一種杯形件反擠壓成形裝置及成形方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種杯形件反擠壓成形裝置及成形方法，成形裝置包括上模板、墊板、反擠壓沖頭、壓縮彈簧、限位套筒、反擠壓筒、頂塊、頂桿、液壓缸拉桿、下模板；上模板下方設(shè)有墊板，墊板下方連接反擠壓沖頭，限位套筒內(nèi)部設(shè)有反擠壓筒，反擠壓筒內(nèi)部設(shè)有頂塊，頂塊底部為頂桿，反擠壓筒與下模板之間固定有液壓缸拉桿；所述反擠壓沖頭為兩段式階梯圓柱形結(jié)構(gòu)，沖頭內(nèi)部設(shè)有三段式通孔，所述的反擠壓筒為內(nèi)腔為通孔的筒形件，通孔內(nèi)腔的上部為盛料腔，下部與頂塊間隙配合；反擠壓筒的下端與四個(gè)液壓缸拉桿連接，液壓缸拉桿為“T”形結(jié)構(gòu)，控制反擠壓筒上下運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明專利技術(shù)使沖頭與坯料、坯料與反擠壓筒壁之間的摩擦力減小，提高設(shè)備壽命；節(jié)約成本。

Cup piece reverse extrusion forming device and forming method

The invention discloses a cup backward extrusion forming device and forming method, forming device comprises a template, plate, anti extrusion punch, a compression spring, a spacing sleeve, anti extrusion cylinder, a top block, a push rod, a hydraulic cylinder rod, template; template is arranged below the pad, pad is connected to the lower part of the anti extrusion punch, a spacing sleeve is arranged inside the anti extrusion cylinder, anti extrusion cylinder is arranged inside the top block, the top block at the bottom of the top rod, a hydraulic cylinder rod fixed between the extrusion cylinder and the lower template; the anti extrusion punch two section step cylindrical structure, punch inside a three section of the hole. The anti extrusion cylinder for internal hole of cylindrical parts, upper part of the through hole cavity for the material containing cavity, and the top block with lower clearance; anti extrusion cylinder is connected with the four hydraulic cylinder rod, hydraulic cylinder rod \T\ shaped structure, control The upper and lower motions of the anti extrusion cylinder are made. The invention reduces the frictional force between the punch and the blank, the billet and the wall of the back extrusion cylinder, improves the service life of the equipment and saves the cost.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種杯形件反擠壓成形裝置及成形方法
