一种铝合金工件挤压成型装置

1.本发明涉及铝合金零件生产加工技术领域，具体来说，涉及一种铝合金工件挤压成型装置。


背景技术：

2.铝合金是以铝为基材，添加一定量其它合金化学元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化学元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金可作为结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电等领域具有广泛的引用。
3.铝合金工件在生产加工过程中，通常对铝合金原料进行热挤压成型，从而根据模具形状、结构设置的不同可得到不同形状、构造的工件，然而现有技术中，铝合金工件的挤压成型过程存在以下问题：首先成品难以实现脱模，且现有的铝合金挤压成型装置的脱模结构一般设置在底模的内部，且脱模结构的设置使底模非一体结构，在上模具挤压的过程中，脱模结构受压会产生位移，影响铝合金工件成品的下表面质量；其次，铝合金在挤压成型之后，成品与模具侧面的挤压应力较大，常规的脱模结构难以实现脱模，且强行脱模，会对工件成品侧表面质量产生影响；另外，铝合金挤压成型后的工件成品冷却不均匀易导致应力变形等问题，影响铝合金工件成品的质量。


技术实现要素：

4.针对相关技术中的问题，本发明提出一种铝合金工件挤压成型装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种铝合金工件挤压成型装置，包括机架、上压模结构、下压模结构、水冷结构及控制器，所述机架的顶部固定安装有上压模结构，所述机架的底部固定安装有下压模结构，所述下压模结构包括下模平台，所述下模平台的底部固定安装有两支腿，所述支腿与机架固定连接；所述两支腿支架固定安装有电机安装座，所述电机安装座的顶端固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴键连接有齿轮，所述齿轮通过转轴转动安装在下模平台底部中心位置；所述齿轮的两侧均啮合连接有滑动齿条，两条所述滑动齿条分别伸出下模平台的左右两侧；所述下模平台的底部两侧固定设置有导向槽，所述齿条滑动设置在导向槽内，所述下模平台的顶部设置有两个脱模孔；所述下模平台的左右两侧上滑动安装有左侧模和右侧模，所述左侧模和右侧模分别与两条滑动齿轮固定连接，所述左侧模和右侧模的底部设置脱模凹槽，所述左侧模和右侧模具有合模和开模两个状态，当所述左侧模和右侧模处于合模状态时，所述左侧模和右侧模底部设置的脱模凹槽正对下模平台的顶部设置的脱模孔。
7.上述技术方案中，上压模结构与下压模结构相互配合实现对铝合金工件的挤压成型，其中下压模结构中的下模平台整块设置且与框架底部固定连接，能够保证铝合金工件
的下表面的质量；其中侧模采用分体式设置，并通过伺服电机驱动，采用齿轮齿条的传动结构，精度高，能够保证左侧模和右侧模同步运动，确保合模和开模的精确性；滑动齿条与导向槽滑动设置，防止滑动齿条倾斜；脱模凹槽的设置方便多余的铝合金原料挤压变形流入，避免铝合金原料在挤压的过程中从侧模与上模之间的微小缝隙挤出形成边毛刺，影响成品质量。
8.进一步，所述脱模孔贯穿所述下模平台，下压模结构还包括脱模气缸，所述脱模气缸设置有两个，且所述脱模气缸的伸缩端固定安装有顶块，所述顶块的直径与所述脱模孔的直径相同。
9.上述技术方案中，在铝合金挤压开始前，顶块的上表面与下模平台的顶面齐平，铝合金挤压的过程中，铝合金在脱模凹槽内形成两个托耳，方便脱模气缸通过托耳将成品顶出。
10.进一步，所述上压模结构包括固定安装在机架顶部的电动缸，所述电动缸的输出端固定安装有导向板；所述导向板的左右两侧固定安装有导向滑块，所述导向滑块与机架左右两侧壁设置的滑槽滑动连接；所述机架的顶部下侧固定安装有导向杆，所述导向杆的底端固定安装有限位板，所述导向板通过直线轴承滑动安装在导向杆上，所述直线轴承的底端设置有弹簧，所述弹簧的两端分别固定连接直线轴承和限位板。
