一種冷擠壓用二維高頻顫振方法及其模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動擠壓模具，尤其涉及一種冷擠壓用二維高頻顫振方法及其模具。
【背景技術(shù)】
[0002]冷擠壓是在不破壞金屬的前提下使金屬體積作出塑性轉(zhuǎn)移，達(dá)到少無切肩或無切削而使金屬成形，相比于傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式，冷擠壓具有材料消耗少、生產(chǎn)效率高，力學(xué)性能優(yōu)越，可成形復(fù)雜形狀零件等優(yōu)點(diǎn)。隨著汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，對高精度、形狀復(fù)雜的汽車零部件需求量越來越大，特別是一些機(jī)加工比較困難、加工成本較高的零件，如圓柱直齒輪、圓柱螺旋齒輪和花鍵軸等，也要求直接通過冷擠壓成形方式實(shí)現(xiàn)；然而，在冷擠壓此類零件時(shí)，由于其本身形狀較為復(fù)雜，材料在室溫下流動應(yīng)力又較高，同時(shí)模具與坯料之間的摩擦力也阻礙著金屬坯料的流動，導(dǎo)致齒形充填不飽滿以及最后階段的擠壓力過高，使得對壓力機(jī)的噸位以及模具壽命等要求更加嚴(yán)苛。
[0003]為了降低摩擦力和變形抗力，人們嘗試著在金屬塑性成形中引入振動，也就是對被成形坯料或者模具施加一定頻率和振幅的軸向振動，在振動中使材料產(chǎn)生塑性變形。國內(nèi)外學(xué)者對此做過大量研宄，發(fā)現(xiàn)振動塑性加工能大幅度降低成形過程中的變形抗力并附帶其他對產(chǎn)品有利的影響，如降低材料的流動應(yīng)力，減少模具與工件間的摩擦力以及獲得更好的表面質(zhì)量和更高的尺寸精度等。因此這一技術(shù)所蘊(yùn)含的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是顯而易見的。
[0004]目前，振動激勵的主要形式有:功率超聲、機(jī)械式、電磁式、液壓式等，其中功率超聲應(yīng)用最廣泛。然而功率超聲具有輸出功率有限，通常為I?2kW，因此產(chǎn)生的激振力小，不適合冷擠壓加工；機(jī)械式激振結(jié)構(gòu)簡單，輸出激振力大，但上限頻率低，振幅和頻率調(diào)節(jié)困難；電磁式激振裝置能產(chǎn)生復(fù)雜的振動波形，同時(shí)受到固有磁飽和限制，不易獲得較大激振力，加之設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，振幅有限和需要額外的冷卻裝置。因此，所述幾種裝置均不適用于“難成形零件”的振動擠壓。
[0005]基于液壓驅(qū)動的振動方式能提供足夠大的激振力，其中一種冷擠壓用二維高頻顫振模具的顫振施加方式為在同一平面上分別沿X軸、Y軸分別施加顫振，這種方式的兩個(gè)方向上的顫振運(yùn)動易造成干擾，這對冷擠壓振動加工的實(shí)際研宄和應(yīng)用造成一定的阻礙和限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服已有的冷擠壓模具不能實(shí)現(xiàn)“難成形零件”的冷擠壓成形、尺寸精度不能滿足要求及現(xiàn)有的二維高頻顫振冷擠壓模具的顫振施加方式易在兩個(gè)方向上造成干擾等問題，本發(fā)明提供能夠提供足夠大的激振力、較高的振動頻率、兩個(gè)方向互不干擾的一種新型的冷擠壓用二維高頻顫振方法及其模具。
[0007]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)所述目的:一種冷擠壓用二維高頻顫振模具，包括成型機(jī)構(gòu)、X軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)和Y軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)；
[0008]所述成型機(jī)構(gòu)包括上模板、凸模法蘭連接塊、凸模固定塊、凸模、凹模、下凸模、凹模固定塊、凹模座、凹模法蘭連接塊、下模板、頂料片和頂料桿，所述凸模安裝在所述凸模固定塊內(nèi)，所述凸模固定塊通過螺栓與正上方的凸模法蘭連接塊和上模板連接；所述凹模安裝在所述凸模正下方的凹模固定塊內(nèi)，所述凹模與正下方的所述凹模座接觸，所述凹模座與正下方的凹模法蘭連接塊接觸，所述凹模固定塊通過螺栓與正下方的凹模法蘭連接塊和下模板連接；所述頂料片為截面為圓弧形的長條，所述頂料片安裝在下凸模和凹模座的通孔內(nèi)，所述頂料桿安裝在凹模法蘭連接塊和下模板的中心孔內(nèi)，所述頂料桿的上端與所述頂料片連接；
