本實(shí)用新型涉及金屬工件加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓力成型裝置。

背景技術(shù)：

模鍛是在外力的作用下使金屬坯料在模具內(nèi)產(chǎn)生塑性變形并充滿模腔，以獲得所需形狀和尺寸的鍛件的鍛造方法。在模鍛加工中，坯料整體發(fā)生明顯的塑性變形，有較大量的塑性流動；流動的胚料充填模腔，充滿后，保持壓力，形成需要的形狀。

大多數(shù)金屬是在熱態(tài)下模鍛的，所以模鍛也稱為熱模鍛。與自由鍛相比，模鍛能夠鍛出形狀更為復(fù)雜、尺寸比較準(zhǔn)確的鍛件，生產(chǎn)效率比較高，可以大量生產(chǎn)形狀和尺寸都基本相同的鍛件，便于隨后的切削加工過程采用自動機(jī)床和自動生產(chǎn)線。模鍛后的鍛件內(nèi)部形成帶有方向性的纖維組織，即流線。選定合理的模鍛工藝和模具，使流線的分布與零件的外形一致，可以顯著提高鍛件的機(jī)械性能。

通常的模鍛模具和基于該模具的模鍛工藝如圖1所示。如圖1中a所示，模鍛模具包括相對設(shè)置且可相對運(yùn)動的上模1和下模2，上模1與下模2之間形成模腔3；如圖1中b所示，模腔3內(nèi)放入胚料5，壓力P作用在上模進(jìn)而作用于胚料5；如圖1中c所示，在壓力P的作用下，胚料5發(fā)生變形流動，逐漸填充模腔3的空隙，同時(shí)上模1向下移動，持續(xù)對胚料5施加壓力；如圖1中d所示，胚料5填充滿模腔所有空隙，上模1向下移動到極限位置，壓力P繼續(xù)保持一段時(shí)間，使胚料5充分流動變形，達(dá)到致密組織的作用。

但是，上述傳統(tǒng)的模鍛模具和模鍛工藝存在以下缺點(diǎn)：

1、胚料5受壓變形后填充最近的模腔3空間，然后壓力增大、推動著胚料5向更遠(yuǎn)處填充，整個填充過程是由近及遠(yuǎn)，如果工件的形狀比較復(fù)雜，具有較大長度的部位，那么由于胚料5的流動路程太長，往往導(dǎo)致成型不好、工件質(zhì)地不均勻，尤其是在鍛造有較大長度的薄壁結(jié)構(gòu)時(shí)，難度會大大增加；

2、為了能夠良好的成型，往往在模具設(shè)計(jì)時(shí)，刻意增加工件的壁厚，這就帶來增加后期機(jī)加工切削量的負(fù)面效果，工序復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)上不合理；

3、胚料5變形流動充滿模腔3后，壓力才能夠逐步上升到預(yù)設(shè)的最大成型壓力，然后保壓，這時(shí)候由于摩擦阻力的影響，胚料5下部受到的壓力勢必會小于胚料5上部受到的壓力，導(dǎo)致整個工件的受力不均衡；

4、胚料料流要填滿模腔3，至少受到內(nèi)外兩個面的摩擦阻力，成型所需克服的摩擦阻力大、成型壓力高，且模具易磨損、使用壽命短；

5、模具潤滑要求高，由于模具表面潤滑的差異容易導(dǎo)致料流通道阻力的不均等，潤滑好阻力低的位置，容易過早形成料流，潤滑差阻力高的位置容易過晚形成料流，這樣，整個成型端面上就容易造成物料的折疊和料流的紊亂，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于上述問題，本實(shí)用新型的一個目的在于提出一種可以解決胚料流動路程太遠(yuǎn)而導(dǎo)致的成型困難、成型工件質(zhì)地不均勻問題的壓力成型裝置。

本實(shí)用新型的另一個目的在于提出一種對長度較大的工件的加工精度高、切削余量小的壓力成型方法。

為達(dá)此目的，一方面，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種壓力成型裝置，包括上模、下模和動模，所述上模和所述下模相對設(shè)置且可相對運(yùn)動，所述動模插設(shè)于所述下模中、和/或套設(shè)于所述上模和所述下模外，且所述動?？上鄬λ錾夏：退鱿履Ｉ舷逻\(yùn)動，所述上模、所述下模和所述動模共同圍成模腔，成型過程中，所述動模相對所述上模和所述下模運(yùn)動以動態(tài)增大所述模腔的體積。

