技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)
[0002] 隨著中國
汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車零部件的批量越來越大，冷擠壓技術(shù)也在此大展身手，越來越多的汽車零部件要求由切削工藝改為冷擠壓加工。與切削加
工件相比，冷擠壓件具有連續(xù)的金屬
纖維流線和較高的機(jī)械強(qiáng)度，尤其是在汽車中應(yīng)用較多的齒形類零件，其齒形在冷擠壓后基本不需加工或僅僅只是留下磨削的加工量，而且材料利用率和生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品
質(zhì)量也較為穩(wěn)定。
[0003] 然而，在冷擠壓加工時，由于材料在室溫下的高流動應(yīng)
力，在坯料成形終了時，
變形抗力急劇上升(可達(dá)到2000MP甚至更高)，同時模具與坯料之間的
摩擦力也阻礙著金屬坯料的流動，不僅如此，高的變形抗力和摩擦力對于壓力機(jī)的噸位以及模具的要求也更加嚴(yán)格。
[0004] 自從首次揭示了附加的超聲振
動能減小單晶體鋅塑性變形時的變形抗力以來，世界各國的許多學(xué)者針對振動在金屬塑性加工中的應(yīng)用開展了深入的理論與實驗研究。迄今為止，人們在線材、管材和異
型材料的
拉拔、金屬材料的沖孔、剪切、精壓、
軋制等都進(jìn)行過振動加工的實驗。采用的激振的方式主要以大功率
超聲波(稱為功率聲波)振動為主。但是由于
超聲波受到輸出功率的限制，未能提供足夠大的輸出力，不能滿足
齒輪等大尺寸“難成形零件”振動擠壓的要求。
[0005] 基于液壓驅(qū)動的振動方式能提供足夠大的輸出力，但常規(guī)的液壓振動是通過
液壓缸活塞往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生振動，由于活塞具有一定的質(zhì)量再加上
載荷，
頻率高時
加速度大，
慣性力和阻尼力都很大，需要極大的回復(fù)力來克服慣性力進(jìn)行振動，因此，實現(xiàn)高頻振動難度非常大。此外，由于活塞往復(fù)運(yùn)動而產(chǎn)生的振動振幅通常較大，成形件的尺寸
精度難以得到保證。
發(fā)明內(nèi)容
[0006] 為了克服已有的高頻冷擠壓模具的不能實現(xiàn)大尺寸件高頻振動以及成形件尺寸精度未能得到保證的不足，本發(fā)明提供一種能提供足夠大的振動輸出力、較高的振動頻率以及較小的振幅，在完成復(fù)雜零件振動擠壓的同時并能保證其尺寸精度的高頻顫振冷擠壓模具。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種高頻顫振冷擠壓模具，包括成形機(jī)構(gòu)，所述成形機(jī)構(gòu)包括凸模和凹模，所述凸模與上模板固定連接，所述凹模位于凸模的正下方，所述凹模安裝在凹模套內(nèi)，所述高頻顫振冷擠壓模具還包括顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)，所述顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括
振動臺和高頻
閥，所述振動臺包括上板和下板，所述上板的中部設(shè)有凸臺，所述凸臺與凹模套固定連接，所述凸臺周圍的上板開設(shè)上下對稱的環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的截面呈弧形，所述下板的上表面中部設(shè)有下凹槽，所述下凹槽與所述下板下表面的環(huán)形凹槽連通，所述上板與下板通過
緊固件固定并密封連接，所述緊固件位于所述環(huán)形凹槽的
外圈，所述下板設(shè)有供液壓油進(jìn)出的油道，所述油道的一端與所述下凹槽連通，所述油道的另一端與高頻閥連通，所述下板與下模板固定連接。
[0009] 作為優(yōu)選的一種方案：所述凸臺上表面設(shè)有T形槽，所述凹模套通過
螺栓固定在所述T形槽內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步，所述環(huán)形凹槽的截面呈半圓形，所述下板的下凹槽截面呈圓形。
