专利名称：异形零件封闭式压力成型方法及锁模机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及异形金属零件的成型工艺，特别是一种异形零件的封闭式挤压/锻压成型 方法及其专用设备。
背景技术：
在现有技术中，加工汽车十字轴、转向节等异形金属零件时，常常采用锻造成型(热 锻压)技术，即用动模(可为凹模、凸模或冲头)对放置在静模(通常为凹模)中的经过 预锻的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的凹凸模形状或型孔制件的锻 压方法。这种方法加工产品时，需先将坯料经过预锻后再精锻或直接终锻，并放置于静模 型腔中，再采用压力机带动动模落下对工件毛坯进行挤压成型，这种方法由于是开式热锻 压，静模和动模容易错位，其工件在成型过程中就会产生飞边，不但浪费原材料和增加加 热成本，还影响产品的精度。现有的锻造成型(热锻压)方法，主要存在以下不足
1、 加工工序复杂。需经过下料、预锻、锻压、切边和精加工才能最终成型出产品。
2、 浪费原材料。由于锻件的飞边占到毛坯重量的10-40%，下料需要量较大，严重浪
费了原材料，而且增加了加热成本费用。
3、 产品精度不高。热锻压的产品需要经过切边和精加工工艺处理，不能一次成型。
4、 增加了产品成本。由于加工工序和方法较复杂，进而增加了产品的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述不足，而提供一种加工工序 简单、节约原材料，而且产品精度高、成本低的异形零件封闭式压力成型方法。 本发明的另一目的是提供实现所述方法的锁模机构。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案 一种异形零件封闭式压力成型方法， 该方法包括以下步骤
a、制毛坯，根据待成型工件的形状计算毛坯的重量，并按照该重量获取毛坯；此点 属于为普通技术人员公知的现有技术。b、 预热，对毛坯预热使其软化，并将预热后的毛坯放置于静模的内腔中；具体实施 时，根据材料的不同，预热温度可能有所不同，只需保证使其毛坯软化，易于锻/挤压变 形即可。
c、 合模，采用锁模机构，使动模与静模准确合拢并锁紧，所述毛坯被锁定于静模、 动模构成的凹模内腔中，上述步骤中需保证预热后的毛坯形状不至于影响动模与静模的合 拢；具体实施时，可将毛坯件做的略长，使其横截面积不至于过大而影响动模与静模的顺 利合模即可。
d、 加压，采用压力机将挤压模的一端压入由静模、动模构成的凹模内腔中，使毛坯 材料在强制挤压下发生变形、流动，填满型腔内部并成型；
e、 开模，操作压力机将挤压模退出由静模、动模构成的凹模内腔，打开锁模机构使 动模与静模分离，得到所需产品。
一种异形零件封闭式压力成型锁模机构，其特征在于，包括机座、静模座、动模座及 其模具；还包括机械臂和液压伸縮缸；其中静模座设置于机座的一端，用于安装静模；机 座上正对静模座设置有滑动导轨；动模座可滑动地设置在滑动导轨上并与静模座对应，用 于安装动模；所述机械臂由相互铰接的两连板构成，机械臂的一端铰接在与动模座相连的 支座上，机械臂的另一端铰接在滑动导轨上与动模座相对的另一端，具体实施时可在此处 设置一个固定支座，将机械臂此端铰接在其上；所述液压伸縮缸的伸縮端与机械臂中部两 连板铰接处相连接，液压伸縮缸的固定端固定在机座上，液压伸縮缸的伸縮可带动两连板 角度张开或者合拢，其中导轨的长度、连板的长度以及静模座的位置匹配地合理设置，使 得当连板伸直后，动模座上的动模和静模座上的静模之间能恰好合拢锁紧，这样，当进行 挤压时，动模座所受的压力是通过伸直的机械臂传递到固定支座上进行抵消，而不是传递 给液压伸縮缸，故动模座可以承受很大的挤压力，保证了工件能够被挤压成型。所述液压 伸縮缸的伸縮端与机械臂中部两连板铰接处相连接，液压伸縮缸的固定端固定在机座上。
本发明通过静模、动模、锁模机构、挤压模、压力机等设备实现工件的成型，其中所 述静模、动模被所述锁模机构锁紧后能合模形成一凹模，所述挤压模的一端能在压力机的 作用下进入由静模、动模构成的凹模内腔，并得到和工件完全匹配的型腔。
本发明中，所采用的静模和动模可根据具体不同的待成型工件设计不同的结构，但其 原理均相同，即静模和动模的对合面上各自设置有工件的半个型腔，合拢后即可形成与工 件形状匹配的型腔，并合拢后留有供挤压模进入的挤压通道，具体实施时，可根据不同工 件的形状复杂程度设置一个挤压通道或两个挤压通道，例如对于汽车十字轴零件在加工时即可设置为两个挤压通道，这样能较好地保证挤压时受力平衡，利于工件成型。挤压模设 置为凸模形式，其截面形状与预留的挤压通道截面形状匹配，其挤压端面与待成型工件的 表面匹配，使得当挤压模挤压至极限位置后，挤压模与静模、动模之间一起构成的腔体即 恰好为待成型工件的形状。
