[发明专利]一种高频颤振冷挤压模具

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动挤压模具，尤其涉及一种高频颤振冷挤压模具。

背景技术

冷挤压是在不破坏金属的前提下使金属体积作出塑性转移，达到少无切屑或无切削而使金属成形，相比于传统的机械加工方式，冷挤压具有材料消耗少、生产效率高，力学性能优越，可成形复杂形状零件等优点。随着汽车制造业的飞速发展，对高精度、形状复杂的汽车零部件需求量越来越大，特别是一些机加工比较困难、加工成本较高的零件，如圆柱直齿轮、圆柱螺旋齿轮和花键轴等，也要求直接通过冷挤压成形方式实现；然而，在冷挤压此类零件时，由于其本身形状较为复杂，材料在室温下流动应力又较高，同时模具与坯料之间的摩擦力也阻碍着金属坯料的流动，导致齿形充填不饱满以及最后阶段的挤压力过高，使得对压力机的吨位以及模具寿命等要求更加严苛。

为了降低摩擦力和变形抗力，人们尝试着在金属塑性成形中引入振动，也就是对被成形坯料或者模具施加一定频率和振幅的轴向振动，在振动中使材料产生塑性变形。国内外学者对此做过大量研究，发现振动塑性加工能大幅度降低成形过程中的变形抗力并附带其他对产品有利的影响,如降低材料的流动应力，减少模具与工件间的摩擦力以及获得更好的表面质量和更高的尺寸精度等。因此这一技术所蕴含的经济价值是显而易见的。

目前，振动激励的主要形式有：功率超声、机械式、电磁式、液压式等，其中功率超声应用最广泛。然而功率超声具有输出功率有限，通常为1～2kW，因此产生的激振力小，不适合冷挤压加工；机械式激振结构简单，输出激振力大，但上限频率低，振幅和频率调节困难；电磁式激振装置能产生复杂的振动波形，同时受到固有磁饱和限制，不易获得较大激振力，加之设备结构复杂，振幅有限和需要额外的冷却装置。因此，上述几种装置均不适用于“难成形零件”的振动挤压。

基于液压驱动的振动方式能提供足够大的激振力，其中一种形式是通过油液压力迫使颤振缸顶板发生弹性变形来实现振动，但由于金属的弹性变形量无法精确控制，导致振动的振幅无法预测和控制，且振动方向单一，这对于冷挤压振动加工的实际研究和应用造成一定的阻碍和限制。

发明内容

本发明的目的在于克服已有的冷挤压用颤振挤压模具振幅及频率无法预测和控制，且振动方式单一的缺陷，提供了一种频率、幅值、施振时间以及施振时机可控，能提供多种颤振方式的高频颤振冷挤压模具。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种高频颤振冷挤压模具，包括成型机构和颤振发生机构；

所述成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、下模座、顶料片和顶料杆，所述凸模安装在所述凸模固定块内，所述凸模固定块通过螺栓与正上方的凸模法兰连接块和上模板连接；所述凹模安装在所述凸模正下方的凹模固定块内，所述凹模与正下方的所述凹模座接触，所述凹模座与正下方的凹模法兰连接块接触，所述凹模固定块通过螺栓与正下方的凹模法兰连接块和下模板连接；所述顶料片为截面为圆弧形的长条，所述顶料片安装在下凸模和凹模座的通孔内，所述顶料杆安装在凹模法兰连接块和下模板的中心孔内，所述顶料杆的上端与所述顶料片连接；

所述颤振发生机构包括左颤振发生器和右颤振发生器，所述左颤振发生器和右颤振发生器均包括缸筒底座、缸筒、活塞、活塞杆和缸筒顶盖，所述缸筒底座和缸筒顶盖焊接在缸筒的上下两端，所述活塞杆与活塞的上端靠轴肩定位，所述活塞杆与活塞的下端通过焊接固定；所述缸筒底座通过螺栓固定在下模座上，所述缸筒顶盖连接下模板，所述左颤振发生器和右颤振发生器对称分布在所述顶料杆的左右两侧。

进一步，所述活塞杆与缸筒顶盖之间均采用防尘圈、组合密封圈和支撑环结构进行密封。采用该方式实现了动密封，当然，也可以采用其他密封方式。

更进一步，左颤振发生器和右颤振发生器采用同一高频阀控制，但控制油路相反。施加颤振信号后，颤振发生器带动上述下模板沿模具对称轴做微幅摆动，由于上述下模部分固定在下模板上，故下模也随之微幅高频摆动。

再进一步，左颤振发生器和右颤振发生器采用同一高频阀控制，且控制油路相同。施加颤振信号后，颤振发生器带动上述下模板沿轴向作微幅高频颤振，由于上述下模部分固定在下模板上，故下模也随之微幅高频颤振。