挤压成型用的模具及成型设备的制作方法

[0001]
本实用新型涉及成型模具技术领域，尤其涉及挤压成型用的模具及成型设备。


背景技术：

[0002]
目前，钛合金杯形桶的通常通过机加工进行成型，机加工成型的不足之处在于生产周期长，材料利用率低，加工余量大，刀具成本高，同时机加工方式不能改进产品组织性能，而通过选择合适的挤压温度，辅以大变形的反挤压方式可解决上述问题。但利用现有的成型设备对钛合金进行反挤的过程中，由于钛合金的成型性不好，变形抗力大，料的流动差，尤其对挤压速度不均匀比较敏感，若金属流动速度不均匀，极易在挤压产品表面生成缺陷，更容易导致杯形件开口部分高度不齐；同时反挤成型后挤压件容易出现粘模，而造成挤压件无法完整脱模的情况。
[0003]
传统的成型设备对于杯形件的成型过程往往需要先镦粗制坯来满足制件的变形的要求，工序工时繁多，生产效率低，尤其是像钛合金这样变形抗力对温度极其敏感的材料，坯料温度的降低往往会使成型力极具增大，从而造成成型件质量不足、制备而成的产品精度低、产品合格率过低、生产效率过低以及原材料投入过高的问题。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种挤压成型用的模具及成型设备，能够一次性完成杯形桶的挤压成型过程，并在反挤压过程中使材料得到足够的变形量，从而最终获得均匀的组织和良好的力学性能，以使得制备而成的产品具有足够高的形状和尺寸精度以及质量。
[0005]
本实用新型还提出一种成型设备。
[0006]
根据本实用新型第一方面实施例的挤压成型用的模具，包括上下相对的第一模座和第二模座，所述第一模座和所述第二模座上分别连接有上下相对的凹模和凸模；所述第一模座和所述第二模座能作上下相对运动，以带动所述凸模沿凹模内腔的轴线作彼此相对的移动；所述第一模座上连接有退模组件，所述退模组件用于在所述第二模座向上退回的过程中，将所述凹模内腔中的挤压件分别与所述凹模和所述凸模分离。
[0007]
根据本实用新型的一个实施例，所述第一模座和所述第二模座上分别安装有上下相对的第一垫板和第二垫板，所述凹模和所述凸模分别连接在所述第一垫板和所述第二垫板上；所述第一垫板的上表面设有滑道，所述凹模可活动的嵌设在所述滑道内。
[0008]
根据本实用新型的一个实施例，所述凹模和所述凸模分别通过第一压板和第二压板固定在所述第一垫板和所述第二垫板上；其中，所述第一压板包括至少两个能活动开闭的压板块。
[0009]
根据本实用新型的一个实施例，所述退模组件包括：
[0010]
退件板，固定在所述第一模座上，并位于所述凹模的上方，所述退件板在所述凸模的运动过程中能与所述凸模的侧壁相接触；
[0011]
顶杆，竖直固定在所述第一模座内，并位于所述凸模的正下方；
[0012]
芯体，可活动的嵌设在所述凹模的内腔中，并位于所述顶杆的顶端。
[0013]
根据本实用新型的一个实施例，所述退件板上设有一通孔，在所述凸模的运动过程中，所述凸模穿过所述通孔。
[0014]
根据本实用新型的一个实施例，所述退件板通过至少两根螺杆固定在所述第一模座上，每根所述螺杆的长度均大于所述凹模的高度。
[0015]
根据本实用新型的一个实施例，还包括导向组件，所述导向组件连接在所述第一模座和所述第二模座之间。
[0016]
根据本实用新型的一个实施例，所述导向组件包括导柱和导套，所述导柱和所述导套分别竖直的连接在所述第一模座和所述第二模座上，且所述导柱可活动的嵌设在所述导套的内腔中。
[0017]
根据本实用新型的一个实施例，还包括限位组件，所述限位组件包括分别竖直连接在所述第一模座和所述第二模座上的两个承击块，两个承击块上下相对设置。
[0018]
根据本实用新型第二方面实施例的成型设备，包括如上所述的挤压成型用的模具。
[0019]
本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本实用新型所述的挤压成型用的模具包括上下相对的第一模座和第二模座，第一模座和第二模座上分别连接有上下相对的凹模和凸模，第一模座和第二模座能作上下相对运动，以带动凸模沿凹模内腔的轴线作彼此相对的移动，从而在第二模座向下运动时驱动凸模挤压凹模内的坯料以制得挤压件；第一模座上连接有退模组件，退模组件用于在第二模座向上退回的过程中，将凹模内腔中的挤压件分别与凹模和凸模分离。该模具能够一次性完成杯形桶的挤压成型过程，并在反挤压过程中使材料得到足够的变形量，从而使制备而成的产品最终获得均匀的组织和良好的力学性能，以使得制备而成的产品具有足够高的形状和尺寸精度以及质量。