本專利技術(shù)涉及一種杯形件反擠壓成形裝置及成形方法，屬于金屬塑性加工成形

技術(shù)介紹
杯形構(gòu)件是航空航天、國(guó)防軍工、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域最具代表性的結(jié)構(gòu)形式之一，是反向擠壓技術(shù)的典型制件。目前，對(duì)于高強(qiáng)韌杯形件的制造，國(guó)內(nèi)外大都采用反擠壓成形技術(shù)，反向擠壓技術(shù)是一種先進(jìn)的少切削加工工藝，不僅提高了鍛件的形狀和尺寸精度、節(jié)約了金屬材料，而且因金屬纖維流線呈仿形性而提高了該類零件的機(jī)械性能，具有“高效、優(yōu)質(zhì)、低能耗”的特點(diǎn)，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上有很高的使用價(jià)值。金屬在反擠壓過(guò)程中，材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，材料的變形抗力很大。而傳統(tǒng)的反擠壓杯形件成形工藝，金屬在反向流動(dòng)時(shí)與凸模和凹模均有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加之凸模與坯料的潤(rùn)滑效果不好，從而凸模與坯料、坯料與凹模之間在擠壓過(guò)程中產(chǎn)生巨大的摩擦力，對(duì)工藝和制件不利。不僅使杯形件成形質(zhì)量惡化甚至造成開(kāi)裂，并且大大增加了擠壓成形力，提高了設(shè)備的負(fù)荷和噸位要求。此外，較大的摩擦力和擠壓力增加了模具磨損，降低了模具使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在提供一種杯形件反擠壓成形裝置及成形方法。本專利技術(shù)具體從兩大部分對(duì)傳統(tǒng)擠壓工藝做了優(yōu)化和改進(jìn)：①對(duì)凸模設(shè)置了自動(dòng)潤(rùn)滑功能，通過(guò)對(duì)沖頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)沖頭在往下擠壓金屬的過(guò)程中對(duì)沖頭工作帶實(shí)行自動(dòng)潤(rùn)滑；另一方面，傳統(tǒng)的反擠壓杯形件的制備，凹模為固定裝置。②本專利技術(shù)工藝中，對(duì)凹模進(jìn)行精確的速度控制，以抵消反擠壓過(guò)程中反向流動(dòng)的金屬對(duì)凹模壁向下的摩擦力，化坯料與凹模之間的摩擦為主動(dòng)。以上的兩種設(shè)計(jì)，有效降低了杯形件熱反擠壓成形力，達(dá)到省力的目的，改善合金在擠壓過(guò)程中的成形性，有效提高了成材率，降低了能耗，提高了沖頭和模具的使用壽命，同時(shí)可以解決現(xiàn)有生產(chǎn)效率低的問(wèn)題。本專利技術(shù)提供了一種杯形件反擠壓成形裝置，包括上模板、墊板、反擠壓沖頭、壓縮彈簧、限位套筒、反擠壓筒、頂塊、頂桿、液壓缸拉桿、下模板；上模板下方設(shè)有墊板，墊板下方連接反擠壓沖頭，限位套筒內(nèi)部設(shè)有反擠壓筒，反擠壓筒內(nèi)部設(shè)有頂塊，頂塊底部為頂桿，反擠壓筒與下模板之間固定有液壓缸拉桿；所述反擠壓沖頭為兩段式階梯圓柱形結(jié)構(gòu)，上部為小圓柱下部為大圓柱；沖頭內(nèi)部設(shè)有通孔，該通孔分三部分，通孔上部為階梯形，中部為圓柱形，通孔的上部和中部接觸處形成臺(tái)階，下部為喇叭形，上部階梯形孔內(nèi)設(shè)有彈簧和桿，通孔與壓縮彈簧為間隙配合，壓縮彈簧頂部與墊