柱体坯料在进行镦粗时，高径比(h/D)一般限制在2.5以内。尤其是，当高径比大于3时，圆柱体坯料会产生失稳现象，产生“双鼓形”和折叠缺陷，使得后续变形无法进行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种镁合金铸棒连续镦粗制坯模具，巧妙利用顶杆机构来活动改变型腔结构，成形更饱满，稳定性更强，且节省材料。为达成上述目的，本专利技术的解决方案为：镁合金铸棒连续镦粗制坯模具，包括安装在压力机的上工作台的凸模、凸模套环、上凹模、下凹模、卡环和顶杆机构；所述上凹模同轴安装在下凹模的上方，上凹模内设上型腔，用于坯料置入，所述凸模同轴设置在上型腔上方，凸模的直径与上型腔的直径相同；所述下凹模包括内凹模和固定在压力机的下工作台的外凹模，所述外凹模内设第一下型腔，所述内凹模活动嵌套在第一下型腔中，内凹模的外壁开设可供卡环卡入的环槽，卡环的外径大于内凹模的外径，所述内凹模内设第二下型腔，第二下型腔的直径大于上型腔的直径；所述凸模套环可套接在凸模外侧，套接后的凸模直径与第二下型腔的直径相同；所述顶杆机构包括顶板、竖杆和T型顶杆，所述顶板承托在第一下型腔的下方，顶板在对应内凹模的位置开设竖槽，竖槽供所述竖杆上下伸缩，竖杆的下端连接所述T型顶杆。优选的，所述凸模的外壁凸设限位台阶，限位台阶供凸模套环的顶部抵接，限位台阶的高度、凸模套环的长度与上型腔的高度相同。优选的，所述外凹模与内凹模之间设有润滑槽，润滑槽开设在外凹模的内壁上。优选的，该模具还包括紧固件，所述外凹模设有下凸缘，所述上凹模对应下凸缘的位置设有上凸缘，上凸缘和下凸缘同轴开设供紧固件配合穿置的紧固孔，使上凹模固定在外凹模的上方。优选的，所述竖杆和内凹模之间设有垫圈，垫圈固定在竖杆顶部。优选的，该模具包括凸模固定板，凸模固定板固定于上工作台，凸模固定板中部开设漏斗状通孔，所述凸模的顶部呈漏斗状，凸模从通孔置入并与通孔紧密配合。优选的，该模具包括凹模固定板和螺栓，凹模固定板固定于下工作台，凹模固定板设有倒T型孔用于螺栓置入，所述外凹模放置于凹模固定板上并在对应倒T型孔的位置开设螺纹孔，螺栓伸出倒T型孔与外凹模的螺纹孔配合。采用上述方案后，本专利技术的增益效果在于：一、本专利技术成形坯料高径比限制在2.5以内，避免“双鼓形”和由于失稳产生的折叠缺陷，实现大规格铸棒连续镦粗大塑性变形，为其他变形工序奠定一定的基础。二、对于连续多道次镦粗变形过程中由于坯料尺寸不同，需要模具更换频繁的问题，本专利技术始终只采用同一组模具，有效克服现有连续镦粗变形过程中工艺流程长、装卸模具繁琐的缺陷，降低了生产成本。三、本专利技术的特点之一在于灵活运用顶杆机构，与传统模具的顶杆机构不同的是，本案顶杆机构既保留了顶出坯料的基本功能，即在坯料成形后，T型顶杆推动顶板及竖杆顶出坯料；又能在坯料连续镦粗变形时，通过顶杆机构的竖杆推动内凹模向上移动，留出空间，从而改变了型腔的结构，实现在同一组模具上灵活变化型腔结构，这是传统顶杆机构设计时所意想不到的。四、本专利技术采用特殊的成形路线，先底部后整体，这种方式的好处是不仅坯料成形得更饱满，而且正向扩挤成形底部使力学性能得到提高，最后利用该饱满的部分反向挤压整体成形，保证坯料不断变形充满型腔，最终使得坯料获得整体大塑性变形。五、有些现有模具产生大量的余料，既减小了坯料的体积，又增大了清理工作，本专利技术无余料产生，可以得到完整坯料，让资源得到充分利用，保持节能省材的良好理念。附图说明图1是传统镦粗和挤压变形过程的示意图；图2是本专利技术一实施例步骤S4连续镦粗变形前将圆柱体坯料放入模具时工作状态示意图；图3是本专利技术一实施例步骤S5连续镦粗变形过程凸模下部完全进入上型腔中，坯料完全充满第二下型腔时工作状态示意图；图4是本专利技术一实施例步骤S6连续镦粗变形过程中移除上凹模，内凹模被顶杆机构顶出并被卡环限制下落时工作状态示意图；图5是本专利技术一实施例步骤S7连续镦粗变形过程中凸模完全回程被加上凸模套环时工作状态示意图；图6是本专利技术一实施例步骤S8连续镦粗变形过程中，凸模以及凸模套环组成的新凸模结构进入下凹模时工作状态示意图；图7是本专利技术一实施例步骤S8连续镦粗变形过程中坯料最终成形完成时工作状态示意图；图8是本专利技术一实施例步骤S9连续镦粗成形过程中，凸模以及凸模套环组成的新凸模结构回程后，圆柱形顶杆向上顶出成形坯料时工作状态示意图。标号说明：凸模1，限位台阶11，凸模套环2，上凹模3，上型腔31，上凸缘32，下凹模4，内凹模41，第二下型腔411，环槽412，外凹模42，第一下型腔421，螺纹孔422，下凸缘423，润滑槽424，紧固孔43，卡环5，顶杆机构6，顶板61，竖槽611，竖杆62，T型顶杆63，垫圈64，凸模固定板7，通孔71，凹模固定板8，倒T型孔81，螺栓9，坯料10。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术做详细的说明。本专利技术提供一种镁合金铸棒连续镦粗制坯模具，包括安装在压力机的上工作台(图中未示出)的凸模1、凸模套环2、上凹模3、下凹模4、卡环5、顶杆机构6、紧固件(图中未示出)、凸模固定板7、凹模固定板8和螺栓9，如图2所示；凸模固定板7固定于上工作台，凸模固定板7中部开设漏斗状通孔71，所述凸模1的顶部呈漏斗状，凸模1从通孔71置入并与通孔71紧密配合，漏斗状设计简化并稳固凸模1的安装。所述上凹模3同轴安装在下凹模4的上方，所述外凹模42设有下凸缘423，所述上凹模3对应下凸缘423的位置设有上凸缘32，上凸缘32和下凸缘423同轴开设供紧固件7配合穿置的紧固孔43，使上凹模3固定在外凹模42的上方。上凹模3内设上型腔31，用于坯料10置入，所述凸模1同轴设置在上型腔31上方，凸模1的直径与上型腔31的直径相同，换句话说，上型腔31可供凸模1配合进入；所述下凹模4包括内凹模41和固定在压力机的下工作台(图中未示出)的外凹模42，所述外凹模42内设第一下型腔421，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.镁合金铸棒连续镦粗制坯模具，其特征在于，包括安装在压力机的上工作台的凸模、凸模套环、上凹模、下凹模、卡环和顶杆机构；/n所述上凹模同轴安装在下凹模的上方，上凹模内设上型腔，用于坯料置入，所述凸模同轴设置在上型腔上方，凸模的直径与上型腔的直径相同；/n所述下凹模包括内凹模和固定在压力机的下工作台的外凹模，所述外凹模内设第一下型腔，所述内凹模活动嵌套在第一下型腔中，内凹模的外壁开设可供卡环卡入的环槽，卡环的外径大于内凹模的外径，所述内凹模内设第二下型腔，第二下型腔的直径大于上型腔的直径；/n所述凸模套环可套接在凸模外侧，套接后的凸模直径与第二下型腔的直径相同；/n所述顶杆机构包括顶板、竖杆和T型顶杆，所述顶板承托在第一下型腔的下方，顶板在对应内凹模的位置开设竖槽，竖槽供所述竖杆上下伸缩，竖杆的下端连接所述T型顶杆。/n