11.上述技术方案中，导向板起导向作用，通过导向板的左右两侧的导向滑块与机架左右两侧壁滑槽滑动配合，通过导向杆与直线轴承的滑动配合，实现导向板的导向作用，两种滑动结构相互配合，提高了导向板的导向精度；弹簧的设置起到缓冲作用，能够放置上、下压模由于冲击而损坏，提高使用寿命。
12.进一步，所述上压模结构还包括上模，所述上模通过固定柱固定安装在导向板的底侧，所述上模的形状与处于合模状态时的左侧模和右侧模构成的空间相匹配。
13.上述技术方案中，上模的形状与处于合模状态时的左侧模和右侧模构成的空间相匹配，且紧密配合，防止铝合金原料在挤压的过程中从侧模与上模之间的微小缝隙挤出形成边毛刺，影响成品质量。
14.进一步，所述水冷结构包括固定设置在机架右侧的冷却液箱，所述冷却液箱的进液口一侧与机架的右侧底端连通，所述冷却液箱出液口一侧通过管道连接有泵送装置；所述机架内侧固定安装有出液支架；所述泵送装置的出液端通过管道连通所述出液支架。
15.上述技术方案中，冷却液箱的进液口与机架的右侧底端连通，下落在机架底端的冷却液通过机架的右侧底端的通孔和冷却液箱的进液口进入冷却液箱；泵送装置通过冷却液箱的出液口抽取冷却液，并通过管道进入出液支架内部。
16.进一步，所述出液支架为环形，内部设置中空通道，所述中空通道与所述泵送装置的出液端连通，所述出液支架的厚度为铝合金工件成品厚度的两倍，所述出液支架的内侧周向均匀设置有两层出液喷嘴。
17.上述技术方案中，出液支架为圆环状，内部中空，出液支架的一侧连通管道接受来自泵送装置的冷却液，冷却液充满整个出液支架的内部中空通道；出液支架的内侧周向均匀设置的两层出液喷嘴能够同时将冷却液喷射在圆形铝合金工件的四周，使得铝合金工件的周侧同步冷却，有效的防止了应力集中和形变的出现；出液支架的厚度设置为铝合金工件成品厚度的两倍且出液喷嘴设置两层，保证铝合金工件工件的周侧全部被冷却液喷洒覆
盖。
18.进一步，所述冷却液箱内部靠近进液口的一侧设置有第一滤网，所述冷却液箱内部靠近进液口的一侧设置有第二滤网。
19.上述技术方案中，第一滤网的设置防止冷却液箱内的杂质进入泵送装置，第二滤网的设置防止机架内部的杂质颗粒进入冷却液箱，使得冷却液箱中的冷却液能够循环使用。
20.进一步，所述控制器分别与伺服电机、脱模气缸、电动缸及泵送装置电连接。
21.上述技术方案中，控制器能够协调控制伺服电机、脱模气缸、电动缸及泵送装置动作，完成铝合金工件挤压成型。
22.本发明有以下有益效果：
23.1.本技术在左侧模和右侧模的底部的两个脱模凹槽，铝合金挤压的过程中，一方面脱模凹槽的设置便于多余的铝合金原料挤压变形流入，避免铝合金原料在挤压的过程中从侧模与上模之间的微小缝隙挤出形成边毛刺，影响成品质量，另一方面，铝合金挤压的过程中，铝合金在脱模凹槽内形成两个托耳，方便脱模气缸通过托耳将成品顶出；
24.2.本技术设置了分体式的侧模具，分为左侧模和右侧模，其中，左侧模和右侧模在铝合金挤压成型后在驱动装置的驱动下，相互分离，便于实现脱模；驱动装置采用齿轮齿条传动，精度高，能够保证左侧模和右侧模同步运动。
25.3.本技术设置了铝合金工件水冷结构，为了防止铝合金不能得到及时冷却，以及冷却过程不均匀，本技术设置了环形的水冷结构，该结构能够使铝合金工件工件的周侧同步冷却，有效的防止了应力集中和形变的出现。
附图说明
26.图1为本发明整体结构主视图；
27.图2为本发明下压模结构主视图；
28.图3为本发明合模状态下压模结构俯视图；
29.图4为本发明开模状态下压模结构俯视图；
30.图5为本发明下压模结构仰视剖视图；
31.图6为本发明下模平台侧视图；
32.图7为本发明左侧模仰视图；
33.图8为本发明出液支架的俯视图。
