一種半固態流變擠壓鑄造軸套零件的成形模具的製作方法

2023-05-23 09:16:06

本實用新型涉及一種半固態流變擠壓鑄造軸套零件的成形模具，屬於半固態流變成形領域。

背景技術：

半固態金屬成形技術是一種利用金屬凝固過程中施加劇烈攪拌或其他方式得到的固液混合漿料並進行加工成形的方法。採用該技術，對於節約資源和保護環境具有一定的指導意義。自20世紀70年代以來，科研學者關於半固態方面的研究主要集中在鎂合金、鋁合金等一些低熔點合金，對於錫青銅等高熔點合金的半固態研究相對較少。錫青銅具有較高的強度、耐腐蝕性和優良的耐磨性，被廣泛應用於蒸汽鍋爐和船舶工業重要閥件、齒輪和蝸輪等設備，開展該合金半固態成形技術的研究有利於提升產品性能。軸套零件的生產，通常採用液態成形或離心鑄造等成形方式。液態成形時，需要造型、澆注等，成形工藝繁瑣，容易出現夾雜、氧化等問題；離心鑄造得到的組織不均勻，而且容易出現縮松、縮孔等缺陷。採用擠壓鑄造，可以很好的避免以上諸多問題，擠壓工藝不僅可以提高產品的綜合性能，而且尺寸精度高，產品表面質量好。目前，銅合金軸套零件擠壓模具通常採用的是一模一件的加工方法，一次只能製得一個零件製品，生產效率低，不適合大批量生產；而且銅合金軸套零件擠壓模在脫模及復位裝置中多採用螺紋連接，長期使用容易出現鬆動，導致強度降低，從而減少模具使用壽命。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種半固態流變擠壓鑄造軸套零件的成形模具，一次能擠壓成形多個零件，生產效率和材料利用率大幅度提高，適合批量化生產，所述成形模具包括上模座1、上固定板2、凸模3、凹模4、型芯6、套筒7、上圓盤8、下圓盤9、下固定板10、下模座11、壓機頂杆12、復位杆壓杆15、復位杆16；上模座1的下表面與固定板2連接，凸模3和復位杆壓杆15以法蘭邊形式固定在上模座1與上固定板2之間；凹模4固定在下固定板10上，下固定板10與下模座11固定在液壓機工作檯上面；凹模4的上面設有一個或多個小空腔，下面為一個大空腔，每個小空腔對應一個凸模3；上圓盤8與下圓盤9位於凹模4的大空腔內，上圓盤8與下圓盤9之間為可拆卸連接，下圓盤9的下表面與下固定板10的上表面之間接觸但不連接；每個小空腔對應一個型芯6，每個型芯6對應一個套筒7，型芯6底端以法蘭邊形式固定在下固定板10和下模座11之間，從下往上依次穿過下圓盤9、上圓盤8、套筒7、小空腔；套筒7以法蘭邊形式固定在上圓盤8和下圓盤9之間；型芯6位於套筒7的內部，且型芯6與套筒7之間為間隙配合，套筒7與凹模的小空腔之間也為間隙配合，型芯6的高度高於套筒7的高度；凸模3、小空腔、型芯6和套筒7組成型腔；復位杆16位於凹模4中央，底端與上圓盤8接觸但不連接，上端與凹模4上表面平齊；壓機頂杆12與液壓機相連，復位杆壓杆15、復位杆16、壓機頂杆12在一條直線上；上模座1與下模座11之間通過導向裝置進行定位。

優選的，本實用新型所述凹模4通過螺栓17固定在下固定板10上，下固定板10與下模座11通過T型板固定在液壓機工作檯上面；凹模4的上面設有四個小空腔。

優選的，本實用新型所述導向裝置包括兩個導套13和兩個導柱14，導套13的上端固定連接在上模座1下表面的兩個對角，導柱14的下端固定連接在下模座11上表面的兩個對角，導柱14的上端套接在導套13的下端，導套13與導柱14為間隙配合。