[0020]
进一步的，该模具的使用周期长，质量稳定，并且利用该模具进行杯形桶产品挤压成型时，至少具有产品的加工余量小、材料利用率高、能够减少原材料的投入、缩短机加工周期、降低刀具成本以及提高生产效率的优点。
[0021]
进一步的，该模具使得杯形桶的挤压成型制备过程中的材料利用率高达90％以上，并且能够减少原材料的投入，只需要凹模凸模之间的一次竖直挤压运动就可生产一个杯形桶，极大的缩短机加周期，降低刀具成本，提高生产效率。
[0022]
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1是本实用新型实施例提供的用于杯形桶挤压成型的模具的结构示意图。
[0025]
附图标记：
[0026]
1：第一模座；2：第一定位键；3：顶杆；4：第一垫板；5：第一压板；7：凹模；8：导柱；9：导套；10：螺杆；11：退件板；12：螺母；13：凸模；14：第二压板；15：第二垫板；16：第一紧固件；17：第二紧固件；18：第二模座；19：第二定位键；20：承击块；21：第三紧固件；22：芯体。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
[0028]
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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实用新型实施例中的具体含义。
[0030]
在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0031]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0032]
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种挤压成型用的模具(本实施例中简称为模具)。该模具能够安装在油压机中，从而仅通过一次作业即可将坯料进行挤压成型而制得杯形桶挤压件。
[0033]
具体的，该挤压成型用的模具包括上下相对的第一模座1和第二模座18。第一模座1和第二模座18上分别连接有上下相对的凹模7和凸模13，第一模座1和第二模座18能作上下相对运动，以带动凸模13沿凹模7内腔的轴线作彼此相对的移动，从而在第二模座18向下运动时驱动凸模13挤压处于凹模7内的坯料以制得挤压件。在第一模座1上连接有退模组
件，退模组件用于在第二模座18向上退回的过程中，将凹模7内腔中的挤压件分别与凹模7和凸模13分离。该模具能够利用第二模座18的下行驱动凸模13伸入至凹模7的内腔中，以利用凸模13对凹模7内腔中的坯料施加足够的压力，从而促使坯料在凸模13与凹模7的间隙之间流动并被构造为杯形桶的形状，然后利用第二模座18上行过程中与退模组件之间的相对运动而实现挤压件(即杯形桶成品)的完整脱模，从而使得该模具能够一次性完成杯形桶的挤压成型过程，并在反挤压过程中使材料得到足够的变形量，从而使制备而成的产品最终获得均匀的组织和良好的力学性能。
[0034]
可理解的是，以凸模13的正下方为凹模7的工作位置，凹模7位于其工作位置上时，凸模13与凹模7同轴设置，以保证第一模座1和第二模座18相对运动的过程中，凸模13与凹模7能精准的对齐并嵌套，防止挤压成型过程中模具受损，同时提高产品精度。
[0035]
在一个实施例中，第一模座1和第二模座18上分别安装有上下相对的第一垫板4和第二垫板15，凹模7和凸模13分别连接在第一垫板4和第二垫板15上。第一垫板4和第二垫板15能够对凸模13和凹模7起到过渡和保护作用，避免在成型过程中施力过度而导致凸模13和凹模7受损，同时也防止挤压件受力过度而对成品的质量和精度造成不利影响。
[0036]
可理解的是，为了保证模具连接具有足够的强度，凹模7和凸模13分别通过第一紧固件16固定在第一垫板4和第二垫板15上，第一垫板4和第二垫板15分别通过第二紧固件17固定在第一模座1和第二模座18上。
