閉塞內(nèi)擠壓成形模具設(shè)計(jì)

■江蘇森威集團(tuán)有限責(zé)任公司（大豐 224100）蔡永輝

傳統(tǒng)的閉塞鍛造裝置如圖1所示，通常其成形上凸模8和成形下凸模3的直徑D+ΔD與毛坯直徑D相近（見圖2），圖2中毛坯段長h大于鍛件段長h1。改裝置雖可以成形復(fù)雜零件的外形，但由于上凸模8與下凸模3在完成擠壓的同時(shí)還需要退料，所以凸臺(tái)較短，成形零件心部材料較厚，原材料消耗較多，且內(nèi)孔也無法成形，將增加后續(xù)切削加工的余量。

圖1 傳統(tǒng)閉塞鍛造裝置

圖2 閉塞鍛造成形示意圖

為克服現(xiàn)有閉塞鍛造裝置的不足，本文設(shè)計(jì)了一種閉塞內(nèi)擠壓成形模具，使得鍛件在復(fù)雜外形成形的同時(shí)，內(nèi)孔部分也達(dá)到近凈成形，大幅提高了材料利用率，減少了后續(xù)內(nèi)孔的切削加工余量。

1.閉塞內(nèi)擠壓成形模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

圖3 閉塞內(nèi)擠壓成形模具結(jié)構(gòu)

圖3所示為閉塞內(nèi)擠壓成形模具結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有閉塞鍛造裝置成形上凸模與成形下凸模改為分體結(jié)構(gòu)，將成形上凸模分割為上凸模芯9與上凸模8，成形下凸模分割為下凸模芯3與下凸模2。上凸模芯9與下凸模芯3在閉塞成形時(shí)作為擠壓凸模，上凸模8在閉塞成形時(shí)作為上凹模7的一部分，起到封閉材料的作用，在退料時(shí)上凸模8與下凸模2起到退料作用。

如圖3所示，上液壓缸10、壓板11、墊塊12、壓力塊13、退料桿14及上凸模芯9固定在壓力機(jī)滑塊下面，下液壓缸1、壓板18、墊塊17、壓力塊16、退料桿15及下凸模芯3固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上，上凹模7、上凸模8與上液壓缸10的活塞連為一體，下凹模5、下凸模2與下液壓缸1連為一體，中間板4與下凹模5、下凸模2連為一體，速比機(jī)構(gòu)通過鉸鏈座與上、下底板鉸接，并與中間板相接觸。

2.閉塞內(nèi)擠壓成形模具工作原理

擠壓前，當(dāng)上液壓缸10、上凸模芯9、上凸模8、壓板11、墊塊12、壓力塊13、退料桿14及上凹模7隨壓力機(jī)滑塊處于上死點(diǎn)位置時(shí)，通過液壓泵和蓄勢(shì)器供給的壓力油分別使上凹模7、上凸模8處于下限位置，使下凹模5、下凸模2及中間板4處于上限位置，將坯料置于下凹模5與下凸模2及下凸模芯3所形成的下模模膛中。

擠壓中，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上凹模7、上凸模芯9及上凸模8下行，當(dāng)上凹模7同下凹模5接觸時(shí)形成整體凹模模膛，滑塊繼續(xù)下行時(shí)，上凹模7、上凸模8、下凹模5及下凸模2處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，而上凸模芯9、下凸模芯3產(chǎn)生對(duì)向移動(dòng)，迫使坯料產(chǎn)生塑性變形充滿凹模膛而形成所需鍛件，其合模壓緊力是通過上、下液壓缸的背壓油產(chǎn)生，其壓力大小通過排油管道上溢流閥調(diào)節(jié)。同時(shí)由于此擠壓為上凸模芯9與下凸模芯3擠壓內(nèi)孔使材料產(chǎn)生塑性變形，擠壓變形面積較小，可以增加壓力機(jī)滑塊的調(diào)節(jié)量，使鍛件外形易于控制，防止坯料過度充滿模膛而損壞模具。

擠壓后，壓力機(jī)滑塊上行，帶動(dòng)上、下凹模恢復(fù)到上限位置，此時(shí)，壓力機(jī)上打料機(jī)構(gòu)推動(dòng)退料桿14下行，退料桿14推動(dòng)上凸模8，由于上凸模芯9被壓板11、墊塊12及壓力塊13固定，所以上凸模8推動(dòng)成形鍛件退出上凸模芯9與上凹模7，使鍛件與模膛分離。圖4所示為閉塞內(nèi)擠壓成形鍛件示意圖，其中D為毛坯直徑，h為毛坯段長，D+ΔD為擠壓成形鍛件直徑，h+Δh為擠壓成形鍛件段長。

圖4 閉塞內(nèi)擠壓成形鍛件示意圖

3.結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的閉塞內(nèi)擠壓成形裝置，在閉塞內(nèi)擠壓成形使閉塞成形鍛件外形的同時(shí)成形了內(nèi)孔，并且閉塞內(nèi)擠壓成形使坯料段長與鍛件段長相近，外形未產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，只有坯料心部擠壓產(chǎn)生塑性變形，使鍛件外形減少了因磨擦產(chǎn)生的缺陷，鍛件質(zhì)量得到提高。由于閉塞內(nèi)擠壓成形為擠壓內(nèi)孔分流成形外形，成形凸模面積相對(duì)較小，更易于控制壓力機(jī)滑塊行程，可以防止坯料充填過滿而造成模具損壞。