一種冷擠壓模具組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種模具組件,特別涉及一種用于實心件正擠壓批量成型靜力強度較高的材料時所用的模具,屬于模具制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在冷擠壓過程中,由于凹模承受的壓力極大,凹模除需要選擇具有高的強度和韌性的材料外,更常用的做法是采用預應力圈來提供預壓力。通常根據(jù)凹模內(nèi)圈擠壓過程中所承受的極限內(nèi)壓力的大小來決定預應力圈的層數(shù)。模套與凹模之間、以及模套與外層預應力圈之間通常采用熱套過盈配合,如何確定最佳過盈量是一個很困難的問題。目前的研究都是基于模具材質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)、模具溫度分布、工件形狀等因素把過盈量設定成一個均勻值。
[0003]然而,均勻過盈量提供的預壓力,在擠壓成型的過程中,并沒有根據(jù)模具內(nèi)圈受力的具體情況提供最合理的預應力分布,比如模具內(nèi)腔截面變化處。在并不是很希望提供過大預應力的地方,如模具上端和下部,模具的預應力都有了較大的增長,這種造成了模具尺寸誤差加大,工件頂出困難,頂出過程中出現(xiàn)鐓粗現(xiàn)象。從而導致修模的工作量增大,難度增高。而且在熱套過盈配合中,熱膨脹和回火溫度限制了過盈量,從而限制了預應力的大小,過盈量越大,操作難度也相應增加。綜上所述,在模套和預應力圈的彈性范圍內(nèi)均勻地設置過盈量并不是一個明智的做法。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實用新型旨在提供一種在擠壓過程中具有更合理的預應力分布的模具組件。
[0005]本實用新型的模具組件包括凹模、模套和外層預應力圈,所述模套通過熱套過盈配合工藝裝配在凹模內(nèi)圈上,所述外層預應力圈通過熱套過盈配合工藝裝配在模套上,所述模套為分段式圓筒結(jié)構(gòu),其包括上模套和下模套,所述上模套與所述凹模內(nèi)圈之間具有第一過盈量,所述下模套與所述凹模內(nèi)圈之間具有第二過盈量,所述第一過盈量和所述第二過盈量為不同的兩個過盈量。
[0006]進一步地,所述外層預應力圈與模套之間具有第三過盈量,且所述第三過盈量的值小于第一過盈量和第二過盈量。
[0007]進一步地,所述第一過盈量優(yōu)選為0.03mm,第二過盈量優(yōu)選為0.05mm,第三過盈量優(yōu)選為0.01mm。
[0008]進一步地,所述上模套和所述下模套在接觸的端面處過盈配合,過盈量為0.02mm。
[0009]進一步地,所述外層預應力圈具有一個軸肩,所述上模套具有與所述軸肩對應的階梯部。
[0010]進一步地,所述模具組件還包括頂桿,所述頂桿具有表面錐度。
[0011]進一步地,所述頂桿的表面錐度為82°。
[0012]進一步地,對外層預應力圈相應于上下軸套分界面的區(qū)域做表面強化處理,以避免由于擠壓過程中上下模套貼合面由于徑向膨脹量不同導致出現(xiàn)尖銳棱邊而造成預應力圈的應力集中,萌生裂紋和出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象;所述凹模內(nèi)圈材料為碳化鎢硬質(zhì)合金,所述模套材料為skd61。
[0013]本實用新型采用分段式模套,通過在各分段和凹模內(nèi)圈之間施加非均勻化的過盈量,對擠壓過程中的凹模內(nèi)圈表面提供具有應力梯度的預壓力,更貼近積壓生產(chǎn)的凹模內(nèi)圈實際受力情況,大幅度的降低了工件頂出時由于凹模內(nèi)圈預壓力的分布不合理而造成的頂出困難和工件的局部變形,降低裝配完后模具修模難度和工作量。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型所述的模具組件的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0015]圖2為優(yōu)化過的頂桿形狀示意圖;
[0016]圖3a為頂桿形狀優(yōu)化后凹模型腔口等效應力-時間圖;
[0017]圖3b為頂桿形狀優(yōu)化前凹模型腔口等效應力-時間圖;
[0018]圖4a為頂桿優(yōu)化前型腔口溫度-時間圖;
[0019]圖4b為頂桿形狀優(yōu)化后型腔口溫度-時間圖;
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行描述,顯然,所描述的僅僅是本實用新型一部分實施例?;诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021]如圖1所示,模套橫向分割成兩段:上模套2和下模套4,通過外層預應力圈1給模套施加軸向預緊力。在擠壓的過程中,由于在工件頂出的過程中,工件被頂桿頂著向上移動,對凹模內(nèi)圈3施加向上的摩擦力,如果沒有對分段式模套施加軸向預壓力,上下模套很有可能會因為內(nèi)圈3所承受的巨大的摩擦力而分開??紤]擠壓成形是個不斷循環(huán)的過程,如果上下模套隨著工藝流程不斷的發(fā)生分離貼合,必然會導致磨損甚至裂紋萌生的情況產(chǎn)生。所以在外層預應力圈1上端設計了一個軸肩,限制住上模套可能出現(xiàn)的軸向位移。
[0022]考慮到熱套過盈配合后,上下模套的膨脹量不一致,所以要在裝配完成后進行磨平,避免在進行外層預應力圈熱套的時候由于尖銳棱邊造成外層預應力圈裂紋萌生甚至爆裂,預先通過對上下模套不同過盈量裝配后的徑向尺寸的計算,最后取上下模套為同樣的徑向尺寸。
[0023]由于在擠壓過程中,下模套4受軸向載荷遠大于上模套2,導致下模套4軸向壓縮量大于上模套2,如果上下模套裝配完成后僅僅是貼合的話,上下模套在擠壓的過程中會出現(xiàn)短暫分離的情況,回彈后又重新貼合,考慮到擠壓是個不斷循環(huán)的過程,這種情況會導致上下模套的端面磨損和裂紋的萌生。所以在設計的時候,需要考慮上下模套軸向的補償量,這里設計上下模套過盈量0.02mm。