[0009]所述X軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)和Y軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)固定在所述下模座上，所述X軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器，所述Y軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括前Y軸顫振發(fā)生器和后Y軸顫振發(fā)生器，所述左X軸顫振發(fā)生器、右X軸顫振發(fā)生器對稱分布在頂料桿左右兩側(cè)的下模座上，所述前Y軸顫振發(fā)生器和后Y軸顫振發(fā)生器對稱分布頂料桿前后兩側(cè)的下模座上；所述左X軸顫振發(fā)生器、右X軸顫振發(fā)生器、前Y軸顫振發(fā)生器和后Y軸顫振發(fā)生器的顫振頭均與下模板連接；所述左X軸顫振發(fā)生器、右X軸顫振發(fā)生器、前Y軸顫振發(fā)生器和后Y軸顫振發(fā)生器的底部均通過螺栓固定在下模座上。
[0010]進(jìn)一步的，每個(gè)所述顫振發(fā)生器均包括缸筒底座、缸筒、活塞、活塞桿和缸筒頂蓋，所述缸筒底座和缸筒頂蓋焊接在缸筒的上下兩端，所述活塞桿穿過所述缸筒頂端，所述活塞桿與活塞的上端靠軸肩定位，所述活塞桿與活塞的下端通過焊接固定；所述缸筒底座通過螺栓固定在下模座上，所述活塞桿的上端連接下模板。
[0011]進(jìn)一步的，所述活塞桿和缸筒頂蓋之間依次設(shè)有防塵圈、組合密封圈和支撐環(huán)。采用該方法實(shí)現(xiàn)了動密封，當(dāng)然也可以采取其他密封方式。
[0012]進(jìn)一步的，所述活塞和缸筒之間采用組合密封圈和設(shè)置在組合密封圈上下兩側(cè)的支撐環(huán)進(jìn)行密封。采用該方法實(shí)現(xiàn)了動密封，當(dāng)然也可以采取其他的密封方式。
[0013]一種冷擠壓用二維高頻顫振方法，通過在冷擠壓模具的成型機(jī)構(gòu)的下模板和下模座按設(shè)置對稱分布的X軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)和Y軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)，X軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器，Y軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括前Y軸顫振發(fā)生器和后Y軸顫振發(fā)生器，將左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器連接同一個(gè)X軸高頻閥進(jìn)行控制，前Y軸顫振發(fā)生器和后Y軸顫振發(fā)生器連接同一個(gè)Y軸高頻閥進(jìn)行控制，在冷擠壓加工時(shí)通過控制X軸高頻閥和Y軸高頻閥控制四個(gè)顫振發(fā)生器帶動下模板沿模具對稱軸方向做微幅運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)冷擠壓模具的顫振加工。
[0014]進(jìn)一步的，所述左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器連接同一個(gè)X軸高頻閥但控制油路相反。
[0015]進(jìn)一步的，所述左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器連接同一個(gè)X軸高頻閥但控制油路相同。
[0016]進(jìn)一步的，所述前Y軸顫振發(fā)生器和后Y軸顫振發(fā)生器連接同一個(gè)Y軸高頻閥但控制油路相同。
[0017]進(jìn)一步的，所述前Y軸顫振發(fā)生器和后Y軸顫振發(fā)生器連接同一個(gè)Y軸高頻閥但控制油路相反。