[0011] 再進(jìn)一步，所述凸模套于襯套內(nèi)，所述襯套通過盤形
螺母與上模板固定連接，所述上模板頂部設(shè)有上
墊塊；所述凹模外設(shè)有
應(yīng)力圈，凹模通過壓套螺母固定在凹模套內(nèi)，所述凹模底部設(shè)有下墊塊。
[0012] 上模板設(shè)有上導(dǎo)向孔，所述下模座上設(shè)有下導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱分別穿過所述上導(dǎo)向孔和下導(dǎo)向孔。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：通過高頻閥控制進(jìn)油與回油的頻率以及壓強(qiáng)，即可實現(xiàn)上板凸臺部分以一定的頻率和振幅上下振動。
[0014] 工作時固定好模具與顫振臺。在成型部分?jǐn)D壓零件的同時，振動臺亦工作，以提供一定頻率和振幅的顫振。由于顫振的振幅微小，不會影響成形件的尺寸精度要求。此外，高頻的顫振有利于零件成形時的材料流動，并能改善摩擦條件以及減小流動應(yīng)力，從而達(dá)到減摩降載的目的。
[0015] 從上述技術(shù)方案可以看出。本發(fā)明涉及的模具主要由成形部分和顫振發(fā)生部分組成?？蓪崿F(xiàn)齒輪等復(fù)雜零件的高頻顫振擠壓，從而克服了復(fù)雜零件在傳統(tǒng)冷擠壓中材料流動應(yīng)力高、摩擦力大以及設(shè)備要求高的不足。
[0016] 本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：(1)結(jié)構(gòu)簡單、成本低。本發(fā)明是在傳統(tǒng)擠壓設(shè)備
基礎(chǔ)上，增加一顫振發(fā)生器即可實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單。采用三通高頻閥作為顫振發(fā)生器的
控制器，已發(fā)展的較為成熟，價格也較低。
[0017] (2)振動頻率高。本發(fā)明所采用的高頻顫振器是高頻交流液流直接作用在彈性
剛度較大的振動板上，使彈性振動板產(chǎn)生振動，僅需部分克服負(fù)載的慣性力且沒有阻尼力，再借助彈性元件很大的彈性回復(fù)力，能實現(xiàn)很高的振動頻率，從而達(dá)到顫振的效果。
[0018] (3)功率
密度、輸出力大。相比較超聲波，電磁式激振發(fā)生器，這種電液顫振器僅由顫振缸和交流閥組成，體積很小，但能輸出較大的功率，比同體積的電磁振動器的功率高很多，并且能輸出足夠大的振動力。
[0019] (4)振幅小。相比與常規(guī)的液壓振動，本高頻顫振器使高頻液流直接作用與振動板上，由于振動板材料自身的應(yīng)力應(yīng)變特性，能實現(xiàn)幅度很小的振動，目前已可達(dá)微米級。由于振幅的微小，因此不會影響成形件的尺寸精度。
附圖說明
[0020] 圖1為振動擠壓模具結(jié)構(gòu)圖。
[0021] 圖2為振動擠壓模具凹模俯視圖。
[0022] 圖3為顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖4是圖3的俯視圖。
[0024] 圖5是圖3的A部示意圖。
[0025] 圖6為高頻顫振器進(jìn)油狀態(tài)示意圖。
[0026] 圖7為高頻顫振器出油狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0028] 參照圖1～圖7，一種高頻顫振冷擠壓模具，包括成形機(jī)構(gòu)，所述成形機(jī)構(gòu)包括凸模3和凹模6，所述凸模3與上模板1固定連接，所述凹模6位于凸模3的正下方，所述凹模6安裝在凹模套9內(nèi)，所述高頻顫振冷擠壓模具還包括顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)，所述顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)包括振動臺和高頻閥，所述振動臺包括上板10和下板11，所述上板10的中部設(shè)有凸臺，所述凸臺與凹模套9固定連接，所述凸臺周圍的上板開設(shè)上下對稱的環(huán)形凹槽14，所述環(huán)形凹槽14的截面呈弧形，所述下板11的上表面中部設(shè)有下凹槽，所述下凹槽與所述下板下表面的環(huán)形凹槽14連通，所述上板10與下板11通過緊固件固定并密封連接，所述緊固件位于所述環(huán)形凹槽14的外圈，所述下板11設(shè)有供液壓油進(jìn)出的油道16，所述油道16的一端與所述下凹槽連通，所述油道16的另一端與高頻閥連通，所述下板11與下模板13固定連接。
