一种扭转振动复合冷挤压模具.pdf

本发明公开了一种扭转振动复合冷挤压模具，包括成型机构、轴向颤振发生机构和扭转颤振发生机构；轴向发生机构包括轴向颤振发生器、连接板、支撑板，轴向颤振发生器由活塞、活塞杆焊接件，缸筒、上、下法兰组成，通过螺栓固定在连接板和支撑板之间；扭转颤振发生机构包括两个结构相同的颤振缸，两个颤振缸与轴向颤振发生器结构相同，位于同一平面的同一侧，且关于对称轴对称布置。轴向颤振发生器、扭转颤振发生器的两个颤振缸均采用独立的高频阀控制。本发明能够提供轴向颤振和扭转颤振两种不同形式的频率和幅值可控的振动挤压形式，在冷挤压零件成形的同时，促进金属流动，避免充不满等缺陷的产生，显著提高成品质量，降低成形挤压力。

1.  一种扭转振动复合冷挤压模具，其特征在于：包括成型机构、轴向颤振发生机构和扭转颤振发生机构，所述成型机构包括上凸模、凹模、上模板、凸模固定圈、预应力圈、压紧圈、下凸模、凹模垫圈、凹模固定板、下模板，所述上凸模安装在所述上模板的凸模固定圈内，位于上凸模的正下方的所述凹模安装在预应力圈内，所述凹模与正下方的所述凹模垫圈上端面接触；所述下凸模安装在凹模垫圈内；所述压紧圈套在所述预应力圈的上部，所述压紧圈通过螺栓固定在所述凹模固定板上；所述凹模固定板通过螺栓固定在下模板上；
所述轴向颤振发生机构包括支撑板、连接板和轴向颤振发生器，上述的下模板通过螺栓与所述连接板相连，所述连接板通过一圈均布的螺栓与所述轴向颤振发生器连接，所述轴向颤振发生器通过螺栓固定在所述支撑板上；所述轴向颤振发生器由活塞、活塞杆焊接件、缸筒、上、下法兰组成，所述活塞、活塞杆通过焊接的方式固定在一起，位于缸筒的中心。所述上、下法兰分别通过螺栓固定在缸筒上，所述上、下法兰上均开有油口；
所述扭转颤振发生机构包括扭转颤振发生器，所述扭转颤振发生器由两个结构相同的颤振缸组成，所述颤振缸与上述轴向颤振发生器结构相同；所述两个结构相同的颤振缸位于同一平面上，且对称设置于位于上述下模板的左右两侧；所述颤振缸通过活塞杆上的螺纹与下模板相连，并通过螺栓固定在支撑板上。

2.  根据权利要求1所述扭转振动复合冷挤压模具，其特征在于：颤振发生器的活塞、活塞杆之间采用焊接形式固定，组成活塞、活塞杆焊接件。

3.  根据权利要求1所述扭转振动复合冷挤压模具，其特征在于：颤振发生器的活塞、活塞杆焊接件与缸筒之间采用支撑环、格莱圈组成的组合密封，活塞、活塞杆焊接件与上、下法兰之间采用防尘圈、斯特封、支撑环的组合密封形式，上、下法兰和缸筒之间采用O型圈密封。

4.  根据权利要求1所述扭转振动复合冷挤压模具，其特征在于：轴向颤振发生器、扭转颤振发生器的两个颤振缸采用独立的高频阀控制，且扭转颤振发生器的两个颤振缸的控制存 在相位差。

