一种带定尺模芯的缩尖热锻机构的制作方法

本实用新型涉及机械锻造技术领域，具体涉及对地螺丝进行锻造缩模定型的带定尺模芯的缩尖热锻机构。

背景技术：

地螺丝是一种热锻后的金属管表面缠绕螺旋叶片的管桩，由专用的地螺丝旋紧设备旋入地下，代替原有的混泥土基础，顶端连接负载。作为地下基础，地螺丝具有施工方便、周期短、受施工环境影响小、不破坏生态环境、便于迁移和回收再利用等优点。目前使用的地螺丝主要由热锻管体、螺旋片、连接法兰盘三部分组成。加工时，首先将规整的圆柱形管体进行热锻，使管体前端缩尖达到要求形状和锥度，然后将螺旋片和法兰盘焊接在管体上，最后整体进行后处理。

现有技术中对管体进行热锻时，一般直接将加热至再结晶温度以上的管体，直接输送进入锻造室，通过对工件的反复挤压、拍打造成形。然而现有技术在锻造过程中，由于材料内腔没有定尺的模具，容易导致工件前端材料堆积，不但造成物料的浪费，而且使工件前、后端壁厚相差很大，更无法确保形状和尺寸的准确度。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种带定尺模芯的缩尖热锻机构，本实用新型的热锻模，不仅可有效解决缩尖工件前端物料堆积的问题，可稳定工件缩尖内壁厚度，节约工料，确保工件形状和尺寸的工整。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种带定尺模芯的缩尖热锻机构，包括：工作台、热锻主机、锻造外模和定尺模芯，所述的工作台上设有热锻主机，热锻主机内设有轴向延伸锻造室，锻造室的后端与主轴连接，主轴经旋动电机驱动，锻造室内嵌有可拆卸的锻造外模，所述的锻造外模由至少两个模具单元组成，所述的模具单元相互配合形成锥形锻造型腔，各模具单元之间预留可径向位移的活动间隙，且各模具单元的径向位移经锻压机构控制；所述的定尺模芯包括锥形的内模芯，内模芯的大小与锻造型腔的尺寸相配合，内模芯的后端与操作杆连接，且操作杆与内模芯之间经轴承活动连接，操作杆与内模芯的连接处经外端盖封闭，操作杆的后端与推进机构连接，推进机构设置在工作台上，推进机构经推进电机驱动的具有轴向推进位移。

通过上述技术方案，本实用新型的缩尖机构由锻造内模和定尺模芯相互配合组成，本实用新型的锻造室设在热锻主机内，锻造室被用于嵌入模具单元，技术人员根据期望得到的缩尖形状预先开模，制成多个模具单元，模具单元之间进行拼合后可形成需要的锻造型腔，为了完成径向位移，各模具单元之间预留的活动间隙。模具单元的径向位移是通过锻压机构控制的，进行缩尖操作时，首先将前端已经加热至再结晶温度以上的管体部分输送进入锻造型腔内，此时，在推进机构的推动下内模芯也从管体后端插入，逐渐向待锻造的管体的高温端移动，当内模芯进入锻造型腔范围内时，操作人员启动动力装置或动力进给单元使主轴以及锻压机构开始运行，这时锻造室内嵌入的锻造外模在主轴的带动下整体开始转动，而组成锻造外膜的各模具单元在锻压机构的带动下开始径向往复位移，具体表现形式是模具单元在主轴和锻压机构的作用下不断地转动、挤压、拍打进入锻造型腔内部的高温管体；于此同时，在推进电机作用下操作杆将内模芯稳步地向前推进，二者相互配合对内模芯和锻造外模之间已经柔软的高温管体进行边锻压边推进的锻造；同时锻造外模与内模芯之间的紧密配合，使锻造外模的转动在一定程度上会传递给内模芯，本实用新型的内模芯与操作杆之间经轴承转动连接，在锻造过程中内模芯不但具有向前的轴向推进作用，而且还可以随锻造外模的移动在锻造型腔内做转动推进，这种运动会进一步加强对高温管体的推进和塑形作用，对锻造材料进行有效的推进引导，缩短了锻造时间。由于内模芯的限制与引导作用，本实用新型的缩尖热锻机构使热锻材料在锻造型腔中形成均一理想的锻造形态，避免了物料局部堆积，增强了对锻造物料的引导作用，保证了工件前后壁厚的一致性，锻造同样的地螺丝端部缩尖结构使用的物料更少，在增强产品品质的同时大大节约了用工成本。

进一步，本实用新型所述的锻压机构包括轴向延伸的滚轴和径向活动的锻压顶块，热锻主机的外壳体的内壁与锻造室的外壁之间预留环形的锻压空间，滚轴以环形阵列的方式分布在所述的锻压空间内形成一圈滚套，且滚轴具有绕自身轴线旋转的自由度，锻造室上设有轴向延伸的槽孔，所述的槽孔沿锻造室外壁周向分布，槽孔内分别设有与槽孔形状配合的锻压顶块，锻压顶块包括锻造段和承压段，所述的锻造段经槽孔径向伸入锻造室内，锻造段与嵌入锻造室内的模具单元一一对应抵触，所述的承压段卡在槽孔外，承压段与锻压空间内的滚套相互抵触，所述承压段与滚套的抵触侧外壁为弧形，当承压段弧形外壁的圆心、滚套圆心与主轴轴心三心一线时锻造型腔的腔体空间最小。