本发明中，所述的压力机可采用现有技术中的普通压力机，如液压机和摩擦式压力机; 锁模机构与液压机配合构成挤压成型，锁模机构与摩擦式压力机配合则构成锻压压成型；
为保证挤压时传动受力更平稳，可优先选择液压型压力机，实施时合理设置压力机和锁模 机构之间安装位置，使得压力机能带动挤压模进入挤压通道内进行挤压或锻压即可。
具体工作时，静模安装固定在静模座上，动模安装固定于动模座上，毛坯置于静模内 腔中，操纵液压伸縮缸的伸縮端伸出，使得相互铰接的两连板伸直，动模随着动模座一体 沿滑动导轨向静模端移动与静模进行合模并将毛坯锁定于动模和静模的内腔中；再操纵压 力机将挤压模的一端挤入内腔，挤压成型得到工件；最终操纵液压伸縮缸的伸縮端縮回， 使动模与静模分离，取出成型工件，即得到所需产品。
相对现有技术，本发明具有如下优点
1、 本发明方法加工工序简单，成本更低。本发明方法采用封闭式加压技术，只需将 计量好重量的坯件预热(软化)后放置入静模内，静模、动模在锁模机构的作用下，不但 解决了静模、动模的错位问题；而且静模与动模之间能够承受很大的挤压力，合模后由压 力机将挤压模的一端压入静模、动模的内腔，即可一次成型得到工件，使得加工工序更简 单；还避免产生飞边，可节约材料20 — 35%;同时避免了噪声的产生，更能达到环保要求。
2、 本发明设备加工精度高。产品可一次加压成型，产品成型后即和模具型腔一致， 无需切边，保证了工件的精度。
3、 本发明设备构思巧妙，设计合理。本发明中进一步采用了自主设计的锁模机构进 行锁模，与本申请人已经另行申请的专用模具配合，所得挤压时静模与动模之间能够承受 很大的挤压力，这样就使得各种形状奇特的异形件均能一次挤压成型，能保证了工件的成 型质量。
图1为本发明所釆用设备的结构示意图，其中锁模机构处于开模状态。 图2为图1中锁模机构合模后的状态示意图。
图3为以工件转向节为实例时的静模、动模、挤压模结构示意图，为显示清楚，图中去掉了动模。
图4为图3去掉挤压模后的俯视图。
图5为以工件十字轴为实例时的静模、动模、挤压模结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细说明。 一种异形零件封闭式挤压成型方法，该方法包括以下步骤
a、 毛坯下料，根据产品结构设计计算待成型工件所需金属的重量，按计算的重量获 取毛坯料；具体实施时，可采取计算、称量等方法保证重量相同，此点属于为普通技术人 员公知的现有技术。
b、 预热，对下料的毛坯进行预热使其软化，并将预热后的毛坯放置于静模的内腔中； 具体实施时，根据材料的不同，预热温度有所不同，只需保证使其金属毛坯软化，易于挤 压变形即可。
C、合模，采用锁模机构，使动模与静模合拢并锁紧，所述毛坯被锁定于静模、动模 构成的凹模内腔中，上述步骤中需保证预热后的毛坯形状不至于影响动模与静模的合拢； 具体实施时，可将毛坯件做的略长，使其横截面积不至于过大而影响动模与静模的顺利合 模。
d、 挤压，采用压力机将挤压模从与静模、动模垂直的一端(或两端)挤入由静模、 动模构成的模具型腔内，使毛坯材料在强制挤压下发生变形、流动，填满型腔内部并成型；
e、 开模，操作压力机将挤压模退出由静模、动模构成的模具型腔，打开锁模机构使
动模与静模分离，即可取出工件，得到所需产品。
如图1所示，本方法在具体实施时，所采用的异形零件封闭式挤压成型锁模机构可优
化设置为以下结构，包括机座l、静模座2、动模座3、机械臂4和液压伸縮缸5，其中静 模座2设置于机座1的一端或下部，用于安装静模6;机座1上正对静模座2设置有滑动 导轨7;动模座3可滑动地设置在滑动导轨7上并与静模座2对应，用于安装动模8;所 述机械臂4由相互铰接的两连板构成，机械臂4的一端铰接在与动模座3相连的支座10 上，机械臂4的另一端铰接固定在滑动导轨7上与动模座3相对的另一端，具体实施时在 此处设置一个固定支座ll，将机械臂4此端铰接在其上；所述液压伸縮缸5的伸缩端与机 械臂4中部两连板铰接处相连接，液压伸縮缸5的固定端固定在机座1上，其中滑动导轨 7的长度、连板的长度以及静模座2的位置匹配地合理设置，使得当两连板伸直后，动模座3上的动模8和静模座2上的静模6之间能恰好合拢锁紧(如图2所示状态)，这样， 当进行挤压时，动模座3所受的压力是通过伸直的机械臂4传递到固定支座11上进行抵 消，而不是传递给液压伸缩缸5，故动模座3可以承受很大的挤压力，保证了工件能够被 挤压成型。图中，12是挤压模，13是压力机。