優選的，本實用新型所述凸模3與上模座1和上固定板2之間、復位杆壓杆15與上模座1和上固定板2之間、套筒7與上圓盤8和下圓盤9之間、型芯6與下固定板10與下模座11之間均為間隙配合。

優選的，本實用新型所述模具主體的材料為40Cr，凸模、凹模、型芯、套筒的材料為H13模具鋼，並且經過熱處理加工製得。

優選的，本實用新型所述凹模（4）的外面設有陶瓷加熱線圈 。

本實用新型所述凸模3的形體形狀與凹模4型腔相適應，小型腔、型芯、套筒一起組合起來的那個內部空間形狀與產品的外輪廓相適應。

本實用新型所述模具的使用過程：流變擠壓前，壓機頂杆12退至液壓機最底端，此時，下圓盤9位於凹模4最底端，下圓盤9下表面與下固定板10上表面接觸，通過陶瓷加熱線圈對模具預熱，預熱溫度為300~400℃；然後將經過加熱保溫的半固態漿料定量倒入模具型腔，控制凸模3對漿料進行流變擠壓成形，直至漿料充滿型腔為止，擠壓力為30~180MP、擠壓速度為13~25mm/s、保壓時間為5~10s；流變擠壓完成後，控制凸模3與凹模4分離至150~300mm，通過控制壓機頂杆12向上運動，帶動下圓盤9、上圓盤8、復位杆16、套筒7和擠壓得到的成形零件5一起向上運動，當成形零件5完全露出凹模型腔後，完成脫模；最後，壓機頂杆12退至液壓機最底端，並且控制復位杆壓杆15擠壓復位杆16向下運動，同時帶動上圓盤8、下圓盤9和套筒7一起向下運動，當下圓盤9下表面與下固定板10上表面接觸，完成復位；整個擠壓過程，實現機械化控制，解決了傳統擠壓鑄造脫模困難的難題，同時實現批量化生產，大大提高了生產效率。

本實用新型的有益效果：

（1）本實用新型所述模具一次擠壓過程可成形多個零件，生產效率和材料利用率大幅度提高，適用於大批量生產，而且操作簡單、控制方便、流程短，可實現機械化控制，對於節約資源和保護環境有一定指導意義。

（2）本實用新型所述模具中多處採用了法蘭邊固定的方式，不僅方便於模具使用過程中的安裝與拆卸，同時相比於螺紋連接提高了穩定性，延長了模具使用壽命。

（3）本實用新型所述模具中導柱與導套的配合使用提高了凸模與凹模的配合精度，減少了其他幹涉，提高了成型精度，同時對於保護模具，提高產品質量有重要意義。

（4）本實用新型所述模具中型芯、套筒、及復位杆的配合使用，實現了零件的成型、脫模及模具復位的機械化流水作業，解決了傳統擠壓模具中脫模困難的問題，對於擠壓鑄造小型銅合金軸套零件具有一定的指導意義。

（5）本實用新型所選漿料為半固態金屬漿料，在擠壓過程中，所需擠壓力較小，可實現近終成形，減少了機械加工，而且成形件組織緻密，內部氣孔、偏析等缺陷少，同時與液態成形相比避免了擠壓過程中的湍流、噴濺等問題。

（6）本實用新型結構合理，機械化程度高，大大提高了生產效率，減少勞動成本，提高了產品質量。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型的成形軸套零件結構示意圖。

圖中：1-上模座；2-上固定板；3-凸模；4-凹模；5-成形零件；6-型芯；7-套筒；8-上圓盤；9-下圓盤；10-下固定板；11-下模座；12-壓機頂杆；13-導套；14-導柱；15-復位杆壓杆；16-復位杆；17-螺栓。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的保護範圍並不限於所述內容。

