一種高頻顫振冷擠壓模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種振動(dòng)擠壓模具，尤其涉及一種高頻顫振冷擠壓模具。
【背景技術(shù)】
[0002]冷擠壓是在不破壞金屬的前提下使金屬體積作出塑性轉(zhuǎn)移，達(dá)到少無切肩或無切削而使金屬成形，相比于傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式，冷擠壓具有材料消耗少、生產(chǎn)效率高，力學(xué)性能優(yōu)越，可成形復(fù)雜形狀零件等優(yōu)點(diǎn)。隨著汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)高精度、形狀復(fù)雜的汽車零部件需求量越來越大，特別是一些機(jī)加工比較困難、加工成本較高的零件，如圓柱直齒輪、圓柱螺旋齒輪和花鍵軸等，也要求直接通過冷擠壓成形方式實(shí)現(xiàn)；然而，在冷擠壓此類零件時(shí)，由于其本身形狀較為復(fù)雜，材料在室溫下流動(dòng)應(yīng)力又較高，同時(shí)模具與坯料之間的摩擦力也阻礙著金屬坯料的流動(dòng)，導(dǎo)致齒形充填不飽滿以及最后階段的擠壓力過高，使得對(duì)壓力機(jī)的噸位以及模具壽命等要求更加嚴(yán)苛。
[0003]為了降低摩擦力和變形抗力，人們嘗試著在金屬塑性成形中引入振動(dòng)，也就是對(duì)被成形坯料或者模具施加一定頻率和振幅的軸向振動(dòng)，在振動(dòng)中使材料產(chǎn)生塑性變形。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此做過大量研究，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)塑性加工能大幅度降低成形過程中的變形抗力并附帶其他對(duì)產(chǎn)品有利的影響，如降低材料的流動(dòng)應(yīng)力，減少模具與工件間的摩擦力以及獲得更好的表面質(zhì)量和更高的尺寸精度等。因此這一技術(shù)所蘊(yùn)含的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是顯而易見的。
[0004]目前，振動(dòng)激勵(lì)的主要形式有:功率超聲、機(jī)械式、電磁式、液壓式等，其中功率超聲應(yīng)用最廣泛。然而功率超聲具有輸出功率有限，通常為I?2kW，因此產(chǎn)生的激振力小，不適合冷擠壓加工；機(jī)械式激振結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出激振力大，但上限頻率低，振幅和頻率調(diào)節(jié)困難；電磁式激振裝置能產(chǎn)生復(fù)雜的振動(dòng)波形，同時(shí)受到固有磁飽和限制，不易獲得較大激振力，加之設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，振幅有限和需要額外的冷卻裝置。因此，上述幾種裝置均不適用于“難成形零件”的振動(dòng)擠壓。
[0005]基于液壓驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)方式能提供足夠大的激振力，其中一種形式是通過油液壓力迫使顫振缸頂板發(fā)生彈性變形來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)，但由于金屬的彈性變形量無法精確控制，導(dǎo)致振動(dòng)的振幅無法預(yù)測(cè)和控制，且振動(dòng)方向單一，這對(duì)于冷擠壓振動(dòng)加工的實(shí)際研究和應(yīng)用造成一定的阻礙和限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服已有的冷擠壓用顫振擠壓模具振幅及頻率無法預(yù)測(cè)和控制，且振動(dòng)方式單一的缺陷，提供了一種頻率、幅值、施振時(shí)間以及施振時(shí)機(jī)可控，能提供多種顫振方式的高頻顫振冷擠壓模具。
[0007]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:一種高頻顫振冷擠壓模具，包括成型機(jī)構(gòu)和顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)；
[0008]所述成型機(jī)構(gòu)包括上模板、凸模法蘭連接塊、凸模固定塊、凸模、凹模、下凸模、凹模固定塊、凹模座、凹模法蘭連接塊、下模板、下模座、頂料片和頂料桿，所述凸模安裝在所述凸模固定塊內(nèi)，所述凸模固定塊通過螺栓與正上方的凸模法蘭連接塊和上模板連接；所述凹模安裝在所述凸模正下方的凹模固定塊內(nèi)，所述凹模與正下方的所述凹模座接觸，所述凹模座與正下方的凹模法蘭連接塊接觸，所述凹模固定塊通過螺栓與正下方的凹模法蘭連接塊和下模板連接；所述頂料片為截面為圓弧形的長(zhǎng)條，所述頂料片安裝在下凸模和凹模座的通孔內(nèi)，所述頂料桿安裝在凹模法蘭連接塊和下模板的中心孔內(nèi)，所述頂料桿的上端與所述頂料片連接；