[0024]上模套2與凹模內(nèi)圈3之間的第一過盈量設計為0.03mm,下模套4與凹模內(nèi)圈3之間的第二過盈量設計為0.05mm,外層預應力圈1與模套之間的第三過盈量選擇為0.01mm。
[0025]如圖2所示,頂桿具有表面錐度的形狀,所述表面錐度優(yōu)選為82°,這是由于擠壓件出型腔口的部位呈現(xiàn)的特殊的幾何構(gòu)型,如果采用平面頂桿,在頂出環(huán)節(jié)會出現(xiàn)局部鐓粗現(xiàn)象的同時,工件端部材料向型腔口流動,導致型腔口外的工件口徑在回彈的基礎上繼續(xù)增大,繼而凹模型腔出口處出現(xiàn)危險的應力峰值??紤]到熱套過盈裝配的時候外層預應力圈軸肩和上模套階梯部尖角部分應力集中的問題,故在兩處應力集中處做拋光圓角處理,降低應力集中。
[0026]下面對一體式模套模型和分段式模套模型的預應力分布進行對比。
[0027]分段式模套的模具內(nèi)腔周向預應力中下部較大,上部較小,而一體式模套模型模具內(nèi)腔的周向預應力上部較大,中下部較小,從預應力的分布來看,分段式模套施加變過盈量較為合理。分段式模套的預應力分分布還可以通過控制下模套的軸向長度及控制下模套的過盈量來進行控制,這點是一體式模套做不到的。這樣的話,可以合理的控制預壓力的分布,以及根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)預壓力的大小。
[0028]從模具內(nèi)腔隨擠壓過程中的周向應力變化來看,兩種不同形式的模套所帶來的預應力都可以保證在擠壓過程中模具內(nèi)腔不承受拉應力的作用,但是分段式模套更為靈活。由于分段式模套裝配完成后,上下模套端面緊密貼合,在擠壓的過程中,下模套在承受拉應力的時候,只受到上模套的摩擦力的牽制,導致下模套在擠壓過程中,徑向膨脹較一體式模套對應區(qū)域要大,也就是說,分段式模套的下模套在擠壓過程中的彈性變形量略大于一體式模套的對應區(qū)域,這樣會對預壓力的過剩的“抑制”現(xiàn)象較為明顯。
[0029]如圖3a、圖3b所示,從工件頂出,型腔口的等效應力來看,優(yōu)化了頂桿形狀后,型腔口的最大應力大幅度下降,從3400mpa降到了 1898mpa,而且由于降低了墩粗現(xiàn)象所帶來的擠壓件斷面局部塑性應變程度和摩擦,凹模型腔口的溫度也比優(yōu)化之前有所下降,從103 °C下降到了 94°C,如圖4a、圖4b所示。
[0030]以上所述的【具體實施方式】,對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應理解的是,以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已,并不用于限定本實用新型的保護范圍,凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種模具組件,包括凹模、模套和外層預應力圈,所述模套通過熱套過盈配合工藝和凹模的內(nèi)圈裝配在一起,其特征在于,所述模套為分段式圓筒結(jié)構(gòu),其包括上模套和下模套,所述上模套與所述凹模內(nèi)圈之間具有第一過盈量,所述下模套與所述凹模內(nèi)圈之間具有第二過盈量,所述第一過盈量和所述第二過盈量為不同的兩個過盈量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具組件,其特征在于,所述外層預應力圈與模套之間具有第三過盈量,且所述第三過盈量的值小于第一過盈量和第二過盈量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具組件,其特征在于,所述第一過盈量為0.03mm,第二過盈量為0.05mm,第三過盈量為0.01mm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模具組件,其特征在于,所述上模套和所述下模套在接觸的端面處過盈配合,過盈量為0.02mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具組件,其特征在于,所述外層預應力圈具有一個軸肩,所述上模套具有與所述軸肩對應的階梯部,在所述軸肩和所述階梯部的接觸部分做拋光圓角處理。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具組件,其特征在于,還包括頂桿,所述頂桿的表面具有錐度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模具組件,其特征在于,所述頂桿的表面的錐度為82°。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具組件,其特征在于,對外層預應力圈相應于上下軸套分界面的區(qū)域做表面強化處理。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具組件,其特征在于,所述凹模內(nèi)圈材料為碳化鎢硬質(zhì)合金,所述模套材料為skd61。
【專利摘要】冷擠壓技術(shù)是一種高精,高效,優(yōu)質(zhì)低耗的先進生產(chǎn)工藝技術(shù),在現(xiàn)代生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。由于凹模在擠壓過程中承受壓力極大,凹模除需要選擇具有高的強度和韌性的材料外,通常還使用預應力圈來提供預壓力。本實用新型提出了一種冷擠壓模具組件,其包括凹模和分段式的模套,通過在各分段模套和凹模內(nèi)圈之間施加非均勻化過盈量,對擠壓過程中的凹模內(nèi)圈表面提供具有應力梯度的預壓力,更貼近擠壓生產(chǎn)的凹模內(nèi)圈實際受力情況,大幅度的降低了工件頂出時由于凹模內(nèi)圈預壓力的分布不合理而造成的頂出困難和工件的局部變形。
【IPC分類】B21C25/02
【公開號】CN205074361
【申請?zhí)枴緾N201520341798
【發(fā)明人】王立波, 王澤
【申請人】西華大學
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年5月18日