本實用新型實施例1~2中模具主體的材料為40Cr，凸模、凹模、型芯、套筒的材料為H13模具鋼，並且經過熱處理加工製得。

實施例1

本實施例所述一種半固態流變擠壓鑄造軸套零件的成形模具，包括上模座1、上固定板2、凸模3、凹模4、型芯6、套筒7、上圓盤8、下圓盤9、下固定板10、下模座11、壓機頂杆12、復位杆壓杆15、復位杆16；上模座1的下表面與固定板2連接，凸模3和復位杆壓杆15以法蘭邊形式固定在上模座1與上固定板2之間；凹模4固定在下固定板10上，下固定板10與下模座11固定在液壓機工作檯上面；凹模4的上面設有2小空腔，下面為一個大空腔，每個小空腔對應一個凸模3；上圓盤8與下圓盤9位於凹模4的大空腔內，上圓盤8與下圓盤9之間為可拆卸連接，下圓盤9的下表面與下固定板10的上表面之間接觸但不連接；每個小空腔對應一個型芯6，每個型芯6對應一個套筒7，型芯6底端以法蘭邊形式固定在下固定板10和下模座11之間，從下往上依次穿過下圓盤9、上圓盤8、套筒7、小空腔；套筒7以法蘭邊形式固定在上圓盤8和下圓盤9之間；型芯6位於套筒7的內部，且型芯6與套筒7之間為間隙配合，套筒7與凹模的小空腔之間也為間隙配合，型芯6的高度高於套筒7的高度；凸模3、小空腔、型芯6和套筒7組成型腔；復位杆16位於凹模4中央，底端與上圓盤8接觸但不連接，上端與凹模4上表面平齊；壓機頂杆12與液壓機相連，復位杆壓杆15、復位杆16、壓機頂杆12在一條直線上；上模座1與下模座11之間通過導向裝置進行定位，如圖1所示。

實施例2

本實施例所述一種半固態流變擠壓鑄造軸套零件的成形模具，包括上模座1、上固定板2、凸模3、凹模4、型芯6、套筒7、上圓盤8、下圓盤9、下固定板10、下模座11、壓機頂杆12、復位杆壓杆15、復位杆16；上模座1的下表面與固定板2連接，凸模3和復位杆壓杆15以法蘭邊形式固定在上模座1與上固定板2之間；凹模4通過螺栓17固定在下固定板10上，下固定板10與下模座11通過T型板固定在液壓機工作檯上面；凹模4的上面設有4小空腔，下面為一個大空腔，每個小空腔對應一個凸模3，凹模4的外面設有陶瓷加熱線圈；上圓盤8與下圓盤9位於凹模4的大空腔內，上圓盤8與下圓盤9之間為可拆卸連接，下圓盤9的下表面與下固定板10的上表面之間接觸但不連接；每個小空腔對應一個型芯6，每個型芯6對應一個套筒7，型芯6底端以法蘭邊形式固定在下固定板10和下模座11之間，從下往上依次穿過下圓盤9、上圓盤8、套筒7、小空腔；套筒7以法蘭邊形式固定在上圓盤8和下圓盤9之間；型芯6位於套筒7的內部，且型芯6與套筒7之間為間隙配合，套筒7與凹模的小空腔之間也為間隙配合，型芯6的高度高於套筒7的高度；凸模3、小空腔、型芯6和套筒7組成型腔；復位杆16位於凹模4中央，底端與上圓盤8接觸但不連接，上端與凹模4上表面平齊；壓機頂杆12與液壓機相連，復位杆壓杆15、復位杆16、壓機頂杆12在一條直線上；上模座1與下模座11之間通過導向裝置進行定位，所述導向裝置包括兩個導套13和兩個導柱14，導套13的上端固定連接在上模座1下表面的兩個對角，導柱14的下端固定連接在下模座11上表面的兩個對角，導柱14的上端套接在導套13的下端，

導套13與導柱14為間隙配合。