[0009]所述顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括左顫振發(fā)生器和右顫振發(fā)生器，所述左顫振發(fā)生器和右顫振發(fā)生器均包括缸筒底座、缸筒、活塞、活塞桿和缸筒頂蓋，所述缸筒底座和缸筒頂蓋焊接在缸筒的上下兩端，所述活塞桿與活塞的上端靠軸肩定位，所述活塞桿與活塞的下端通過焊接固定；所述缸筒底座通過螺栓固定在下模座上，所述缸筒頂蓋連接下模板，所述左顫振發(fā)生器和右顫振發(fā)生器對(duì)稱分布在所述頂料桿的左右兩側(cè)。
[0010]進(jìn)一步，所述活塞桿與缸筒頂蓋之間均采用防塵圈、組合密封圈和支撐環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封。采用該方式實(shí)現(xiàn)了動(dòng)密封，當(dāng)然，也可以采用其他密封方式。
[0011]更進(jìn)一步，左顫振發(fā)生器和右顫振發(fā)生器采用同一高頻閥控制，但控制油路相反。施加顫振信號(hào)后，顫振發(fā)生器帶動(dòng)上述下模板沿模具對(duì)稱軸做微幅擺動(dòng)，由于上述下模部分固定在下模板上，故下模也隨之微幅高頻擺動(dòng)。
[0012]再進(jìn)一步，左顫振發(fā)生器和右顫振發(fā)生器采用同一高頻閥控制，且控制油路相同。施加顫振信號(hào)后，顫振發(fā)生器帶動(dòng)上述下模板沿軸向作微幅高頻顫振，由于上述下模部分固定在下模板上，故下模也隨之微幅高頻顫振。
[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為:以右顫振發(fā)生器為例，油液從缸筒側(cè)面兩油口進(jìn)入并充滿缸筒油腔，由于活塞與缸筒，以及活塞與活塞桿之間的密封，缸筒油腔被活塞隔離成上下兩部分，并分別通過上下油口與液壓控制閥連通；通過對(duì)液壓控制閥輸入指定參數(shù)的振動(dòng)信號(hào)，可調(diào)控缸筒上下油腔內(nèi)的油液壓力，活塞與活塞桿在上下油腔壓力差的作用下，在缸筒內(nèi)進(jìn)行微幅的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)下模板微幅振動(dòng)，一種控制方法為兩個(gè)顫振發(fā)生器的控制油路方向相同，則下模板作軸向微幅顫振；另一種控制思路為兩個(gè)顫振發(fā)生器的控制油路方向相反，則下模板沿模具軸線作微幅擺動(dòng)，由于下模部分固定在下模板上，故下模部分隨下模板運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)顫振擠壓。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，生產(chǎn)成本低，只需在原有設(shè)備上添加顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)即可，除高頻閥外其它元件的性能要求都不高，因此，電液顫振系統(tǒng)與其它振動(dòng)裝備相比具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)；本實(shí)用新型振動(dòng)方式多樣。本實(shí)用新型能夠提供兩種不同的顫振方向，一種為傳統(tǒng)的軸向振動(dòng)，一種為沿對(duì)稱軸高頻擺動(dòng)；本實(shí)用新型的顫振頻率、幅值可控；本實(shí)用新型采用的高頻顫振發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在保證輸出力足夠的同時(shí)，振動(dòng)頻率和幅值可精確控制。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型一種高頻顫振冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是左顫振發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是顫振發(fā)生器活塞桿與缸筒頂板密封示意圖；
[0018]圖4是顫振發(fā)生器活塞密封示意圖；
[0019]圖5是下模擺動(dòng)顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)控制示意圖；
[0020]圖6是下模軸向顫振顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)控制示意圖。
[0021]圖中，1-上模板，2-凸模法蘭連接塊，3-凸模固定塊，4-凸模，5-凹模，6-凹模固定塊，7-下凸模，8-凹模座，