進(jìn)一步地，所述動模套設(shè)于所述上模和所述下模外，所述下模的上表面的投影面積與所述上模的下表面的投影面積不相等。

進(jìn)一步地，所述動模包括至少兩個子動模，所述子動模可在動力裝置的驅(qū)動下沿徑向運(yùn)動。

進(jìn)一步地，所述下模包括至少兩個子下模，所述子下?？稍趧恿ρb置的驅(qū)動下沿徑向運(yùn)動以使得所述下模沿徑向擴(kuò)張、收縮。

進(jìn)一步地，所有所述子下模在壓力成型過程中形成實(shí)心圓柱體或中空圓柱體，在壓力成型結(jié)束后在動力裝置驅(qū)動下先沿徑向向外側(cè)運(yùn)動以使得所述下模擴(kuò)張、再沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動以使得所述下模收縮。

進(jìn)一步地，所述下模包括至少兩個呈扇形的子下模和至少兩個呈鍥形的子下模，呈扇形的所述子下模和呈鍥形的所述子下模交替設(shè)置，所有所述子下模在壓力成型過程中形成中空圓柱體，在壓力成型結(jié)束后在動力裝置驅(qū)動下呈鍥形的所述子下模和呈扇形的所述子下模依次沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動以使得所述下模收縮。

進(jìn)一步地，所述動模的側(cè)壁與所述下模側(cè)壁間的間隙寬度沿周向不等，和/或所述動模的側(cè)壁與所述下模側(cè)壁間的間隙寬度沿與軸向平行方向不等。

另一方面，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種基于上述任一所述的壓力成型裝置的壓力成型方法，包括如下步驟：

步驟A、將待加工的胚料置于由所述上模、所述下模和所述動模圍成的模腔中；

步驟B、對所述上模和/或所述下模施加壓力，壓力傳遞到胚料上；

步驟C、所述動模在動力裝置的驅(qū)動下以預(yù)定速度向使模腔體積增大的方向運(yùn)動，胚料迅速變形并填充由所述動模運(yùn)動所形成的模腔空間，直至所述動模運(yùn)動到止點(diǎn)，模腔最終成型、工件最終成型；

步驟E、去除對所述上模和/或所述下模施加的壓力、打開所述壓力成型裝置、取出工件。

進(jìn)一步地，步驟B中，對所述上模和/或所述下模施加的壓力為預(yù)設(shè)的最大成型壓力P，在步驟B和步驟C中始終保持壓力值為P。

進(jìn)一步地，所述動模套設(shè)于所述上模和所述下模外，步驟E中打開壓力成型裝置的方法包括：

步驟E1、升高返回所述上模；

步驟E2、使所述動模的子動模沿徑向向外側(cè)運(yùn)動以打開所述動模；

步驟E3、使所述下模的子下模沿徑向向外側(cè)運(yùn)動以使得所述下模沿徑向擴(kuò)張撐開工件、然后使所述子下模沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動收縮所述下模，將所述下模與工件分離；或，使所述子下模沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動收縮所述下模，將所述下模與工件分離；

其中，步驟E1與步驟E2的次序不限。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

本實(shí)用新型壓力成型裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、包括可以相對于上模和下模上下運(yùn)動的動模，在壓力成型過程中，模腔的體積動態(tài)增大，胚料會及時(shí)快速填補(bǔ)增大的空間從最近點(diǎn)開始充型，這樣就保證了胚料只走最短的流程、胚料流程均衡、流線均勻穩(wěn)定、工件質(zhì)量均勻；

2、由于胚料流程短，在模具設(shè)計(jì)時(shí)候，不需要過多考慮為減少阻力而放大料流經(jīng)過通道的圓角過渡、不需要為保證料流通暢而加大壁厚的設(shè)計(jì)、對薄壁零件的加工精度高、切削余量小,甚至不再切削；

