一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具的製作方法

2023-09-20 05:14:25 2

專利名稱：一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業機械領域的一種金屬鑄造技術，尤其涉及一種適用於金屬液
態鍛模的鑄造模具，該模具適合與臥式或立式擠壓鑄造機配套使用。
背景技術：
隨著機械工業的進一步發展，對鑄件的力學性能、複雜程度、外觀等都提出了更多 更高的要求。特別是對於一些厚壁及組織緻密性要求很高的合金鑄件，普通壓鑄工藝已無 法達到質量要求，而低壓鑄造和金屬型重力澆注的生產效率又顯得太低，對此擠壓鑄造工 藝被目前國內外業界認定為生產厚壁、高緻密性複雜鑄件的最理想工藝之一。擠壓鑄造 (又稱液態模鍛)是一種介於壓鑄、模鍛之間，實現鑄鍛結合的新技術，它具有優質、高效、 節能的特點，適合生產表面光潔、無滲漏、高性能、須熱處理的厚壁零件。 然而要實現先進的擠壓鑄造工藝，除了擠壓鑄造設備的性能是一個非常重要的因 素之外，擠壓鑄造模具的設計和精度也是一個極為重要的因素。以往的擠壓鑄造模具只有 直接擠壓鑄造模具和間接擠壓鑄造模具兩種形式，在鑄件成型時只實施一次性擠壓。而對 於形狀複雜、壁厚差異很大以及使用裂紋傾向大的合金鑄件。上述兩種模具形式就無法滿 足要求了。

發明內容
為克服現有技術的以上缺陷，本實用新型的目的在於提供一種擠壓鑄造用雙重 液態模鍛模具，對鑄件的整體或局部實施兩次甚至多次的擠壓，可使鑄件的不同部位都能 達到高緻密性，抑制鑄件裂紋的產生，使裂紋傾向大的合金的應用成為可能。
本實用新型的目的得以實現的技術解決方案是 —種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，與擠壓鑄造設備的控制計算機相連，包括凹 形的定模、與定模凹口相閉合的動模、與定模除凹口外任一側所設內澆口貫通相連的擠壓 料筒及其擠壓活塞，以及設於動模或定模中至少一個與控制計算機相連的擠壓衝頭，所述 動模、定模與擠壓衝頭圍成一吻合鑄件規格的型腔，其特徵在於所述各擠壓衝頭與動模或 定模之間形成s間隙的滑動配合，且擠壓衝頭連有鎖模機構，鎖模狀態下各擠壓衝頭留有
h距離的鍛壓量。 進一步地，前述一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其中該擠壓衝頭數量為一個， 且衝頭的投影面積小於定模凹口的面積，且擠壓衝頭與動模之間形成S間隙的滑動配合； 或者該擠壓衝頭數量為一個，且衝頭底面面積與定模凹口的面積相吻合，擠壓衝 頭與定模凹口內壁之間形成S間隙的滑動配合； 或者該擠壓衝頭數量為兩個以上，各擠壓衝頭按鑄件規格要求受控於控制計算機 分布在定模凹口範圍內；並在動模與定模合攏後，各擠壓衝頭分別與動模或定模形成帶各 自S間隙的滑動配合，且各擠壓衝頭分別留有各自h距離的鍛壓量。 或者該擠壓衝頭數量為兩個以上，各擠壓衝頭按鑄件規格要求受控於控制計算機分布在動模中；並在動模與定模合攏後，各擠壓衝頭分別與動模或定模形成帶各自S間隙 的滑動配合，且各擠壓衝頭分別留有各自h距離的鍛壓量。 或者該擠壓衝頭數量為兩個以上，各擠壓衝頭按鑄件規格要求受控於控制計算機
分布在定模凹口範圍內和動模中；並在動模與定模合攏後，各擠壓衝頭分別與動模或定模
形成帶各自S間隙的滑動配合，且各擠壓衝頭分別留有各自h距離的鍛壓量。 更進一步地，上述一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其中該擠壓衝頭形狀根據
鑄件形狀和抽芯原則設為水平面、斜面、曲面或立體結構，且衝頭頭部的投影形狀為符合鑄
件規格要求的規則或非規則圖形，衝頭根部滑配合部位為大於衝頭頭部的簡單圓形或帶圓