【技术特征摘要】
1.镁合金铸棒连续镦粗制坯模具，其特征在于，包括安装在压力机的上工作台的凸模、凸模套环、上凹模、下凹模、卡环和顶杆机构；
所述上凹模同轴安装在下凹模的上方，上凹模内设上型腔，用于坯料置入，所述凸模同轴设置在上型腔上方，凸模的直径与上型腔的直径相同；
所述下凹模包括内凹模和固定在压力机的下工作台的外凹模，所述外凹模内设第一下型腔，所述内凹模活动嵌套在第一下型腔中，内凹模的外壁开设可供卡环卡入的环槽，卡环的外径大于内凹模的外径，所述内凹模内设第二下型腔，第二下型腔的直径大于上型腔的直径；
所述凸模套环可套接在凸模外侧，套接后的凸模直径与第二下型腔的直径相同；
所述顶杆机构包括顶板、竖杆和T型顶杆，所述顶板承托在第一下型腔的下方，顶板在对应内凹模的位置开设竖槽，竖槽供所述竖杆上下伸缩，竖杆的下端连接所述T型顶杆。


2.如权利要求1所述的镁合金铸棒连续镦粗制坯模具，其特征在于，所述凸模的外壁凸设限位台阶，限位台阶供凸模套环的顶部抵接，限位台阶的高度、凸模套环的长度与上型腔的高度相同。


3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟模，张治民，董蓓蓓，车鑫，于建民，王强，高植，史铮，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14