3、可以通過控制外模的運(yùn)動速度精確控制模腔體積的增加速度，實(shí)現(xiàn)胚料的變形量與模腔體積的增加量之間的完美平衡，避免了傳統(tǒng)壓力成型裝置中胚料受力后變形量及流動速度難以控制的問題；

4、整個成型過程中壓力可以一直保持最大并且可以隨時(shí)停止動模的運(yùn)動對工件保壓，胚料組織受力均衡穩(wěn)定，成型的工件質(zhì)量更好，避免了傳統(tǒng)模鍛工藝只能夠在模鍛結(jié)束的最終階段實(shí)施保壓、工件質(zhì)地不均勻的問題；

5、因?yàn)閯幽Ｊ强梢砸苿拥模粤狭魇艿降哪Σ磷枇碜陨夏；蛳履５囊粋€摩擦面，成型所需克服的摩擦阻力低，成型壓力低、裝置的平均壽命長、成本低；

6、潤滑要求低。

本實(shí)用新型提供的基于上述壓力成型裝置的壓力成型方法對長度較大、壁厚較薄的工件的加工精度高、切削加工余量小。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中壓力成型裝置的壓力成型過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例一提供的第一種結(jié)構(gòu)的壓力成型裝置的壓力成型過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例一提供的第二種結(jié)構(gòu)的壓力成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例二提供的下模處于收縮狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例二提供的下模處于張開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例三提供的下模處于收縮狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例三提供的下模處于張開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、上模；2、下模；3、模腔；4、動模；5、胚料；21、子下模。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式1提供的站臺門控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

優(yōu)選實(shí)施例一：

本文的描述中，需要理解地是，術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

本優(yōu)選實(shí)施例提供了一種壓力成型裝置，其主要但不局限用作模鍛成型裝置。請參閱圖2，本實(shí)施例提供的壓力成型裝置包括上模1、下模2和動模4，上模1和下模2相對設(shè)置且可相對運(yùn)動，動模4套設(shè)于上模1和下模2外且可相對上模1和下模2上下運(yùn)動，上模1、下模2和動模4共同圍成模腔3，成型過程中，動模4相對上模1和下模2運(yùn)動，動模4的內(nèi)壁與上模1或下模2的外壁間的間隙增大以動態(tài)增大模腔3的體積；壓力成型裝置還包括壓力組件，壓力組件為壓力成型裝置提供壓力。壓力組件優(yōu)選但不局限為液壓缸。

本實(shí)施例提供的壓力成型裝置包括可以相對于上模1和下模2上下運(yùn)動的動模4，在壓力成型過程中，模腔3的體積動態(tài)增大，胚料5會及時(shí)快速填補(bǔ)增大的模腔空間、從最近點(diǎn)開始充型，這樣就保證了胚料5只走最短的流程、胚料5流程均衡、流線均勻穩(wěn)定、工件質(zhì)地均勻，且由于胚料5流程短，在模具設(shè)計(jì)時(shí)候，不需要過多考慮為減少阻力而放大料流經(jīng)過通道的圓角過渡、不需要為保證料流通暢而加大壁厚的設(shè)計(jì)、對薄壁零件的加工精度高、切削余量小、甚至不再切削；同時(shí)，可以通過控制外模的運(yùn)動速度精確控制模腔3體積的增加速度，實(shí)現(xiàn)胚料5的變形量與模腔3體積的增加量之間的完美平衡，避免了傳統(tǒng)壓力成型裝置中胚料5受力后變形量及流動速度難以控制的問題；另外，整個成型過程中壓力可以一直保持最大并且可以隨時(shí)停止動模4的運(yùn)動對工件保壓，胚料組織受力均衡穩(wěn)定，成型的工件質(zhì)量更好，避免了傳統(tǒng)模鍛只能夠在模鍛結(jié)束的最終階段實(shí)施保壓、工件質(zhì)地不均勻的問題；再者，因?yàn)閯幽?是可以移動的，所以料流受到的摩擦阻力來自上模1或下模2的一個摩擦面，成型所需克服的摩擦阻力低，成型壓力低、裝置的平均壽命長、成本低；再者，沒有大行程的料流出現(xiàn)，所以，阻力的差異不會造成成型質(zhì)量的變化，這樣就能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定、潤滑要求低。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，下模2的上表面的投影面積與上模1的下表面的投影面積不相等，以便于胚料5在成型過程中流動。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，動模4優(yōu)選為包括至少兩個子動模，子動模可在動力裝置的驅(qū)動下沿徑向運(yùn)動，以便于在成型過程結(jié)束后，通過沿徑向向外側(cè)驅(qū)動子動模來打開動模4。子動模的數(shù)量不作具體限制，可以根據(jù)壓力成型裝置以及工件的尺寸進(jìn)行具體設(shè)置。驅(qū)動子動模沿相對于上模1和下模2上下運(yùn)動以及驅(qū)動子動模沿徑向運(yùn)動的動力裝置均優(yōu)選但不局限為液壓缸。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，下模2包括至少兩個子下模，子下?？稍趧恿ρb置的驅(qū)動下沿徑向運(yùn)動以使得下模2沿徑向擴(kuò)張、收縮。以便于在成型過程結(jié)束后，通過沿徑向運(yùn)動子下模來將下模2和工件進(jìn)行分離。驅(qū)動子下模運(yùn)動的動力裝置優(yōu)選但不局限為液壓缸。