本发明中，所采用的静模和动模可根据具体不同的待成型工件设计不同的结构，但其 原理均相同，即静模和动模的对合面上各自设置有工件的半个型腔，合拢后即可形成与工 件形状匹配的型腔，并合拢后留有供挤压模进入的挤压通道。具体实施时，可根据不同工 件的形状复杂程度设置一个压力(挤压或锻压)通道或两个压力通道，同时根据具体工件 结构的不同压力通道还可以是设置在动模、静模之间，也可以是单独的在静模或者动模上， 挤压模设置为凸模形式，其截面形状与预留的挤压通道截面形状匹配，其挤压端面与待成 型工件的表面匹配，使得当挤压模挤压至极限位置后，挤压模与静模、动模之间一起构成 的腔体即恰好为待成型工件的形状。
当然，动模和靜模可左、右或上、下相对而设，均属于本发明保护之内。 下面以汽车转向节和十字轴两工件为实例说明动模、静模、挤压模之间的结构配合情
况
汽车转向节如图3和图4所示，其中挤压通道即设置于动模8'、静模6'之间， 挤压模12'在压力机作用下从挤压通道进入，挤压成型出工件产品。
汽车十字轴如图5所示，其中挤压通道设置于静模6〃上，挤压模12〃在压力机作 用下从挤压通道进入，挤压成型出工件产品，其中8〃为动模。对于汽车十字轴，在具体 实施时还可以是在此挤压通道的相反方向对称地再设置一个挤压通道，设置两个挤压模同 时挤入，这样能较好地保证挤压时受力平衡，利于工件成型。
本发明中，所述的压力机可采用现有技术中的普通压力机，为保证挤压时传动受力更 平稳，可优先选择液压型压力机，实施时合理设置压力机和锁模机构之间安装位置，使得 压力机能带动挤压模进入挤压通道内进行挤压即可。
本发明所用的专用模具，本申请人已经另行申请了专利进行保护，其结构大致为，包 括静模、动模、挤压模，其中所述静模、动模能合模形成一具有工件型腔和挤压通道的凹 模，所述挤压模能匹配的进入所述挤压通道内部并得到和工件完全匹配的型腔。此模具在 使用时，采用本发明进行合模锁定，即可保证其能够承受很大的压力，保证了工艺的顺利 进行。
权利要求
1、异形零件封闭式压力成型方法，该方法包括以下步骤a、制毛坯，根据待成型工件的形状计算毛坯的重量，并按照该重量获取毛坯；b、预热，对上述毛坯预热使其软化，并将该预热后的毛坯放置于静模的内腔中；c、合模，采用锁模机构，使动模与静模准确合拢并锁紧，所述毛坯被锁定于静模、动模构成的凹模内腔中，该步骤中需保证预热后的毛坯形状不至于影响动模与静模的合拢；d、加压，采用压力机将挤压模的一端压入由静模、动模构成的凹模内腔中，使毛坯材料在强制压力下发生变形和流动，并填满型腔内部成型；e、开模，操作压力机将挤压模退出由静模、动模构成的凹模内腔，打开锁模机构使动模与静模分离，得到所需产品。
2、 根据权利要求1所述的异形零件封闭式压力成型方法，其特征在于，所述压力机 为液压机或摩擦式压力机。
3、 实现权利要求1所述异形零件封闭式压力成型方法的锁模机构，其特征在于，包括静模座、动模座及其模具；还包括机械臂和液压伸缩缸；其中静模座设置于机座的一端， 用于安装静模；机座上正对静模座设置有滑动导轨；动模座可滑动地设置在滑动导轨上并 与静模座对应，用于安装动模；所述机械臂由相互铰接的两连板构成，机械臂的一端铰接 在与动模座相连的支座上，机械臂的另一端铰接在滑动导轨上与动模座相对的另一端，当 机械臂的两连板伸直时，动模座上的动模和静模座上的静模之间能恰好合拢锁紧；所述液 压伸縮缸的伸縮端与机械臂中部两连板铰接处相连接，液压伸縮缸的固定端固定在机座 上。
4、 根据权利要求2所述的锁模机构，其特征在于，所述动模和靜模可左、右或上、 下相对而设。
全文摘要
本发明公开了一种异形零件封闭式压力成型方法及锁模机构，该方法通过静模、动模、锁模机构、挤压模、压力机等设备实现工件的成型，其中所述静模、动模被所述锁模机构锁紧后能合模形成一凹模，所述挤压模的一端能在压力机的作用下进入由静模、动模构成的凹模内腔，并得到和工件完全匹配的型腔；该方法包括制毛坯、预热、采用锁模机构合模、采用压力机挤压和开模得到工件等步骤。本方法具有工序简单、产品精度高、节约材料、制造成本较低等优点。
文档编号B21J13/02GK101574712SQ20091010394
公开日2009年11月11日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者刘天海, 苏晓云 申请人:刘天海