板接觸，壓縮彈簧的下部纏繞在桿外側(cè)，通孔的中、下部設(shè)有T形螺桿，螺桿頂部嵌入通孔上、中部的階梯孔內(nèi)，螺桿上表面與壓縮彈簧緊貼，螺桿底部位于喇叭形孔內(nèi)，螺桿底部與圓臺(tái)塊通過(guò)螺紋連接，圓臺(tái)塊嵌入喇叭形孔內(nèi)，能在彈簧作用下發(fā)生上下移動(dòng)；沖頭上端側(cè)壁上設(shè)有一小孔，為打入潤(rùn)滑劑的入口；所述的限位套筒為帶內(nèi)腔的筒形件，內(nèi)腔為階梯狀圓柱體結(jié)構(gòu)；所述的反擠壓筒為內(nèi)腔為通孔的筒形件，通孔內(nèi)腔的上部為盛料腔，下部與頂塊間隙配合；反擠壓筒外部上端與限位套筒內(nèi)腔上端為間隙配合，下端與限位套筒內(nèi)壁間隙配合；反擠壓筒的下端與四個(gè)液壓缸拉桿連接，液壓缸拉桿為“T”形結(jié)構(gòu)，控制反擠壓筒上下運(yùn)動(dòng)；反擠壓筒內(nèi)腔的頂塊下端與下模板相接觸；所述下模板上設(shè)有豎直方向的通孔，放置頂桿和液壓缸拉桿；所述的反擠壓沖頭、限位套筒、反擠壓筒通孔、下模板的頂桿通孔位于同一中心軸線上。上述裝置中，所述反擠壓沖頭與墊板通過(guò)內(nèi)六角螺栓固定，把壓縮彈簧限制在沖頭內(nèi)腔中；墊板通過(guò)螺栓與上模板連接。上述裝置中，所述反擠壓筒內(nèi)部設(shè)有圓形通孔，其由同心的上下兩段圓柱筒組成，下段圓柱筒的外徑大于上段圓柱筒的外徑，上段圓柱筒的外徑與限位套筒頂部的內(nèi)徑相等，下段圓柱筒的外徑與限位套筒底部的內(nèi)徑相等；且在下段圓柱筒的底部沿圓周方向均勻設(shè)有四個(gè)盲孔。上述裝置中，所述的下模板的中心設(shè)有一個(gè)頂桿通孔，沿圓周方向均勻設(shè)置了四個(gè)液壓缸拉桿通孔，且液壓缸拉桿通孔與反擠壓筒底部的盲孔對(duì)應(yīng)，頂桿通孔為上大下小的階梯孔，通孔上端與頂塊間隙配合，頂塊放置在上端通孔內(nèi)，下端為頂桿通孔，限位套筒下端外圈由螺栓固定在下模板上；所述的頂桿以上下往復(fù)伸縮的方式從頂桿通孔進(jìn)入反擠壓筒內(nèi)腔通孔中；所述的液壓缸拉桿的上部位于反擠壓筒底部設(shè)置的盲孔內(nèi)，且該盲孔大于下模板的液壓缸拉桿通孔，液壓缸拉桿以上下往復(fù)伸縮的方式通過(guò)下模板的液壓缸拉桿通孔進(jìn)入限位套筒內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反擠壓筒的上下運(yùn)動(dòng)控制。上述裝置中，所述的限位套筒內(nèi)腔高度為h，反擠壓筒下端外部的臺(tái)階厚度為a，頂塊高度為b，下模板頂桿通孔的上端盛頂塊的高度為c，反擠壓筒向上滑動(dòng)的極限距離為h-a；且h-a<b-c，確保整個(gè)擠壓過(guò)程中頂塊始終保留或部分保留在反擠壓筒的通孔內(nèi)。本專利技術(shù)成形裝置中反擠壓沖頭的設(shè)計(jì)原理：在反向擠壓過(guò)程中，被擠壓的金屬會(huì)沿著反擠壓筒和沖頭工作帶反向向上流動(dòng)，由此在坯料與沖頭工作帶、坯料與反擠壓筒之間產(chǎn)生巨大的摩擦力，從而大大增加了擠壓成形力和壓力機(jī)的負(fù)荷。因此，采用有效的方式對(duì)擠壓過(guò)程中的沖頭進(jìn)行潤(rùn)滑特別有必要。所述的反擠壓沖頭為上端帶斜錐、下端帶有反擠壓工作帶的階梯軸。沖頭內(nèi)部帶通孔，通孔分上中下三段，上中兩段為上大下小的階梯軸，最下段為圓臺(tái)狀，內(nèi)部與圓臺(tái)狀配合。通孔的上段部分裝有壓縮彈簧和桿，通孔與壓縮彈簧間隙配合。桿為上中下三段階梯軸，桿的最上段，直徑較大，放置在壓縮彈簧內(nèi)，與彈簧間隙配合，桿的最下段直徑最小，開(kāi)有外螺紋，與圓臺(tái)塊上端的內(nèi)螺紋聯(lián)接。桿的中段部分，直徑最大，與沖頭內(nèi)腔壁間隙配合，中段部分的上表面與壓縮彈簧緊貼，下表面與沖頭內(nèi)腔的鎖孔(沖頭通孔的中段部分)上表面緊貼。桿中段起到限位作用，在沖頭頂端的圓臺(tái)塊不受壓力時(shí)，桿的中段受壓縮彈簧和鎖孔的限制。