角的矩形。 進一步地，前述一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其中該模具為水平分型的立 式雙重擠壓鑄造模具，其包含內澆口和進料口設置在鑄件中下方的立式壓射進料裝置，並 在定模與擠壓料筒對接進料口的一側設有剪斷器。 進一步地，前述一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其中該模具為為垂直分型的 臥式雙重擠壓鑄造模具，其包含內澆口和進料口設置在鑄件旁側分型面上的立式壓射進料 裝置。 本實用新型一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其有益效果體現在 該液態模鍛模具通過擠壓活塞將澆入料筒中的液態金屬射入模具型腔中實現一
次擠壓充型，再依靠擠壓衝頭對已充滿型腔又未完全凝固的鑄件再次實施整體、局部或局
部多點擠壓(鍛壓)。該種適於雙重擠壓的液態模鍛模具可使鑄件組織達到更高的緻密度，
降低縮松、裂紋產生的可能性，適於具有高緻密度的內部組織結構、須固溶熱處理、高力學
性能等要求的鋁、鎂、鋅、銅等複雜合金鑄件的生產。 為使本實用新型創新實質更易於理解，以下結合實施例及其附圖，對該種液態模 鍛模具的結構特徵、工作過程及其有益效果作進一步地詳細說明。

圖1是本實用新型一立式局部雙重擠壓鑄造模具的結構示意圖； 圖2是本實用新型另一立式整體雙重液態模鍛模具的結構示意圖； 圖3是本實用新型另一立式局部雙擠壓衝頭雙重模鍛模具的結構示意圖； 圖4是本實用新型又一臥式局部雙重液態模鍛模具的結構示意圖； 圖5是本實用新型又一臥式多擠壓衝頭的雙重擠壓鑄造模具的結構示意圖； 圖6a 圖6d是以圖2所示實施例為對象的液態模鍛模具工作過程示意圖。
具體實施方式本實用新型提供的一種液態模鍛模具包括有立式局部雙重擠壓鑄造模具(如圖 1、圖3所示)、立式整體雙重擠壓鑄造模具(如圖2所示)、臥式局部雙重擠壓鑄造模具(如 圖4所示)、臥式局部多擠壓衝頭雙重擠壓鑄造模具(如圖5所示)等多種典型的結構形 式。該些結構形式的雙重液態模鍛模具安裝在立式擠壓鑄造機或臥式擠壓鑄造機上配套使 用，與擠壓鑄造設備的控制計算機相連。該液態模鍛模具的主要構件包括擠壓料筒2、擠 壓活塞1、定模3、動模型板4、擠壓衝頭5 (或5-15-2)、剪斷器6、推桿 、進料口 10、組成。其中，該定模3為凹形，其一側形成有凹口 31、並於除凹口 31外任一側設有內澆口 7;該動 模型板4擠壓衝頭5與定模3凹口 31相閉合，並圍成一吻合鑄件規格的鑄件型腔8。此外， 該內澆口 7與擠壓料筒2的對接口的進料口 10相貫通對接，並且該擠壓料筒2中帶有擠壓 活塞1。由擠壓料筒2及其進料口 10和擠壓活塞1構成本實用新型模具的立式壓射進料裝 置。在此立式的壓射進料裝置中，擠壓料筒2為豎直設置，其中擠壓活塞1是從下端向上頂 壓液態合金的。以下就上述多種雙重擠壓鑄造方式結合立式壓射進料裝置，分別介紹該液 態模鍛模具的結構及其工作方式。 實施例一 如圖1所示，是本實用新型一立式局部雙重液態模鍛(擠壓鑄造)模具的結構示 意圖。由圖中所示可見，該擠壓衝頭5數量為一個，其投影面積小於定模3凹口 31的面積； 且擠壓衝頭5頭部形狀可根據鑄件要求為各種形狀，其與動模型板4滑配合部份多為圓形 或其它簡單形狀；且動模型板4與擠壓衝頭5形成間隙S的滑配合狀。該鑄造模具的內 澆口 7和進料口 10設置在相對於鑄件的中下方，並在定模3與擠壓料筒2對接的一側設有 剪斷器6。該立式局部雙重擠壓鑄造模具是安裝在立式擠壓鑄造機上進行配套使用的。其 澆入擠壓料筒2中的液態金屬，靠擠壓活塞1上升，通過進料口 10和內澆口 7被推入已閉 合鎖模的由定模3、動模型板4，及在鍛壓量h高度預鎖定的擠壓衝頭5所組成的型腔8中 (此稱擠壓充型，或稱第一次擠壓)，並持續保壓。