[发明专利]多模块多向高频振动热成形模具

说明书

技术领域

本发明属于热成形模具技术领域，特指一种多模块多向高频振动热成形模具。

背景技术

热成形的加工方法是利用在高温下金属材料可塑性较高变、形抗力较小的特性，以强大的压力和一定速度，迫使金属毛坯产生塑性流动，通过凸模与凹模的间隙或凹模的出口，挤出空心或断面比毛坯断面要小的实心件。采用热成形工艺加工的零件具有金属流线连续、强度极高，可塑性强，成型精度高，成型行程中摩擦力小，热传递更为均匀，力学性能极强等特点，加工过程安全性更高，具有更好的经济效益和社会效益。

自从1955年F.Blaha和B.Langenecker首次揭示了附加的超声振动能减小单晶体锌塑性变形时的变形抗力以来，世界各国的许多学者针对振动在金属塑性加工中的应用展开了广泛深入的理论与实验研究。采用液压高频振动与金属热成形技术相结合后，有利于零件成形时的材料流动，能改善金属与模具之间的摩擦状态，降低坯料与模具表面的摩擦力，减小内应力，从而达到减小挤压力的特点。由于振幅微小，亦不会影响成形件的尺寸精度。目前，已经应用在线材、管材和异型材料的拉拔、金属材料的冲孔、剪切、精压、轧制等加工过程中，所采用的激振方式主要以功率超声振动和机械式为主，两者具有非常明显的局限性，比如振动方向有限，输出功率有限、产生激振力较小，频率和幅值难以调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种热成形工件时金属材料的流动应力小、金属流入凹模的阻力低、载荷稳定、挤压力相对小的多模块多向高频振动热成形模具。

本发明的目的是这样实现的：

多模块多向高频振动热成形模具，包括上模、上模及为上下模相对运动导向的导向杆，所述下模的下侧设置有可向多个方向进行高频振动的液压激振器。

上述液压激振器的具体结构是：在液压激振器外圈内设置有激振体，激振体的至少一个水平面和至少一个垂直面上分别设置有一个以上的凹槽，每个凹槽的开口处均设置有弹性的端盖形成颤振腔，所有的颤振腔均通过液压管道与伺服电机驱动的激振阀连通，激振阀的进油口与液压机的高压出油口通过导管连通。

上述颤振腔与激振阀连通的管道上设置有可变容积的变速腔。

上述变速腔内设置有活塞将变速腔分割成变频腔和连杆腔，连杆腔内设置有与活塞连接的伸出连杆腔外的连杆，通过连杆可调整活塞在变速腔内的不同位置进而调整变频腔的容积大小，实现振动频率的改变。

上述伺服电机的最高转速为3000转/min，所述激振阀的阀芯两侧分别开有八个大小相等角度相错的窗口，伺服电机与阀芯之间连接有一个1:2的变速箱，因此理论最高频率为50×2×16=1500Hz。

上述颤振腔有水平面上的颤振腔和垂直面上的颤振腔，垂直面上的颤振腔的体积与水平面上的颤振腔的体积比为1:2。

上述上模的具体结构是：凸模垫在凸模垫块上，用螺栓将凸模和凸模垫块以及凸模压圈一起固定在上模板上；所述下模的具体结构是：由凹模压圈与凹模通过体形契合，由螺栓与凹模垫块一起固定在液压激振器外圈上，并最终由螺栓固定在下模板上。

上述液压激振器设置在下模与下模板之间。

上述液压激振器与驱动上模上下移动的压力机共用一个高压油泵为其供压。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：

本发明采用液压振动技术，具有输出激振力大特点，能实现热挤压过程中的模具多向振动，亦可实现频率和振幅的无级调整，从而很好的克服了传统的超声振动和机械式振动的局限性，在颤振挤压方式下，由于凹模的高频颤振，热成形工件时减小了材料的流动应力，并改善了坯料与凹模之间的摩擦状态，金属流入凹模的阻力降低，从而使得载荷保持在一个相对稳定的水平，针对热成型加工而言不仅可以降低挤压力的大小，而且对热处理工艺也有非常明显的作用，具有重要的理论意义和工程实用背景。

附图说明

图1是本发明的结构剖视图。

图2是本发明的液压激振器的供压状态原理图。

图3是本发明的液压激振器的回流状态原理图。

图4是本发明的多模块液压激振器的结构原理图。

图5是本发明的液压系统原理图。

图6是传统热挤压成型过程载荷图。

图7是本发明在颤振条件下热挤压行程载荷图。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—图7：