沖頭上端設(shè)有一小孔，為打入潤(rùn)滑劑的入口。桿的中段部分下端在四個(gè)方向上開(kāi)有半圓通孔槽，方便被打入的潤(rùn)滑劑自上而下流到?jīng)_頭頂端。具體工作流程分兩步，第一步?jīng)_頭下壓。隨著沖頭向下移動(dòng)，圓臺(tái)塊受壓，與彈簧內(nèi)桿受力上升，擠壓壓縮彈簧，直至圓臺(tái)塊完全縮回沖頭內(nèi)孔中形成閉合的端面。繼續(xù)下壓，在坯料內(nèi)壓一小段凹槽；第二步，從沖頭頂端小孔打入潤(rùn)滑劑，沖頭反向上抬后又繼續(xù)下壓。隨著沖頭反向抬升，圓臺(tái)塊逐漸伸出，打入的潤(rùn)滑劑自上而下從沖頭型腔進(jìn)入沖頭頂端工作帶，在坯料凹槽內(nèi)形成一層潤(rùn)滑劑膜，隨后沖頭的繼續(xù)下壓，把凹槽潤(rùn)滑劑膜沿工作帶與杯形件內(nèi)壁反向擠出，達(dá)到整個(gè)擠壓過(guò)程中潤(rùn)滑沖頭工作帶的效果。本專利技術(shù)成形裝置中反擠壓筒的設(shè)計(jì)原理：所述的反擠壓筒通過(guò)液壓缸拉桿來(lái)控制其工作進(jìn)程，主要是對(duì)反擠壓筒上升時(shí)速度的控制。同上，為了減小甚至消除反擠壓過(guò)程中反擠壓筒筒壁對(duì)金屬流動(dòng)的阻力，化阻力摩擦為主動(dòng)，本專利技術(shù)通過(guò)液壓缸給反擠壓筒一個(gè)向上的運(yùn)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)，來(lái)減小反擠壓成形力。并根據(jù)秒流量相等，給出了沖頭向下的速度與反擠壓筒向上的速度的具體匹配關(guān)系式。設(shè)圓柱形待擠壓坯料截面直徑為D，沖頭工作帶截面直徑為d，根據(jù)秒流量相等列出關(guān)系式：上式中，v沖為沖頭下行速度，v料為反擠壓坯料擠壓速度，t為完成擠壓形變所需時(shí)間；化簡(jiǎn)得：取修正系數(shù)μ，反擠壓筒與坯料擠壓過(guò)程中的速度匹配關(guān)系為：v筒＝μv料(2)μ≥1時(shí)，反擠壓筒與坯料之間摩擦力方向與金屬運(yùn)動(dòng)方向一致，μ＝1時(shí)擠壓成型里最為省力。由公式(1)、(2)得出沖頭與反擠壓筒的速度匹配關(guān)系式為：上式中，μ→1說(shuō)明反擠壓筒本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種杯形件反擠壓成形裝置，其特征在于：包括上模板、墊板、反擠壓沖頭、壓縮彈簧、限位套筒、反擠壓筒、頂塊、頂桿、液壓缸拉桿、下模板；上模板下方設(shè)有墊板，墊板下方連接反擠壓沖頭，限位套筒內(nèi)部設(shè)有反擠壓筒，反擠壓筒內(nèi)部設(shè)有頂塊，頂塊底部為頂桿，反擠壓筒與下模板之間固定有液壓缸拉桿；所述反擠壓沖頭為兩段式階梯圓柱形結(jié)構(gòu)，上部為小圓柱下部為大圓柱；沖頭內(nèi)部設(shè)有通孔，該通孔分三部分，通孔上部為階梯形，中部為圓柱形，通孔的上部和中部接觸處形成臺(tái)階，下部為喇叭形，上部階梯形孔內(nèi)設(shè)有彈簧和桿，通孔與壓縮彈簧為間隙配合，壓縮彈簧頂部與墊板接觸，壓縮彈簧的下部纏繞在桿外側(cè)，通孔的中、下部設(shè)有T形螺桿，螺桿頂部嵌入通孔上、中部的階梯孔內(nèi)，螺桿上表面與壓縮彈簧緊貼，螺桿底部位于喇叭形孔內(nèi)，螺桿底部與圓臺(tái)塊通過(guò)螺紋連接，圓臺(tái)塊嵌入喇叭形孔內(nèi)，能在彈簧作用下發(fā)生上下移動(dòng)；沖頭上端側(cè)壁上設(shè)有一小孔，為打入潤(rùn)滑劑的入口；所述的限位套筒為帶內(nèi)腔的筒形件，內(nèi)腔為階梯狀圓柱體結(jié)構(gòu)；所述的反擠壓筒為內(nèi)腔為通孔的筒形件，通孔內(nèi)腔的上部為盛料腔，下部與頂塊間隙配合；反擠壓筒外部上端與限位套筒內(nèi)腔上端為間隙配合，下端與限位套筒內(nèi)壁間隙配合；反擠壓筒的下端與四個(gè)液壓缸拉桿連接，液壓缸拉桿為“T”形結(jié)構(gòu)，控制反擠壓筒上下運(yùn)動(dòng)；反擠壓筒內(nèi)腔的頂塊下端與下模板相接觸；所述下模板上設(shè)有豎直方向的通孔，放置頂桿和液壓缸拉桿；所述的反擠壓沖頭、限位套筒、反擠壓筒通孔、下模板的頂桿通孔位于同一中心軸線上。