專利名稱：鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具及方法，屬于有色金屬加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，鋁合金以其具有低密度高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn) ，越來越多的在汽車工業(yè)中應(yīng)用。在鋁合金壓縮機(jī)上，也在不斷采用新材料和新技術(shù)，實現(xiàn)壓縮機(jī)的輕量化和高效率。旋葉式汽車空調(diào)壓縮機(jī)是在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子與氣缸偏心放置的滑片壓縮機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新機(jī)型，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、啟動力矩小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)，是斜盤式汽車空調(diào)壓縮機(jī)的新一代替代產(chǎn)品。用作轉(zhuǎn)子的材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)高耐磨的特點(diǎn)，但由于轉(zhuǎn)子中安裝旋片的直槽結(jié)構(gòu)具有較大長寬比，而且直槽深度很深，尺寸精度高，如果采用常規(guī)鍛造或擠壓成形方法，直槽部位模具無法承受變形所需的壓力，因此目前這類型轉(zhuǎn)子通常采用壓力鑄造或機(jī)械加工方法制備，但前者不僅存在大量鑄造缺陷而且尺寸精度很難滿足要求，需要后續(xù)機(jī)械加工保證，性能差、成品率低；而后者對于這種復(fù)雜、精密零件的加工，加工效率很低，材料損耗嚴(yán)重；因此，上述兩種方法都不能同時滿足轉(zhuǎn)子的高性能、低成本的制造要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對高性能轉(zhuǎn)子加工過程中，采用常規(guī)壓力鑄造或機(jī)械加工方法難以滿足高性能、低成本要求的問題，提出了一種利用半固態(tài)金屬觸變特性的模具及成形方法，采用本發(fā)明的模具及成形方法，可以直接制備出精密度和性能滿足要求的成形件，并且鍛造成形件后能夠順利脫模。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，適合鋁合金轉(zhuǎn)子觸變鍛造成形，模具包括上模板、上模、齒型模、下模、下模板和頂出桿，其中上模為筒形結(jié)構(gòu)，齒形模上設(shè)有一個或多個齒，齒形模與上模分開或者固定連接，坯料放置在下模的載料臺上，齒形模隨上模和頂出桿的運(yùn)動而在下模上滑動，齒形模與下模組成的型腔等同于轉(zhuǎn)子零件外形輪廓。所述上模固定在上模板上，上模內(nèi)徑大于下模外徑，上模內(nèi)徑小于齒形模外徑。所述下模為圓柱結(jié)構(gòu)，下模固定在下模板上，下模內(nèi)包含有轉(zhuǎn)子型腔、滑槽和載料臺等結(jié)構(gòu)。所述下模上(側(cè)面)設(shè)置滑槽，齒形模套在下模上能夠沿滑槽自由滑動。所述齒形模中的齒形橫截面投影的形狀等同于轉(zhuǎn)子中直槽橫截面的形狀。所述下模中部的載料臺上設(shè)有與齒形模中的齒形相同的分布(位置)和數(shù)量的開槽，并且開槽尺寸大于齒形的尺寸，齒形模的齒形能順利從開槽中穿過。所述載料臺設(shè)置于下模的中部，所述載料臺與下模板之間的高度大于齒形模的高度。所述下模板上設(shè)置有頂出孔，頂出桿安放在頂出孔內(nèi)。本發(fā)明鋁合金轉(zhuǎn)子成形方法，包括以下步驟
