[发明专利]一种金属热塑性成型组合模具

说明书

技术领域

本发明属于机械制造领域，涉及一种模具，具体涉及一种金属热塑性成型组合模具。

背景技术

金属材料成型技术可分为液态成型、固态成型和半固态成型三种基本模式，其中固态成型可以获得更好的组织(均匀、细小)、更佳的性能(高强度和高硬度，大塑性和大韧性)和更高的尺寸精度与表面光洁度。

固态塑性成型又称为锻造，是高性能结构和零部件的最佳成型方法。但是由于固态成型阻力很大，材料和锻砧、锻锤(即最简单的模具)摩擦力很大，锻件的形状必须很简单，否则易于破裂。同时经受成型(锻造)的金属材料坯件(锻件)在经受每次击打过程中，不直接经受捶打的部位，垂直外表面的方向不受力(无垂直约束，也无切线方向的约束)，因此极易发生沿切向的破裂，进而导致锻件开裂，成为废品。因此绝大多数金属材料无法进行锻造成型，或者只能采用很小的锻造量，需要多次加热-锻造，生产效率很低。

以镁合金、铝合金为代表的轻金属材料，普通锻造条件下比较容易开裂，因此工业上较少采用锻件，主要采用热挤压件；而镁合金几乎没有工业锻件。相对于钢铁和钛合金，镁合金和铝合金属于低熔点金属材料，锻造温度也较低，适合锻造的温度区间很窄，这也是普通自由锻造难以进行较复杂件锻造成型的困难之一。在金属或合金的锻造温度范围内，通过设计流畅的模腔，采用超塑性应变速率的加载方式，可以实现复杂零部件的一次性精密成型。确保这种流畅的模腔，就是本发明所述的组合热成型模具。

现有金属材料精密成型往往采用铸造法(精密铸造)或粉末冶金法。铸造法可以生产尺寸和形位精度较高的机器零件，但是难以克服铸造金属材料的根本性缺点：组织粗大、成分偏析、孔隙率高、性能低下等问题。粉末冶金法可以生产尺寸和形位精度较高的机器零件，但是难以克服其根本性缺陷：致密度低，内部包含一定的空隙、尺寸和形位精度受到零件复杂程度的限制、生产效率低、成本高、零件力学性能较低等。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，本发明解决了要求具有高性能的复杂形状结构或机械零件在一定温度下的一次性成型的问题。本发明公开了一种金属热塑性成型的组合模具。

技术方案：一种金属热塑性成型组合模具，包括底板、托板、外筒、内筒、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板、芯棒和上板，

所述托板与所述底板的上表面相接；

所述第二侧板中部设有通孔，所述第四侧板中部设有通孔，所述芯棒通过所述通孔分别与所述第二侧板、第四侧板相连；

所述第一侧板两侧边和所述第三侧板两侧板均设有定位销钉，所述第二侧板的两侧和所述第四侧板的两侧均设有定位销孔，所述第一侧板分别与所述第二侧板、所述第四侧板卡接；所述第三侧板分别与所述第二侧板、所述第四侧板卡接；

所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板和所述第四侧板外侧均设有锥面，所述内筒的内侧设有与所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板和所述第四侧板的外侧锥面相适应的锥面；

所述内筒的外侧设有锥面，所述外筒的内侧设有与所述内筒外侧锥面相适应的锥面，所述外筒的外侧面为直圆柱面；

所述托板、所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板、所述第四侧板、所述芯棒和所述上板构成了型腔。

作为本发明中一种金属热塑性成型组合模具的一种优选方案：所述第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板的外侧面的锥面的锥度均为2.5°～30°。

作为本发明中一种金属热塑性成型组合模具的一种优选方案：所述内筒内壁的锥度为2.5°～30°；所述内筒的外侧面的锥面的锥度为2.5°～15°，所述外筒的内侧面的锥面与所述内筒外锥面相配合，所述外筒的内侧面的锥度为2.5°～15°。

作为本发明中一种金属热塑性成型组合模具的一种优选方案：所述外筒的外侧面为直圆柱面。

作为本发明中一种金属热塑性成型组合模具的一种优选方案：所述外筒的材质为中碳调质钢、耐热钢、热作模具钢中的一种。

作为本发明中一种金属热塑性成型组合模具的一种优选方案：所述内筒的材质为热作模具钢、耐热钢中的一种。

作为本发明中一种金属热塑性成型组合模具的一种优选方案：所述第一侧板的外侧面、所述第二侧板的外侧面、所述第三侧板的外侧面和所述第四侧板的外侧面设有多个减重槽。所述减重槽的形状是流线型凹槽。凹槽的深度以确保各侧板模腔一侧的工作厚度为5～50mm。