[0018]本發(fā)明提出的一種冷擠壓用二維高頻顫振模具的控制方法為左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器采用同一高頻閥控制，但控制油路相反；施加顫振信號后，左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器帶動所述下模板沿模具對稱軸做微幅擺動。同時(shí)，對Y軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)采用同樣的控制方式，則下模將沿模具對稱軸作微幅擺動，由于兩個(gè)方向的微幅高頻擺動方向正交，且下模部分固定在下模板上，從而帶動凹模二維高頻顫振。
[0019]本發(fā)明提出的一種冷擠壓用二維高頻顫振模具的另外一種控制方法為左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器采用同一高頻閥控制，但控制油路相反；施加顫振信號后，左X軸顫振發(fā)生器和右X軸顫振發(fā)生器帶動所述下模板沿模具對稱軸做微幅擺動；同時(shí)，Y軸顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)的兩個(gè)顫振發(fā)生器采用同一高頻閥控制，且控制油路相同，施加顫振信號后，顫振發(fā)生器帶動所述下模板沿軸向作微幅高頻顫振。兩個(gè)運(yùn)動疊加即可實(shí)現(xiàn)凹模的二維高頻顫振。
[0020]本發(fā)明提出的一種冷擠壓用二維高頻顫振模具的第三控制方法為四個(gè)顫振發(fā)生器均采用相同方向的控制油路，則將帶動下模板做軸向高頻顫振，凹模也隨之進(jìn)行軸向高頻顫振，本發(fā)明此時(shí)可作為一維高頻顫振模具使用。
[0021]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:以右X軸顫振發(fā)生器為例，油液從缸筒側(cè)面兩油口進(jìn)入并充滿缸筒油腔，由于活塞與缸筒，以及活塞與活塞桿之間的密封，缸筒油腔被活塞隔離成上下兩部分，并分別通過上下油口與液壓控制閥連通；通過對液壓控制閥輸入指定參數(shù)的振動信號，可調(diào)控缸筒上下油腔內(nèi)的油液壓力，活塞與活塞桿在上下油腔壓力差的作用下，在缸筒內(nèi)進(jìn)行微幅的往復(fù)運(yùn)動，帶動下模板微幅振動，一種控制方法為四個(gè)顫振發(fā)生器的控制油路方向相同，則下模板作軸向微幅顫振；另一種控制思路為同一直線上的兩個(gè)顫振發(fā)生器的控制油路方向相反，則下模板在X軸、Y軸上均沿模具軸線作微幅擺動，第三種控制思路為X軸的兩個(gè)顫振發(fā)生器的控制油路方向相反，Y軸的兩個(gè)顫振發(fā)生器的控制油路方向相同，則下模板在X軸上沿對稱軸做微幅擺動并沿軸向高頻顫振。由于下模部分固定在下模板上，凹模也隨下模板運(yùn)動。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用的顫振發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)用高頻閥控制，具有激振頻率大、響應(yīng)快、輸出力大的特點(diǎn)；提供了三種不同的顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)控制方式，能夠提供三種不同的顫振形式，且控制方式簡單；通過對凹模施加二維高頻顫振，能夠改善擠壓件的摩擦狀態(tài)，促進(jìn)金屬流動，從而降低成形載荷，提高成品質(zhì)量。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種冷擠壓用二維高頻顫振模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的顫振發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖3是顫振發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意俯視圖；
[0026]圖4是本發(fā)明的顫振發(fā)生器位置布置示意圖；
[0027]其中:1_上模板；2_凸模法蘭連接塊；3_凸模固定塊；4-凸模；5-凹模；6_凹模固定塊；7_凹模座；8_下模板；9_下模座；10_頂料桿；11_顫振發(fā)生器；12_凹模法蘭連接塊；13-頂料片；14-下凸模；15_毛坯；16-活塞桿；17-缸筒頂蓋；18_缸筒；19_活塞；20_缸筒底座。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)