34.图中：1.机架；2.下模平台；3.支腿；4.电机安装座；5.伺服电机；6.齿轮；7.转轴；8.滑动齿条；9.导向槽；10.脱模孔；11.脱模凹槽；12.脱模气缸； 13.顶块；14.电动缸；15.导向板；16；导向杆；17.限位板；18.直线轴承；19.弹簧；20.上模；21.固定柱；22.冷却液箱；23.泵送装置；24.出液支架；25.中空通道；26.出液喷嘴；27.第一滤网；28；第二滤网；29.左侧模；30.右侧模。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。
39.此外，“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致等于”并不仅仅表示绝对的等于，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“相等”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对相等之外，“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。
40.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.请参阅图1，本发明提供一种铝合金工件挤压成型装置，包括机架1、上压模结构、下压模结构及水冷结构及控制器，机架1的顶部固定安装有上压模结构，机架1的底部固定安装有下压模结构，下压模结构包括下模平台2，下模平台2的底部固定安装有两支腿3，支腿3与机架1固定连接；下模平台2通过两支腿3固定安装在机架1，保证了下模平台2的稳定性。
42.具体而言，参见附图1，上压模结构包括固定安装在机架1顶部的电动缸 14，电动缸14的输出端固定安装有导向板15；导向板15的左右两侧固定安装有导向滑快，导向滑块与机架1左右两侧壁设置的滑槽滑动连接；机架1的顶部下侧固定安装有导向杆16，导向杆16的底端固定安装有限位板17，导向板 15通过直线轴承18滑动安装在导向杆16上，直线轴承18的底端设置有弹簧 19，弹簧19的两端分别固定连接直线轴承18和限位板17。
43.导向板15起导向作用，通过导向板15的左右两侧的导向滑块与机架1左右两侧壁滑槽滑动配合，通过导向杆16与直线轴承18的滑动配合，实现导向板15的导向作用，两种滑动结构相互配合，提高了导向板15的导向精度；弹簧19的设置起到缓冲作用，能够放置上、下压模由于冲击而损坏，提高使用寿命。
44.具体而言，参见附图1，上模20通过固定柱21固定安装在导向板15的底侧，上模20
的形状与处于合模状态时的左侧模29和右侧模30构成的空间相匹配。
45.上模20的形状与处于合模状态时的左侧模29和右侧模30构成的空间相匹配，且紧密配合，防止铝合金原料在挤压的过程中从侧模与上模20之间的微小缝隙挤出形成边毛刺，影响成品质量。
46.具体而言，参见附图1，所述水冷结构包括固定设置在机架1右侧的冷却液箱22，冷却液箱22的进液口一侧与机架1的右侧底端连通，冷却液箱22体出液口一侧通过管道连接有泵送装置23；机架1内侧固定安装有出液支架24；泵送装置23的出液端通过管道连通出液支架24。
47.冷却液箱22的进液口与机架1的右侧底端连通，下落在机架1底端的冷却液通过机架1的右侧底端的通孔和冷却液箱22的进液口进入冷却液箱22；泵送装置23通过冷却液箱22的出液口抽取冷却液，并通过管道进入出液支架24 内部。
48.具体而言，参见附图1，冷却液箱22内部靠近进液口的一侧设置有第一滤网27，冷却液箱22内部靠近进液口的一侧设置有第二滤网28。
49.第一滤网27的设置防止冷却液箱22内的杂质进入泵送装置23，第二滤网 28的设置防止机架1内部的杂质颗粒进入冷却液箱22，使得冷却液箱22中的冷却液能够循环使用。