待上述充型完畢後，在液態金屬尚未完 全凝固前，按控制計算機指令迅速，啟動擠壓衝頭5施壓(此稱鍛壓或稱第二次擠壓)，直至 鑄件完全凝固為止。此後，擠壓料筒2及擠壓活塞1下行。若料餅尚在擠壓料筒2中(且 內澆道被拉斷)，則可啟動擠壓活塞1將鑄件從擠壓料筒2中推出；若料餅仍掛在內澆道上 (即內澆道未被拉斷)，則可推出剪料器6，將料餅剪下。與此同時，動模型板4和擠壓衝頭 5 —起回程，先抽出衝頭5再由推桿9將鑄件推出。此結構形式的擠壓衝頭5，由安裝在擠 壓鑄造機動模板上獨立的液壓缸帶動，其動作由計算機控制。 實施例二 如圖2所示，是本實用新型另一立式整體雙重液態模鍛(擠壓鑄造)模具的結構 示意圖。由圖中所示可見，未設計有動模型板，該擠壓衝頭5數量為一個，直接與定模3凹 口 31相滑合(配合間隙為S )。該鑄造模具的內澆口 7和進料口 10設置在相對於鑄件的 中下方，並在定模3與擠壓料筒2對接的一側設有剪斷器6。該立式整體雙重擠壓鑄造模具 也是安裝在立式擠壓鑄造機上進行配套使用的。它與實施例一的不同點是擯棄了動模型 板4，其功能全部併入擠壓衝頭5之中。為此擠壓衝頭5與定模之間設計有L長的滑動配 合距離(配合間隙S)，合模時留有h高的鍛壓距離。其工作過程也與立式局部雙重擠壓 鑄造相類似。其不同點是液體金屬的擠壓充型(第一次擠壓)是充入由定模3和預留有h 距離、並已預鎖模的擠壓衝頭5所組成的型腔8中，然後由擠壓衝頭5對整個鑄件實施第二 次擠壓(鍛壓)。此結構形式的二次擠壓衝頭5，直接安裝在專門設計的擠壓鑄造機動模板 (活動橫梁)上，它靠專門的液壓和傳感系統，使此種機型的動模板可以在設定位置(圖2 中h高度位置)停留並鎖模，在接到控制計算機指令後，可迅速下行，實施鍛壓(第二次擠 壓)。 實施例三 除以上兩個實施例外，本實用新型一種液態模鍛模具為立式的鑄造模具還可以有
5其他可行的形式。比如該擠壓衝頭5數量為兩個以上，本實施例以2個擠壓衝頭為例進行
說明。如圖3本實用新型另一立式局部雙擠壓衝頭雙重模鍛模具的結構示意圖所示，該擠 壓衝頭數量為兩個5、5-l，分別與定模3的側壁和動模4相滑合(配合間隙為S)。該鑄造 模具的內澆口 7和進料口 10設置在相對於鑄件的中下方，並在定模3與擠壓料筒2對接的 一側設有剪斷器6。該立式整體雙重擠壓鑄造模具也是安裝在立式擠壓鑄造機上進行配套 使用的。其澆入擠壓料筒2中的液態金屬，靠擠壓活塞1上升，通過進料口 10和內澆口7 被推入已閉合鎖模的由定模3、動模4，及在鍛壓量h高度預鎖定的擠壓衝頭5和鍛壓量hl 距離的擠壓衝頭5-1所組成的型腔8中(此稱擠壓充型，或稱第一次擠壓)，並持續保壓。 待上述充型完畢後，在液態金屬尚未完全凝固前，按控制計算機指令迅速，啟動擠壓衝頭5 和擠壓衝頭5-l施壓(此稱鍛壓或稱第二次擠壓)，直至鑄件完全凝固為止。此後，擠壓料 筒2及擠壓活塞1下行。若料餅尚在擠壓料筒2中(且內澆道被拉斷)，則可啟動擠壓活塞 1將鑄件從擠壓料筒2中推出；若料餅仍掛在內澆道上(即內澆道未被拉斷)，則可推出剪 料器6，將料餅剪下。與此同時，動模型板4和擠壓衝頭5—起回程，先抽出兩個擠壓衝頭再 由推桿9將鑄件推出。此結構形式的擠壓衝頭衝頭，由安裝在擠壓鑄造機動模板上獨立的 液壓缸帶動，其動作由計算機控制。 實施例四 如圖4所示，是本實用新型一臥式局部雙重液態模鍛(擠壓鑄造)模具的結構示 意圖。由圖中所示可見，該擠壓衝頭5數量也為一個，其縱向投影面積小於定模3凹口 31 的面積；它與動模型板4以S間隙成滑動配合，並預留有h長的鍛壓量。在封死定模3的 凹口 31時，由擠壓衝頭5、動模型板4和定模3 —起形成對應於鑄件規格的型腔8。而模具 的內澆口7和進料口 IO設置在相對於鑄件的分型面上旁側。此臥式局部雙重擠壓鑄造模 具是安裝在臥式擠壓鑄造機上進行配套使用的。