一种扭转振动复合冷挤压模具
技术领域
本发明涉及一种冷挤压模具，更具体的说，涉及一种扭转振动复合冷挤压模具。
背景技术
冷挤压技术作为一种精密塑性成形技术，具有“优质、高产、低消耗、低成本”等优点，是一个国家汽车工业水平、工业化水平乃至现代化水平的一种重要标志和反映。然而在冷挤压生产产品时，毛坯受三向压应力作用使变形力显著增大，同时由于对成形精度有要求，其材料在室温下流动应力很大，加之本身形状较为复杂，模具与坯料之间的摩擦力也阻碍着金属坯料的流动，越到成形的最后阶段摩擦力越大，金属流动越困难，这样最后阶段的变形抗力往往会有一个阶跃式的飞升，假使挤压设备吨位不足，极易导致挤压出来的零件形状产生缺陷，同时巨大的变形抗力对模具材料和寿命也提出了更严酷的要求。因此，对于业内称为所谓的“难成形零件”而言，冷挤压这些零部件需要大吨位的压力机，而后者高昂的价格使得企业往往难以承受。显然，如何降低成形过程尤其是最后阶段的摩擦力和变形抗力，已经成为冷挤压技术应用于“难成形零件”急需解决的问题。
在材料成形或加工过程中，如果对被加工材料(或模具)主动施加一定方向的、频率和振幅可控的振动，则有可能得到一些有利于加工的结果，这种方式称为振动辅助加工或振动加工。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1～2kW，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。
基于液压驱动的振动方式能提供足够大的激振力，其中一种形式是通过油液压力迫使颤振缸顶板发生弹性变形来实现振动，但由于金属的弹性变形量无法精确控制，导致振动的振幅无法预测和控制，这对于冷挤压振动加工的实际研究和应用造成一定的阻碍和限制。同时，现有的基于液压驱动的振动冷挤压模具以轴向振动为主，在振动的同时需克服液压机的挤压力，所需激振力大。
发明内容
为克服已有的基于液压驱动的振动挤压模具，振幅和频率无法精确控制，且颤振形式单一的缺陷，本发明提供了一种能够提供扭转颤振和轴向颤振的复合高频颤振冷挤压模具，在保证成形零件精度的同时促进金属流动，降低成形挤压力。
本发明所述扭转振动复合冷挤压模具，包括成型机构、轴向颤振发生机构和扭转颤振发生机构，所述成型机构包括上凸模、凹模、上模板、凸模固定圈、预应力圈、压紧圈、下凸模、凹模垫圈、凹模固定板、下模板，所述上凸模安装在所述上模板的凸模固定圈内，位于上凸模的正下方的所述凹模安装在预应力圈内，所述凹模与正下方的所述凹模垫圈上端面接触；所述下凸模安装在凹模垫圈内；所述压紧圈套在所述预应力圈的上部，所述压紧圈通过螺栓固定在所述凹模固定板上；所述凹模固定板通过螺栓固定在下模板上；
所述轴向颤振发生机构包括支撑板、连接板和轴向颤振发生器，上述的下模板通过螺栓与所述连接板相连，所述连接板通过一圈均布的螺栓与所述轴向颤振发生器连接，所述轴向颤振发生器通过螺栓固定在所述支撑板上；所述轴向颤振发生器由活塞、活塞杆焊接件、缸筒、上、下法兰组成，所述活塞、活塞杆通过焊接的方式固定在一起，位于缸筒的中心。所述上、下法兰分别通过螺栓固定在缸筒上，所述上、下法兰上均开有油口；
所述扭转颤振发生机构包括扭转颤振发生器，所述扭转颤振发生器由两个结构相同的颤振缸组成，所述颤振缸与上述轴向颤振发生器结构相同；所述两个结构相同的颤振缸位于同一平面上，且对称设置于位于上述下模板的左右两侧；所述颤振缸通过活塞杆上的螺纹与下 模板相连，并通过螺栓固定在支撑板上。
进一步的，所述颤振发生器的活塞、活塞杆之间采用焊接形式固定，组成活塞、活塞杆焊接件。
进一步的，所述颤振发生器的活塞、活塞杆焊接件与缸筒之间采用支撑环、格莱圈组成的组合密封，活塞、活塞杆焊接件与上、下法兰之间采用防尘圈、斯特封、支撑环的组合密封形式，上、下法兰和缸筒之间采用O型圈密封。
进一步的，轴向颤振发生器、扭转颤振发生器的两个颤振缸采用独立的高频阀控制，且扭转颤振发生器的两个颤振缸的控制存在相位差。
所述轴向颤振发生器、扭转颤振发生器的两个颤振缸分别采用独立的高频阀控制。
所述活塞与缸筒、上、下法兰与缸筒之间均采用组合密封的形式，由于振动幅度较低，在颤振运动发生时不会破坏其密封性。