50.请参阅图2-7，两支腿3支架固定安装有电机安装座4，电机安装座4的顶端固定安装有伺服电机5，伺服电机5的输出轴键连接有齿轮6，齿轮6通过转轴7转动安装在下模平台2底部中心位置；齿轮6的两侧均啮合连接有滑动齿条8，两条滑动齿条8分别伸出下模平台2的左右两侧；下模平台2的底部两侧固定设置有导向槽9，齿条滑动设置在导向槽9内，下模平台2的顶部设置有两个脱模孔10；下模平台2的左右两侧上滑动安装有左侧模29和右侧模30，左侧模29和右侧模30分别与两条滑动齿轮6固定连接，左侧模29和右侧模30 的底部设置脱模凹槽11，左侧模29和右侧模30具有合模和开模两个状态，当左侧模29和右侧模30处于合模状态时，左侧模29和右侧模30底部设置的脱模凹槽11正对下模平台2的顶部设置的脱模孔10。
51.上压模结构与下压模结构相互配合实现对铝合金工件的挤压成型，其中下压模结构中的下模平台2整块设置且与框架底部固定连接，能够保证铝合金工件的下表面的质量；其中侧模采用分体式设置，并通过伺服电机5驱动，采用齿轮6齿条的传动结构，精度高，能够保证左侧模29和右侧模30同步运动，确保合模和开模的精确性；滑动齿条8与导向槽9滑动设置，防止滑动齿条8 倾斜；脱模凹槽11的设置方便多余的铝合金原料挤压变形进入，避免铝合金原料在挤压的过程中从侧模与上模20之间的微小缝隙挤出形成边毛刺，影响成品质量。
52.具体而言，参见附图2，脱模孔10贯穿下模平台2，下压模结构还包括脱模气缸12，脱模气缸12设置有两个，且脱模气缸12的伸缩端固定安装有顶块 13，顶块13的直径与脱模孔10的直径相同。
53.在铝合金挤压开始前，顶块13的上表面与下模平台2的顶面齐平，铝合金挤压的过程中，铝合金在脱模凹槽11内形成两个托耳，方便脱模气缸12通过托耳将成品顶出。
54.具体而言，参见附图8，出液支架24为环形，内部设置中空通道25，中空通道25与泵送装置23的出液端连通，出液支架24的厚度为铝合金工件成品厚度的两倍，出液支架24的内侧周向均匀设置有两层出液喷嘴26。
55.出液支架24为圆环状，内部中空，出液支架24的一侧连通管道接受来自泵送装置23的冷却液，冷却液充满整个出液支架24的内部中空通道25；出液支架24的内侧周向均匀设置的两层出液喷嘴26能够同时将冷却液喷射在圆形铝合金工件的四周，使得铝合金工件的周侧同步冷却，有效的防止了应力集中和形变的出现；出液支架24的厚度设置为铝合金工件成品厚度的两倍且出液喷嘴26设置两层，保证铝合金工件工件的周侧全部被冷却液喷洒覆盖。
56.具体而言，控制器分别与伺服电机5、脱模气缸12、电动缸14及泵送装置 23电连接。
57.控制器能够协调控制伺服电机5、脱模气缸12、电动缸14及泵送装置23 动作，完成铝合金工件挤压成型。
58.工作过程：伺服电机5驱动齿轮6转动，齿轮6驱动与其啮合的滑动齿条8 移动，两条滑动齿条8分别带动左侧模29和右侧模30相向移动，使左侧模29 和右侧模30处于合模状态，此时，左侧模29和右侧模30以及下模平台2构成成型空间，将左侧模29和右侧模30分别通过固定螺栓(图中未示出)与下模平台2固定；铝合金棒材原料切割后，送入加热装置(图中未示出)内部，经加热装置加热后，送至左侧模29、右侧模30以及下模平台2构成的成型空间，并将铝合金棒材原料竖放置在下模平台2，控制器控制电动缸14启动，电动缸 14的输出端推动导向板15向下移动，导向板15带动上模20向下移动，上模 20进入成型空间挤压铝合金原料并保压一定时间，在此过程中，铝合金原料挤压变形流入脱模凹槽11，流入脱模凹槽11的铝合金在脱模凹槽11内形成两个托耳；上模20抬起，拆除固定螺栓，伺服电机5驱动齿轮6转动，通过滑动齿条8带动左侧模29和右侧模30分开，并使左侧模29和右侧模30处于开模状态；控制器控制脱模气缸12动作，脱模气缸12顶部的顶块13推动托耳将成品顶出，完成整个脱模过程；脱模气缸12将铝合金工件抬升至出液支架24内，泵送装置23将冷却液通过管道进入出液支架24内部的中空通道25，控制器控制喷嘴同步喷出冷却液，实现铝合金工件工件的周侧同步冷却；脱模气缸12回缩将水冷后的铝合金工件工件放置在下模平台2上，进行后续冷处理，将铝合金工件工件两侧的托耳切除，得到铝合金工件工件。
59.以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。