(a)將一定規(guī)格尺寸的鋁合金坯料預(yù)熱至合金固相線溫度以上，得到鋁合金半固態(tài)坯料；(b)半固態(tài)坯料放置在下模的載料臺上，齒形模安裝在下?；蹆?nèi)；(C)上模下壓使齒形模沿下?；圻\(yùn)動，齒形從半固態(tài)坯料上部切入，直至將坯料完全切穿，并從下模的載料臺的開槽中穿出；(d)在齒形模的運(yùn)動(切割)過程中，鋁合金半固態(tài)坯料在由齒形模和下模形成的型腔內(nèi)形成轉(zhuǎn)子外形輪廓；(e)齒形模完全從載料臺開槽穿出后，齒形模與成形件分離，隨后上模上升，頂出桿依次將成形件和齒形模頂出。采用本方法和模具制備鋁合金轉(zhuǎn)子，可以直接鍛造出外形尺寸符合轉(zhuǎn)子要求的成形件，尤其是能夠直接制造出轉(zhuǎn)子中安裝旋片的橫截面復(fù)雜的直槽結(jié)構(gòu)，解決了用常規(guī)壓 力鑄造或機(jī)械加工方法難以直接成形高性能、低成本鋁合金轉(zhuǎn)子的問題，該發(fā)明對鍛壓設(shè)備的噸位要求低，模具損耗小，成形件與模具分離容易，獲得的成形件尺寸精度高，力學(xué)性能與同種材料熱鍛件相當(dāng)。該方法具有操作方便，加工效率高，模具壽命長，材料利用率高的特點(diǎn)，并可推廣應(yīng)用到其它具有復(fù)雜橫截面的直槽結(jié)構(gòu)零件的直接成形加工中。本發(fā)明鍛造過程中，將鋁合金坯料加熱到半固態(tài)，然后放置在下模載料臺上，依靠齒形模對坯料的切割運(yùn)動得到成形件。采用該方法及模具，可以觸變鍛造出常規(guī)鑄造、鍛造、擠壓及機(jī)械加工無法加工出的高性能、低成本的空壓機(jī)轉(zhuǎn)子，同時脫模容易，降低了零件加工難度，提高了模具壽命和材料利用率。下面通過附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。


圖I為本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中齒形模橫截面投影示意圖。圖3為圖I中下模橫截面投影示意圖。主要附圖標(biāo)記說明I上模板 6頂出桿2上模7齒形3齒形模 8載料臺4下模9 (載料臺)開槽5下模板 10滑槽
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明模具由上模板1，上模2，齒形模3，下模4，下模板5，頂出桿6組成，其中上模2為筒形結(jié)構(gòu)，齒形模3上有一個或多個齒形7，本實施例中齒形模3上有5個齒形7，齒形模3與上模2可以分開或者固定連接。坯料放置在下模4中部的載料臺8上，齒形模3隨上模2和頂出桿6的運(yùn)動而在下模4上滑動，齒形模3與下模4組成的型腔等同于轉(zhuǎn)子零件外形輪廓。
上模2固定在上模板I上，上模2內(nèi)徑大于下模4外徑，上模2內(nèi)徑小于齒形模3外徑。下模4為圓柱形結(jié)構(gòu)，下模4固定在下模板5上，下模4內(nèi)包含有轉(zhuǎn)子型腔、滑槽10和載料臺8等結(jié)構(gòu)。下模4的側(cè)面設(shè)置滑槽10，齒形模3套在下模4上能夠沿滑槽10自由滑動。齒形模3中的齒形橫截面投影的形狀等同于轉(zhuǎn)子中直槽橫截面的形狀。下模4中部的載料臺8上加工有與齒形7相同的位置和數(shù)量的開槽9，并且開槽9的尺寸大于齒形7的尺寸，齒形7能順利從開槽9中穿過。載料臺8設(shè)置于下模4的中部，下模4中部的載料臺8與下模板5之間的高度大于齒形模3的高度。下模板5上有頂出孔，頂出桿6安放在頂出孔內(nèi)。具體實施過程中，首先將準(zhǔn)備成形的鋁合金坯料采用電阻加熱或感應(yīng)加熱至合金的固相線溫度上，得到鋁合金半固態(tài)坯料，然后將坯料轉(zhuǎn)移至下模4的載料臺8上，之后將齒行模3安裝在下模4的滑槽10內(nèi)，圓筒狀的上模2下壓，使齒形模3沿滑槽10向下運(yùn)動，齒形模3上的齒形7逐漸切入半固態(tài)坯料內(nèi)，坯料在由齒形模3和下模4組成的型腔內(nèi)成 形為所需要的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子成形后齒形模3繼續(xù)在上模2的壓力下向下運(yùn)動直至將坯料完全切穿，并從載料臺8的開槽9中穿出，在齒形模3的運(yùn)動(切割)過程中，坯料在由齒形模3和下模4組成的型腔內(nèi)形成轉(zhuǎn)子外形輪廓；當(dāng)整個齒形模3的齒形7都從載料臺8穿出后，成形件與齒形模3完全分離，隨后上模2上升，頂出桿6往上運(yùn)動，依次序?qū)⒌玫降某尚渭褒X形模3從下模4中頂出。