[0029] 所述凸臺上表面設(shè)有T形槽17，所述凹模套9通過螺栓固定在所述T形槽17內(nèi)。
[0030] 所述環(huán)形凹槽14的截面呈半圓形，所述下板11的下凹槽截面呈圓形。
[0031] 所述凸模3套于襯套4內(nèi)，所述襯套4通過盤形螺母5與上模板1固定連接，凸模3頂部設(shè)有上墊塊2，所述凹模6外設(shè)有應(yīng)力圈7，凹模6通過壓套螺母8固定在凹模套9內(nèi)。
[0032] 上模板設(shè)有上導(dǎo)向孔，所述下模座上設(shè)有下導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱12分別穿過所述上導(dǎo)向孔和下導(dǎo)向孔。
[0033] 工作時，凸模3擠壓零件的同時，顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)給予凹模以一定頻率和幅度的振動，從而達(dá)到振動擠壓的目的，由于高頻顫振的振幅可到達(dá)微米級，因此不會影響成形件的尺寸精度。
[0034] 圖3～圖5為顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖，所述顫振發(fā)生機(jī)構(gòu)由上下板兩部分組成。上板10為一帶凸臺的圓板。在凸臺周圍開設(shè)上下對稱的環(huán)形凹槽14，凸臺表面設(shè)有6條均布T形槽17，用以固定模具。下板11上表面設(shè)有下凹槽，使之與上板之間存有一定的空隙。下板11一側(cè)設(shè)有油道16，用于液壓油的進(jìn)(回)油。上下板通過二十枚螺栓緊密連接，并通過
密封圈15保證其
密封性。工作時，液壓油通過油道進(jìn)入上下板之間的空隙，使其壓強(qiáng)迅速增大。由于凹槽14的存在，上板凸臺部分會迫使向上偏移；液壓油流出上下板之間的空隙時，其壓強(qiáng)回到常態(tài)，上板凸臺部分又回到初始
位置。通過高頻閥的控制，即可實現(xiàn)上板凸臺部分以一定的頻率和幅度上下振動，從而達(dá)到高頻顫振擠壓的目的。
[0035] 圖6和圖7為顫振器進(jìn)出油狀態(tài)示意圖，系統(tǒng)由液壓油源、高頻閥I和振動臺II組成。
液壓閥中閥芯19的旋轉(zhuǎn)由伺服
電機(jī)驅(qū)動，使得沿閥芯臺肩周向均勻開設(shè)的溝槽與閥套18上的窗口相配合的閥口面積大小成周期性變化，由于相鄰臺肩上的溝槽相互錯位，因而使得進(jìn)出顫振缸的流量大小及方向發(fā)生周期性的變化。工作時，當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)至圖6所示的位置時，P-A導(dǎo)通，壓力油進(jìn)入振動臺，振動臺上板凸臺部分變形突出；當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)至圖7所示的位置時，A-T導(dǎo)通，液壓油流出振動臺，上板凸臺部分彈性端回復(fù)。高頻顫振器的工作頻率f等于交流閥的閥心轉(zhuǎn)速n與閥心
槽口和閥套窗口之間的每轉(zhuǎn)通斷次數(shù)m的乘積。若閥心槽口數(shù)Z1與閥套窗口數(shù)Z2相等，全部閥口同時開閉，稱之為全開口型，閥心每轉(zhuǎn)的通斷次數(shù)即為閥心槽口數(shù)Z1，通流面積為全部閥口面積之和，可以通過較大的流量。若閥心槽口數(shù)Z1與閥套窗口數(shù)Z2不相等，閥芯轉(zhuǎn)過一定
角度時，部分閥口打開，為部分開口型。部分開口型的流通面積比全開口要小，但通過增大槽口寬度能夠滿足顫振器的振幅要求。顫振器的振幅可通過閥心的軸向驅(qū)動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的調(diào)節(jié)。