為了適用于成型不等壁厚工件，動模4的側(cè)壁與下模2側(cè)壁間的間隙寬度沿周向不等，和/或動模4的側(cè)壁與下模2側(cè)壁間的間隙寬度沿與軸向平行方向不等。請參閱圖3，上模1、下模2和動模4共同圍成模腔3，模腔3為不規(guī)則形狀，位于圖中左側(cè)的動模4部分的上部與下模2間的間隙寬度d1小于位于圖中右側(cè)的動模4部分的上部與下模2間的間隙寬度d2，位于圖中右側(cè)的動模4部分的上部與下模2間的間隙寬度d2小于其下部與下模2間的間隙寬度d3。在傳統(tǒng)的模鍛成型工藝中，胚料5受壓向下變形填充模腔3，d2大于d1，成型阻力低，則胚料5優(yōu)先充滿間隙寬度為d2的空間，胚料5經(jīng)過間隙寬度為d2的空間，來到下部間隙寬度為d3位置的時(shí)候，空間體積突然增大，下部的料流勢必發(fā)生堆積作用，這樣就容易發(fā)生折疊卷料。以上成型過程，難以保證流線的均勻穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，而本實(shí)施例的壓力成型裝置中，模腔3動態(tài)增大、胚料5從下部逐步填充模腔3，故雖然下部間隙寬度為d3位置的截面大、空間大，但也會優(yōu)先填滿，在填充過程中，動模4是可控的逐步下降，胚料5“層層堆積”般逐步填充空出的空間，所以，盡管d1、d2尺寸相差很大，也不會發(fā)生料流的偏析，二者的位置會同步被料流填滿，從而能夠很好的實(shí)現(xiàn)周向的不等壁厚、軸向的不等壁厚的工件的成型。

本實(shí)施例還提供了一種基于上述壓力成型裝置的壓力成型方法，包括如下步驟：

步驟A、將待加工的胚料5置于由上模1、下模2和動模4圍成的模腔3中；

步驟B、對上模1和/或下模2施加壓力，壓力傳遞到胚料5上；

步驟C、動模4在動力裝置的驅(qū)動下以預(yù)定速度向使模腔3體積增大的方向運(yùn)動，胚料5迅速變形并填充由動模4運(yùn)動所形成的模腔空間，直至動模4運(yùn)動到止點(diǎn)，模腔3最終成型、工件最終成型；

步驟E、去除對上模1和/或下模2施加的壓力、打開壓力成型裝置、取出工件。

該壓力成型方法的步驟B中，對上模1和/或下模2施加的壓力優(yōu)選為預(yù)設(shè)的最大成型壓力P，并且在步驟B和步驟C中始終保持壓力值為P。需要指出地是，在步驟B和步驟C中逐步將對上模1和/或下模2施加的壓力增加至預(yù)設(shè)的最大成型壓力P也屬于本實(shí)施例的保護(hù)范圍。