[0037]
可理解的是，第一紧固件16和第二紧固件17可选用紧固螺钉或紧固螺栓或其他常用紧固件。
[0038]
在一个实施例中，第一垫板4的上表面设有滑道，凹模7可活动的嵌设在滑道内，从而便于操作者横向挪动凹模7，在横向拉出凹模7以后，操作者可以向凹模7内放入坯料，也可以将凹模7内成型的挤压件取出。并且，以凸模13的正下方为工作位置，将凹模7横向拉离工作位置可以避免模具出现突发情况而对操作者造成人身伤害，提高模具工作的安全性。
[0039]
在一个实施例中，凹模7和凸模13分别通过第一压板5和第二压板14固定在第一垫板4和第二垫板15上。优选的，在凸模13上与第二垫板15连接的一端、以及凹模7上与第一垫板4连接的一端分别设有限位槽，限位槽构造在凸模13和凹模7的外壁上，第一压板5和第二压板14分别嵌入在凹模7和凸模13的限位槽内，从而使得第一压板5和第二压板14分别能对凹模7和凸模13起到压紧和对轴的作用。
[0040]
在一个实施例中，为了保证凹模7能够沿第一垫板4的滑道横向移动，即保证凹模7的可移动性，第一压板5包括至少两个能活动开闭的压板块。优选的，第一压板5包括能分别嵌设在凹模7外壁两侧内的两个压板块，两个压板块构造为半月型，即两个压板块的内壁弧度与凹模7的外壁弧度相适配。两个压板块可以通过同步作横向背离运动，从而同步的自凹模7的外壁内移出，以使凹模7具有可移动性；两个压板块也可以分别在其背离凹模7的一端设有旋转轴，通过旋转压板块使得其自凹模7的外壁内移出。
[0041]
在一个实施例中，退模组件包括退件板11、顶杆3和芯体22。退件板11固定在第一模座1上，并位于凹模7的上方，退件板11在凸模13的运动过程中能与凸模13的侧壁相接触，从而在凸模13上行的过程中，利用退件板11与凸模13的相互作用，以驱动挤压件与凸模13分离。顶杆3竖直固定在第一模座1内，并位于凸模13的正下方；芯体22可活动的嵌设在凹模7的内腔中，并位于顶杆3的顶端。在凸模13上行的过程中及完成后，利用该顶杆3顶推芯体
22，以使芯体22在凹模7的内腔中向上移动并推动挤压件与凹模7的内壁分离。
[0042]
可理解的是，本实施例的退件板11上设有一通孔。在凸模13的运动过程中，凸模13穿过通孔，从而利用通孔的孔边向套在凸模13外壁外的挤压件施加向下的推力，并且凸模13在上行过程中对挤压件施加拉力，以驱动挤压件受力并与凸模13分离。优选该通孔设置在退件板11的几何中心，以使退件板11与凸模13的相互作用力更为均衡。优选退件板11与凸模13相垂直，以使退件板11对挤压件顶部的各个方向的施力均同步向下，使挤压件的受力更均衡。
[0043]
可理解的是，退件板11也可以为两个端面形状与凸模13的外壁形状相适配的平板，将两个平板相对的设置在凸模13的两侧，并利用两个平板相对的适度挤压凸模13，从而在两个平板之间构造成一不封闭孔形结构，在凸模13上行过程中，两个平板能分别与凸模13产生相互作用力，从而将挤压件自凸模13外分离。
[0044]
可理解的是，退件板11通过至少两根螺杆10固定在第一模座1上，每根螺杆10的长度均大于凹模7的高度，以使退件板11不会对凹模7的横向移动造成阻碍，并且也可以使退件板11与凸模13的相互作用不会受到凹模7影响，提高模具工作的安全性。
[0045]
可理解的是，为了保证退件板11保持在凸模13的径向平面，优选退件板11的四角分别通过一根螺杆10固定在第一模座1上，并且每根螺杆10的底部锁紧在第一模座1内相同深度，每根螺杆10的顶部分别穿过退件板11的一角并通过螺母12锁紧固定。
[0046]
可理解的是，芯体22与凹模7的内腔之间为可分离的间隙配合，利用顶杆3的顶推作用即可驱动芯体22在凹模7的内腔中运动，以便于准确快速的将挤压件自凹模7内顶出。
[0047]
在一个实施例中，该模具还包括导向组件。导向组件连接在第一模座1和第二模座18之间，能够为第一模具和第二模具的上下相对运动进行精准导向，从而提高模具工作的安全性、产品制备的高效性以及产品合格率。
[0048]
在一个实施例中，导向组件包括导柱8和导套9。导柱8和导套9分别竖直的连接在第一模座1和第二模座18上，且导柱8可活动的嵌设在导套9的内腔中。可见导套9和导柱8同轴设置。
[0049]