工作原理：以轴向颤振为例，通过高频阀控制油液通过轴向颤振发生器上、下法兰上的两个油口进油、出油，轴向颤振发生器的活塞将缸筒分割成上、下两个油腔，通过对高频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，由于下模部分通过下模板、连接板直接与轴向颤振发生器相连，可实现凹模部分的微幅轴向颤振运动。扭转颤振发生器的两个颤振缸采用独立的高频阀控制，但控制相位不同，使两个颤振缸的运动不同步，一个颤振缸的活塞伸出运动，一个颤振缸的活塞收缩运动，带动与其相连的下模板沿模具轴线作微幅扭转运动，由于下模部分固定在下模板上，凹模随下模板发生扭转运动。通过控制两个颤振缸的相位差和振幅可以调节扭转颤振的幅值和频率。
本发明的有益效果是：能分别提供轴向颤振、扭转颤振，且振动输出力大、振动频率和幅值可控且相互独立，在保证成形件精度的同时，促进金属流动，避免成形件出现零件填充不满等缺陷，并显著降低成形挤压力。
附图说明
图1是本发明三维高频颤振冷挤压模具的结构示意图。
图2是本发明三维高频颤振冷挤压模具的结构示意图俯视图。
图中，1-上模板；2-凸模固定圈；3-上凸模；4-凹模；5-预应力圈；6-压紧圈；7-凹模垫圈；8-凹模固定板；9-下模板；10-连接板；11-上法兰；12-缸筒；13-活塞活塞杆焊接件；14-下法兰；15-支撑板；16-扭转颤振发生机构；161-第一扭转颤振缸；162-第二扭转颤振缸；17-下凸模。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明所述扭转振动复合冷挤压模具，包括成型机构。所述成型机构包括上凸模3、凹模4、上模板1、凸模固定圈2、预应力圈5、压紧圈6、下凸模17、凹模垫圈7、凹模固定板8、下模板9，所述上凸模3安装在所述上模板1的凸模固定圈2内，位于上凸模3的正下方的所述凹模4安装在预应力圈5内，所述凹模4与正下方的所述凹模垫圈7上端面接触；所述下凸模17安装在凹模垫圈7内；所述压紧圈6套在所述预应力圈5的上部，所述压紧圈6通过螺栓固定在所述凹模固定板8上；所述凹模固定板8通过螺栓与下模板9连接。
本发明所述扭转振动复合冷挤压模具，还包括轴向颤振发生机构。所述轴向颤振发生机构包括支撑板15、连接板10、活塞、活塞杆焊接件13、缸筒12、上法兰11、下法兰14，上述的下模板9通过螺栓与所述连接板10相连，所述连接板10通过一圈均布的螺栓与所述活塞、活塞杆焊接件13连接，活塞、活塞杆焊接件13、缸筒12、上法兰11和下法兰14组成轴向颤振发生器，通过螺栓固定在所述支撑板上。所述活塞、活塞杆通过焊接的方式固定在一起，形成活塞、活塞杆焊接件13，位于缸筒的中心。所述上法兰11、下法兰14分别通过螺栓固定在缸筒12上，所述上、下法兰11/14上均开有油口。
所述活塞、活塞杆焊接件13与缸筒12之间采用支撑环、格莱圈组成的组合密封，活塞、活塞杆焊接件13与上法兰11、下法兰14之间采用防尘圈、斯特封、支撑环的组合密封形式， 所述上法兰11、下法兰14和缸筒12之间采用O型圈密封。
本发明所述扭转振动复合冷挤压模具，还包括扭转颤振发生机构16，所述扭转颤振发生机构16由两个结构相同的颤振缸组成，分别为第一扭转颤振缸161和第二扭转颤振缸162，第一扭转颤振缸161和第二扭转颤振缸162与上述的轴向颤振发生器结构相同。第一扭转颤振缸161和第二扭转颤振缸162位于同一平面，且位于上述下模板9的两侧，关于对称轴对称。第一扭转颤振缸161和第二扭转颤振缸162通过活塞杆上的螺纹与下模板9相连，并通过螺栓固定在支撑板15上。
所述轴向颤振发生器、扭转颤振发生器16的第一扭转颤振缸161和第二扭转颤振缸162分别采用独立的高频阀控制。
工作原理：以轴向颤振为例，通过高频阀控制油液通过轴向颤振发生器上、下法兰上的两个油口进油、出油，轴向颤振发生器的活塞将缸筒分割成上、下两个油腔，通过对高频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，由于下模部分通过下模板、连接板直接与轴向颤振发生器相连，可实现凹模部分的微幅轴向颤振运动。扭转颤振发生器的两个颤振缸采用独立的高频阀控制，但控制相位不同，使两个颤振缸的运动不同步，一个颤振缸的活塞伸出运动，一个颤振缸的活塞收缩运动，带动与其相连的下模板沿模具轴线作微幅扭转运动，由于下模部分固定在下模板上，凹模随下模板发生扭转运动。通过控制两个颤振缸的相位差和振幅可以调节扭转颤振的幅值和频率。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。