它與實施例一工作方式是相同的即液態 金屬的擠壓充型(第一次擠壓)是充入由定模3、動模型板4及預留有h鍛壓距離並預鎖模 的擠壓衝頭5所組成的型腔8中。然後由擠壓衝頭5實施鍛壓(第二次擠壓)。此擠壓衝 頭5也各由其獨立的液壓缸帶動。 實施例五 如圖5所示，依鑄件的需要擠壓衝頭與可以設計成不同的形狀、大小和個數。可以 安裝在動模型板4、定模3的不同部位。 實施例四、五與實施例一至實施例三的不同之處是合模方向為水平方向，其擠壓 料筒2設置在動模型板4、定模(3)分型面下方，其進料口 IO及內澆口 7均設置在分型面 上，當擠壓料筒2下移並動模型板4開模時，料餅及內澆道可隨鑄件一起保留在動模型板4 上，並可由推桿9推出。因此無需要拉斷或剪斷操作。 以上實施例一至實施例五中，所提及的擠壓衝頭5的結構形式不僅僅局限於此。 其底面形狀還可以為斜面、曲面、或除立體階梯外的其他立體結構；而衝頭底面的投影形狀 可以為滿足鑄件規格需要的規則形狀(實施例一的圓形、實施例二的雙圓形及實施例三的 矩形)或非規則形狀(未圖示)。 從上述實施例可以歸納看出本實用新型一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具的工 作過程如下，如圖6a 圖6d所示 1、模具清理、噴塗此時，動模型板4及擠壓衝頭5處開模狀態，擠壓料筒2及擠
6壓活塞1均處下位(打開狀態)。此時須對型腔8及擠壓料筒2、擠壓活塞1實施清理和噴 塗。 2、合模，澆注將動模型板4與定模3進行合模，並鎖模，擠壓衝頭5進行預合模 (即定位到h位置)並鎖模。與此同時，向擠壓料筒2內定量注入液態金屬，然後擠壓料筒 2與擠壓活塞1 一起上升。與動模型板4、定模3靠牢，並與進料口 10、內澆口 7連通，鎖死。 3、擠壓充型(第一次擠壓)啟動擠壓活塞1上升，將擠壓料筒2中的液態金屬通 過進料口 10，內澆道7推入型腔8中，並進行保壓。 4、衝頭鍛壓(第二次擠壓)待液態金屬充型完畢。接控制計算機指令，擠壓衝頭 5迅速前行，以進一步施壓，並保壓。(工藝控制要求衝頭5前行應小於h距離，不至於將衝 頭5靠死)。直至鑄件在此壓力下完全凝固。 5、開模，取出鑄件模具卸壓，擠壓料筒2及擠壓活塞1 一起下行，退至下位，並將 留在擠壓料筒2中的料並推出。與此同時，動模型板4開模，擠壓衝頭5回抽復位。此時讓 鑄件仍留在動模型板4上，此後頂杆9將鑄件推出模外，並取出。 根據鑄件的不同要求，本實用新型具有立式局部雙重液態模鍛(擠壓鑄造)、立式 整體雙重液態模板(擠壓鑄造)和臥式局部雙重液態模板(擠壓鑄造)等多種結構形式。 其擠壓衝頭可以是單個的，也可以是多個的，可根據需要安放在定模及動模型板的不同部 位。它的第一次擠壓(即是實施擠壓充型)，是靠下擠壓活塞將澆入料筒中液態金屬推入模 具型腔中，它的第二次擠壓是靠擠壓衝頭對已充滿型腔又未完全凝固的鑄件實施鍛壓(又 稱第二次擠壓)使鑄件更緻密，由於此擠壓衝頭可以是整體式，也可以局部式的。而且還可 以是多點的。此定模、動模型板及衝頭的形狀，尺寸是根據鑄件形狀及質量要求而設計的， 因而依鑄件的不同而不同的。由於第二次擠壓的時機是計算機控制的，它可以按需要設置 在不同時段進行，並且可以設置在各種不同模具的不同部位。由此使用雙重擠壓鑄造工藝 可以比普通擠壓鑄造工藝更能生產出組織緻密、無縮松、裂紋缺陷的優質鑄件。
權利要求一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，與擠壓鑄造設備的控制計算機相連，包括凹形的定模、與定模凹口相閉合的動模、與定模除凹口外任一側所設內澆口貫通相連的擠壓料筒及其擠壓活塞，以及設於動模或定模中至少一個與控制計算機相連的擠壓衝頭，所述動模、定模與擠壓衝頭圍成一吻合鑄件規格的型腔，其特徵在於所述各擠壓衝頭與動模或定模之間形成δ間隙的滑動配合，且擠壓衝頭連有鎖模機構，鎖模狀態下各擠壓衝頭留有h距離的鍛壓量。