可理解的是，导向组件设置在凸模13和凹模7的外围，并且为了提高导向精度，可以在凸模13和凹模7的外围设置两个或两个以上的导向组件，只要为凹模7的横向移动(即第一垫板4上的滑道)预留有通道即可。
[0050]
在一个实施例中，该模具还包括限位组件。限位组件可以在第二模具下行过程中为第二模具的下行最大范围进行限位(即确定凸模13下行的极限位置)，从而避免凸模13与凹模7底部的芯体22碰撞而造成模具损伤，也可以避免坯料受力过度而导致成品不良。
[0051]
在一个实施例中，限位组件包括分别竖直连接在第一模座1和第二模座18上的两个承击块20，两个承击块20上下相对设置。通过改变两个承击块20的厚度即可改变凸模13下行的最大距离范围。
[0052]
可理解的是，两个承压快20分别通过第三紧固件21固定在第一模座1和第二模座18上。第三紧固件21优选为螺钉、螺栓或其他常见紧固件。
[0053]
可理解的是，在第一模座1和第二模座18上分别固定有至少一组限位组件。也可以在第一模座1和第二模座18上围绕凸模13和凹模7设置两组或两组以上的限位组件。设置多组限位组件可以使第二模座18下行至极限位置时更加安全，即各组的两个承击块20同步相
撞，以避免第二模座18相对于第一模座1倾斜，防止模具损伤。并且在设置多组限位组件时，只要为凹模7的横向移动(即第一垫板4上的滑道)预留有通道即可。
[0054]
本实用新型实施例的模具的使用过程为：在杯形桶的制备过程中，该模具先利用第二模座18带动凸模13下行并嵌入凹模7的内腔中，以使凹模7内的金属坯料在凸模13的竖直向下的压力作用下，首先横向充满凹模7的内腔，然后在凸模13与凹模7的间隙中向上有少量的流动；当凸模13继续向下运动时，在压力的作用下，迫使金属坯料在规定的环状间隙中向上运动，直到凸模13运动到限位的最低点，整个成型过程结束，并在凹模7与凸模13之间制得杯形桶挤压件成品。随后第二模座18带动凸模13上行，成型的挤压件在退模组件的退件板11与凸模13的相互作用下与凸模13分离，在此过程中，凸模13受力由压力变化为拉力，直至成型的挤压件脱出凸模13；并且，退模组件的顶杆3还能向上顶推芯体22，以使挤压件与凹模7分离。最后，将凹模7自滑道中拉出并取出杯形桶成品即可。
[0055]
在上述制备过程中，第一模座1的下行和上行过程均能够通过导向组件进行精确导向，并且通过限位组件对凸模13运动的极限位置进行限位。
[0056]
本实用新型实施例还提供了一种成型设备。该成型设备包括如上所述的挤压成型用的模具。该成型设备中，上述模具的第一模座1和第二模座18分别通过紧固件(如螺栓等常用紧固件)紧固在油压机上，并且第一模座1和第二模座18分别通过第一定位键2和第二定位键19与油压机锁定。油压机的驱动机构能够驱动模具的第一模座1和第二模座18的运动。
[0057]
本实用新型实施例以钛合金杯形桶的制备过程为例：
[0058]
(1)在进行杯形桶挤压成型前进行坯料准备工作，该准备工作包括对坯料表面进行车削，直至坯料满足预定尺寸及光洁度的要求。
[0059]
(2)模具按要求采用螺栓紧固的方式安装到油压机上，并将模具的凸模13和凹模7均预热到150℃～350℃范围内。
[0060]
(3)将坯料表面均匀涂覆玻璃润滑剂待自然风干后，将其置于940℃的电阻炉中保温110min。
[0061]
(4)在坯料保温结束后，将坯料转移放置到凹模7内腔中。
[0062]
(5)驱动模具的第二模座18下行，辅以一定的设备压力及下行速度，金属坯料在凸模13的压力作用下，首先横向充满凹模7内腔，然后在凸模13与凹模7的间隙中向上有少量的流动；当凸模13继续向下运动时，在压力的作用下，迫使金属坯料在规定的环状间隙中向上运动，直到凸模13运动到限位的最低点(即极限位置)，整个成型过程结束。
[0063]
(7)驱动模具的第二模座18上行，成型的挤压件与退件板11接触，凸模13受力由压力变化为拉力，并且利用顶杆3向上顶推芯体22，直至挤压件分别脱出凸模13和凹模7，整个过程随之结束。
[0064]
可理解的是，本实用新型实施例中所述的上和下是指图1所示的上下方向，即凸模13的轴向。横向是指图1所示的水平方向，即凸模13的径向。
[0065]
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。