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種杯形件反擠壓成形裝置，其特征在于：包括上模板、墊板、反擠壓沖頭、壓縮彈簧、限位套筒、反擠壓筒、頂塊、頂桿、液壓缸拉桿、下模板；上模板下方設(shè)有墊板，墊板下方連接反擠壓沖頭，限位套筒內(nèi)部設(shè)有反擠壓筒，反擠壓筒內(nèi)部設(shè)有頂塊，頂塊底部為頂桿，反擠壓筒與下模板之間固定有液壓缸拉桿；所述反擠壓沖頭為兩段式階梯圓柱形結(jié)構(gòu)，上部為小圓柱下部為大圓柱；沖頭內(nèi)部設(shè)有通孔，該通孔分三部分，通孔上部為階梯形，中部為圓柱形，通孔的上部和中部接觸處形成臺(tái)階，下部為喇叭形，上部階梯形孔內(nèi)設(shè)有彈簧和桿，通孔與壓縮彈簧為間隙配合，壓縮彈簧頂部與墊板接觸，壓縮彈簧的下部纏繞在桿外側(cè)，通孔的中、下部設(shè)有T形螺桿，螺桿頂部嵌入通孔上、中部的階梯孔內(nèi)，螺桿上表面與壓縮彈簧緊貼，螺桿底部位于喇叭形孔內(nèi)，螺桿底部與圓臺(tái)塊通過(guò)螺紋連接，圓臺(tái)塊嵌入喇叭形孔內(nèi)，能在彈簧作用下發(fā)生上下移動(dòng)；沖頭上端側(cè)壁上設(shè)有一小孔，為打入潤(rùn)滑劑的入口；所述的限位套筒為帶內(nèi)腔的筒形件，內(nèi)腔為階梯狀圓柱體結(jié)構(gòu)；所述的反擠壓筒為內(nèi)腔為通孔的筒形件，通孔內(nèi)腔的上部為盛料腔，下部與頂塊間隙配合；反擠壓筒外部上端與限位套筒內(nèi)腔上端為間隙配合，下端與限位套筒內(nèi)壁間隙配合；反擠壓筒的下端與四個(gè)液壓缸拉桿連接，液壓缸拉桿為“T”形結(jié)構(gòu)，控制反擠壓筒上下運(yùn)動(dòng)；反擠壓筒內(nèi)腔的頂塊下端與下模板相接觸；所述下模板上設(shè)有豎直方向的通孔，放置頂桿和液壓缸拉桿；所述的反擠壓沖頭、限位套筒、反擠壓筒通孔、下模板的頂桿通孔位于同一中心軸線上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杯形件反擠壓成形裝置，其特征在于：所述反擠壓沖頭與墊板通過(guò)內(nèi)六角螺栓固定，把壓縮彈簧限制在沖頭內(nèi)腔中；墊板通過(guò)螺栓與上模板連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杯形件反擠壓成形裝置，其特征在于：所述反擠壓筒內(nèi)部設(shè)有圓形通孔，其由同心的上下兩段圓柱筒組成，下段圓柱筒的外徑大于上段圓柱筒的外徑，上段圓柱筒的外徑與限位套筒頂部的內(nèi)徑相等，下段圓柱筒的外徑與限位套筒底部的內(nèi)徑相等；且在下段圓柱筒的底部沿圓周方向均勻設(shè)有四個(gè)盲孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的杯形件反擠壓成形裝置，其特征在于：所述的下模板的中心設(shè)有一個(gè)頂桿通孔，沿圓周方向均勻設(shè)置了四個(gè)液壓缸拉桿通孔，且液壓缸拉桿通孔與反擠壓筒底部的盲孔對(duì)應(yīng)，頂桿通孔為上大下小的階梯孔，通孔上端與頂塊間隙配合，頂塊放置在上端通孔內(nèi)，下端為頂桿通孔，限位套筒下端外圈由螺栓固定在下模板上；所述的頂桿以上下...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮再新，陳帥帥，王獻(xiàn)民，裴海祥，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中北大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山西,14