2. 根據權利要求1所述的一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其特徵在於所述擠壓 衝頭數量為一個，且衝頭的投影面積小於定模凹口的面積，所述擠壓衝頭與動模之間形成S間隙的滑動配合。
3. 根據權利要求1所述的一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其特徵在於所述擠壓 衝頭數量為一個，且衝頭底面面積與定模凹口的面積相吻合，所述擠壓衝頭與定模凹口內 壁之間形成s間隙的滑動配合。
4. 根據權利要求1所述的一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其特徵在於所述擠壓 衝頭數量為兩個以上，各擠壓衝頭按鑄件規格要求受控於控制計算機分布在定模凹口範圍 內；並在動模與定模合攏後，各擠壓衝頭分別與動模或定模形成帶各自S間隙的滑動配合，且各擠壓衝頭分別留有各自h距離的鍛壓量。
5 根據權利要求1所述的一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其特徵在於所述擠壓 衝頭數量為兩個以上，各擠壓衝頭按鑄件規格要求受控於控制計算機分布在動模中；並在 動模與定模合攏後，各擠壓衝頭分別與動模或定模形成帶各自s間隙的滑動配合，且各擠 壓衝頭分別留有各自h距離的鍛壓量。
6. 根據權利要求1所述的一種擠壓鑄造用液態模鍛模具，其特徵在於所述擠壓衝頭 數量為兩個以上，各擠壓衝頭按鑄件規格要求受控於控制計算機分布在定模凹口範圍內和 動模中；並在動模與定模合攏後，各擠壓衝頭分別與動模或定模形成帶各自S間隙的滑動 配合，且各擠壓衝頭分別留有各自h距離的鍛壓量。
7. 根據權利要求1至6中任一權利要求所述的一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其特徵在於所述擠壓衝頭形狀根據鑄件形狀和抽芯原則設為水平面、斜面、曲面或立體結構，且衝頭頭部的投影形狀為符合鑄件規格要求的規則或非規則圖形，衝頭根部滑配合部 位為大於衝頭頭部的簡單圓形或帶圓角的矩形。
8. 根據權利要求1所述的一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其特徵在於所述模具 為水平分型的立式雙重擠壓鑄造模具，其包含內澆口和進料口設置在鑄件中下方的立式壓 射進料裝置，並在定模與擠壓料筒對接進料口的一側設有剪斷器。
9. 根據權利要求1所述的一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，其特徵在於所述模具 為垂直分型的臥式雙重擠壓鑄造模具，其包含內澆口和進料口設置在鑄件旁側分型面上的 立式壓射進料裝置。
專利摘要本實用新型為克服傳統金屬鑄造模具只經過單次擠壓導致成品緻密度較差的問題，揭示了一種擠壓鑄造用雙重液態模鍛模具，與擠壓鑄造設備的控制計算機相連，包括凹形的定模、與定模凹口相閉合的動模、與定模除凹口外任一側所設內澆口貫通相連的擠壓料筒及其擠壓活塞，以及設於動模或定模中至少一個與控制計算機相連的擠壓衝頭，所述動模、定模與擠壓衝頭圍成一吻合鑄件規格的型腔，其特徵在於所述各擠壓衝頭與動模或定模之間形成δ間隙的滑動配合，且擠壓衝頭連有鎖模機構，鎖模狀態下各擠壓衝頭留有h距離的鍛壓量。應用本實用新型的模具後，可使鑄件組織結構達到更高的緻密度，降低縮松、裂紋產生的可能性，提高針對合金鑄件生產的普遍適用性。
文檔編號B22D17/22GK201493468SQ20092023057
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月10日 優先權日2009年8月10日
發明者萬水平, 莊懿, 張山根, 許善新, 齊丕驤 申請人:蘇州三基機械有限公司