頂出桿6退回后開始成形下一個零件。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，其特征在于包括上模板、上模、齒型模、下模、下模板和頂出桿，其中上模為筒形結(jié)構(gòu)，齒形模上設(shè)有一個或多個齒，齒形模與上模分開或者固定連接，坯料放置在下模的載料臺上，齒形模隨上模和頂出桿的運(yùn)動而在下模上滑動，齒形模與下模組成的型腔等同于轉(zhuǎn)子零件外形輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，其特征在于所述上模固定在上模板上，上模內(nèi)徑大于下模外徑，上模內(nèi)徑小于齒形模外徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，其特征在于所述下模為圓柱結(jié)構(gòu)，下模固定在下模板上，下模內(nèi)包含有轉(zhuǎn)子型腔和載料臺。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，其特征在于所述下模上設(shè)置滑槽，齒形模套在下模上能夠沿滑槽自由滑動。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，其特征在于所述齒形模中的齒形橫截面投影的形狀等同于轉(zhuǎn)子中直槽橫截面的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，其特征在于所述的載料臺上設(shè)有與齒形模中的齒形相同的位置和數(shù)量的開槽，并且開槽尺寸大于齒形的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，其特征在于所述載料臺設(shè)置于下模的中部，所述載料臺與下模板之間的高度大于齒形模的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具，其特征在于所述下模板上設(shè)置頂出孔，頂出桿安放在頂出孔內(nèi)。
9.一種鋁合金轉(zhuǎn)子成形方法，包括以下步驟 (a)將鋁合金坯料預(yù)熱至合金固相線溫度以上，得到鋁合金半固態(tài)坯料； (b)半固態(tài)坯料放置在下模的載料臺上，齒形模安裝在下?；蹆?nèi)； (C)上模下壓使齒形模沿下?；圻\(yùn)動，齒形從半固態(tài)坯料上部切入，直至將坯料完全切穿，并從下模載料臺的開槽中穿出； (d)在齒形模的運(yùn)動過程中，鋁合金半固態(tài)坯料在由齒形模和下模形成的型腔內(nèi)形成轉(zhuǎn)子外形輪廓； (e)齒形模完全從載料臺開槽穿出后，齒形模與成形件分離，隨后上模上升，頂出桿依次將成形件和齒形模頂出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁合金轉(zhuǎn)子成形模具及方法，屬于有色金屬加工領(lǐng)域。該模具包括上模板、上模、齒型模、下模、下模板和頂出桿，其中上模為筒形結(jié)構(gòu)，齒形模上設(shè)有一個或多個齒，齒形模與上模分開或者固定連接，坯料放置在下模的載料臺上，齒形模隨上模和頂出桿的運(yùn)動而在下模上滑動，齒形模與下模組成的型腔等同于轉(zhuǎn)子零件外形輪廓。采用該方法及模具，可以觸變鍛造出常規(guī)鑄造、鍛造、擠壓及機(jī)械加工無法加工出的高性能、低成本的空壓機(jī)轉(zhuǎn)子，同時脫模容易，降低了零件加工難度，提高了模具壽命和材料利用率。
文檔編號B21K3/00GK102728760SQ20121022914
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者劉建朝, 張志峰, 徐駿, 楊必成 申請人:北京有色金屬研究總院