本實(shí)施例提供的基于上述壓力成型裝置的壓力成型方法對長度較大、壁厚較薄的工件的加工精度高、工件質(zhì)地均勻、切削加工余量小。

優(yōu)選實(shí)施例二：

本優(yōu)選實(shí)施例提供了一種壓力成型裝置，其結(jié)構(gòu)與優(yōu)選實(shí)施例一提供的壓力成型裝置基本相同，不同之處在于：請參閱圖4和圖5，所有子下模21在壓力成型過程中形成實(shí)心圓柱體或中空圓柱體，在壓力成型結(jié)束后在動力裝置驅(qū)動下先沿徑向向外側(cè)運(yùn)動以使得下模擴(kuò)張、再沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動以使得下模收縮。驅(qū)動子下模21沿徑向運(yùn)動的動力裝置優(yōu)選但不局限為沿與壓力成型裝置的軸線平行的方向設(shè)置的液壓缸和與液壓缸的輸出軸連接并將液壓缸輸出的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)檠貜较蜻\(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)。

本實(shí)施例還提供了一種基于上述壓力成型裝置的壓力成型方法，其與優(yōu)選實(shí)施例一提供的壓力成型方法基本相同，不同之處在于：

步驟E中打開壓力成型裝置的方法包括：

步驟E1、升高返回上模；

步驟E2、使子動模沿徑向向外側(cè)運(yùn)動打開動模；

步驟E3、使子下模21沿徑向向外側(cè)運(yùn)動以使得下模沿徑向擴(kuò)張撐開工件、然后使子下模21沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動收縮下模，將下模與工件分離；

其中，步驟E1與步驟E2的次序不限，即可以先進(jìn)行步驟E1、再進(jìn)行步驟E2，也可以先進(jìn)行步驟E2、在進(jìn)行步驟E1。

優(yōu)選實(shí)施例三：

本優(yōu)選實(shí)施例提供了一種壓力成型裝置，其結(jié)構(gòu)與優(yōu)選實(shí)施例一提供的壓力成型裝置基本相同，不同之處在于：請參閱圖6和圖7，下模包括至少兩個呈扇形的子下模21和至少兩個呈鍥形的子下模21，呈扇形的子下模21和呈鍥形的子下模21交替設(shè)置，所有子下模21在壓力成型過程中形成中空圓柱體，在壓力成型結(jié)束后在動力裝置驅(qū)動下呈鍥形的子下模21和呈扇形的子下模21依次沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動以使得下模收縮。

本實(shí)施例還提供了一種基于上述壓力成型裝置的壓力成型方法，其與優(yōu)選實(shí)施例一提供的壓力成型方法基本相同，不同之處在于：

步驟E中打開壓力成型裝置的方法包括：

步驟E1、升高返回上模；

步驟E2、使子動模沿徑向向外側(cè)運(yùn)動打開動模；

步驟E3、使子下模21沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動收縮所述下模，將下模與工件分離，具體地，呈鍥形的子下模21和呈扇形的子下模21依次沿徑向向內(nèi)側(cè)運(yùn)動以使得下模收縮；

其中，步驟E1與步驟E2的次序不限。

優(yōu)選實(shí)施例四：

本優(yōu)選實(shí)施例提供了一種壓力成型裝置，其結(jié)構(gòu)與優(yōu)選實(shí)施例一提供的壓力成型裝置基本相同，包括上模、下模和動模，上模和下模相對設(shè)置且可相對運(yùn)動，動模插設(shè)于下模中，上模、下模和動模共同圍成模腔，成型過程中，動模相對上模和下模運(yùn)動，動模的外壁與下模的內(nèi)壁間的間隙增大以動態(tài)增大模腔的體積；壓力成型裝置還包括壓力組件，壓力組件為壓力成型裝置提供壓力。壓力組件優(yōu)選但不局限為液壓缸。

當(dāng)然，本實(shí)施例中還可以同時(shí)設(shè)置一套設(shè)于上模與下模外側(cè)且可相對上模與下模運(yùn)動的動模。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本實(shí)用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實(shí)用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。基于此處的解釋，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實(shí)用新型的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。