为了保证锻压效果，本实用新型的锻压结构通过上述技术方案实现，本技术方案在热锻主机的外壳体与锻造室之间设置了一圈滚套，组成滚套的滚轴具有绕自身轴线旋转的自由度，滚套与锻造室槽孔内嵌入的锻压顶块形成抵触作用，而锻压顶块通过锻造段与锻造外模的模具单元相互抵触，当高温热锻材料和内模芯进入锻造型腔之后整个锻造型腔呈充盈状态，此时随着主轴的转动，锻压顶块随之转动，锻压顶块与各个滚轴之间的相对位置发生了变化，本技术方案锻压顶块的承压段设置呈弧形，当承压段弧形外壁的圆心、滚套圆心与主轴轴心三心一线时，锻压顶块径向位移距离最大，锻造型腔的腔体空间最小，一旦主轴继续转动，锻压顶块离开了这个位置锻造型腔的腔体空间又会变大，本技术方案中的滚轴具有绕自身轴线旋转的自由度，这将锻造室与滚套之间的相对运动由滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减轻减少了摩擦损失，避免零件损伤，延长了零件使用寿命。因此，在主轴的不断转动带来了锻压顶块与滚轴之间相对位置的变化，客观上形成了锻压顶块在径向方向的往复位移，使锻造型腔不断的缩小、恢复，由此实现对型腔内热锻材料的反复锻压。

进一步，本实用新型内模芯的外表面上设有沿内模芯母线方向延伸微型引导槽，所述的微型引导槽以环形阵列的方式均匀设置在内模芯表面。

通过上述技术方案，本实用新型在内模芯的外表面上设置了微型引导槽，引导槽沿内模芯的母线方向延伸，实际上与热锻材料在锻造过程中的塑形路径相同，在对热锻材料进行塑形的过程中，内模芯表面的微型引导槽增强了材料与内模芯的把持力度，微型引导槽还对周边热锻材料有路径引导作用，由此可以更有效的推进缩尖过程中前端物料的塑形前进；并且本实用新型通过在内模芯表面增加微型引导槽，在锻造的地螺丝前端缩尖的内部具有一条条的凸起，也就是使锻造缩尖内部呈筋型龙骨，增加了强度。

进一步，本实用新型所述的操作杆的轴向长度可调。

为了实现对不同长度管体进行方便的操作，本技术方案将操作杆设计成长度可调的形式，具体可以通过设计成伸缩杆，或者可拆卸杆体等本领域技术人员可知的可形成长度变化结构。

本实用新型的有益效果在于：1. 本实用新型的缩尖热锻机构使热锻材料在锻造型腔中形成均一理想的锻造形态，避免了物料局部堆积，增强了对锻造物料的引导作用，保证了工件前后壁厚的一致性，锻造同样的地螺丝端部缩尖结构使用的物料更少，在增强产品品质的同时大大节约了用工成本。2.本实用新型的锻压机构的结构简单，效果可靠，可以使锻造型腔形成连续规律的大小变化，可实现对热锻材料的连续有效地拍打锻压。3. 本实用新型在内模芯的外表面上设置了微型引导槽，微型引导槽增强了热锻过程中材料与内模芯的把持力度，同时微型引导槽还对周边热锻材料有路径引导作用，由此可以更有效的推进缩尖过程中前端物料的塑形前进。4.本实用新型将操作杆设计成长度可调的形式，实现对不同长度管体进行方便的操作。4. 并且本实用新型通过在内模芯表面增加微型引导槽，使锻造缩尖内部呈筋型龙骨，增加强度。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的局部剖面图。

图3为定尺模芯的结构示意图。

图4为模具单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种带定尺模芯的缩尖热锻机构，包括：工作台、热锻主机、锻造外模和定尺模芯，所述的工作台上设有热锻主机，热锻主机内设有轴向延伸锻造室，热锻主机的外壳体1的内壁与锻造室的外壁之间预留环形的锻压空间，锻造室的后端与主轴2连接，主轴2经旋动电机驱动，锻造室内嵌有可拆卸的锻造外模3，所述的锻造外模由至少两个模具单元组成，所述的模具单元3a相互配合形成锥形锻造型腔，各模具单元之间预留可径向位移的活动间隙，且各模具单元的径向位移经锻压机构控制。本实施例的锻压机构包括轴向延伸的滚轴4和径向活动的锻压顶块5，滚轴4以环形阵列的方式设置在所述的锻压空间形成一圈滚套，本实施例中通过将滚轴的两端与外壳体经轴承连接，使滚轴4具有绕自身轴线旋转的自由度，锻造室的上设有轴向延伸的槽孔，所述的槽孔沿锻造室外壁周向设置，槽孔内分别设有与槽孔形状配合的锻压顶块5，如图2所示，锻压顶块5包括锻造段5a和承压段5b，所述的锻造段5a经槽孔径向伸入锻造室内，锻造段5a与嵌入锻造室内的模具单元3a一一对应抵触，所述的承压段5b卡在槽孔外，承压段5b与锻压空间内的滚套4相互抵触，所述承压段5b与滚套的抵触侧外壁为弧形，当承压段弧形外壁的圆心、滚套圆心与主轴轴心三心一线时锻造型腔的腔体空间最小。如图3所示，所述的定尺模芯包括锥形的内模芯6，内模芯6的大小与锻造型腔的尺寸相配合，内模芯的后端与操作杆7连接，本实施例中使用的操作杆的轴向长度可调伸缩形操作杆，且操作杆7与内模芯6之间经轴承8活动连接，操作杆与内模芯的连接处经外端盖8封闭，操作杆7的后端与推进机构连接，推进机构设置在工作台上，推进机构经推进电机驱动的具有轴向推进位移。