一种半固态模锻模具装置的制作方法

本发明涉及一种半固态模锻模具装置。

背景技术：

夹块零件4是高压开关上常用的固定导线的连接件，如图1-3所示，夹块零件4表面具有多个曲面（1、2、3），由于在特高压条件下工作，为防止尖端放电，各表面之间必须光滑过渡，同时要求夹块零件4具有较高的材料抗腐蚀性能和较高的力学性能。

常规的高压开关用夹块零件材料为铝合金，目前，夹块零件大多采用铸造方法成型，然后进行机加工、钻孔攻丝以及后续的热处理以获得最终产品，由于铸造零件的固有缺陷，导致铸造成型的夹块零件强度较低，螺纹容易脱丝，影响高压电路的稳定性。为提高夹块零件的性能，一些厂家采用锻造的方法进行制造生产，但是锻造的方法只能一模单件的生产，效率较低，且需要较大的压力，对设备的吨位等要求较高，投入成本较大。

而常规的液态模锻的模具在一腔多模生产时采用在模具上设置主流道，主流道与各模腔之间通过浇道连通，主流道与注射活塞腔连通，在金属液充型过程中主流道中也会充满金属液，凝固成型的零件需要较多的金属液且后期需要切除的部分也较多，不但造成了材料的浪费、能耗的增加以及模具结构的复杂，而且还降低了生产的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种生产效率高、生产成本低的半固态模锻模具装置。

为实现上述目的，本发明的一种半固态模锻模具装置的技术方案是：一种半固态模锻模具装置，包括上模装置和下模装置，上模装置包括具有至少两个上模腔的上模具，下模装置包括具有与各上模腔对应的下模腔的下模具，上模腔与对应的下模腔合模后形成模腔，该半固态模锻模具装置还包括具有注射腔的注射管或者下模装置上设有注射腔或者上模装置设有注射腔，注射腔中设有注射活塞，注射腔与各模腔之间设置通过浇道进行连通。

所述模腔有三个以上并沿注射腔的径向方向呈辐射状分布。

所述上模装置上于与各待生产零件的热节位置相对应的部位上设置有连通相应上模腔的挤压腔，挤压腔中可上下运动穿装有挤压杆，挤压杆相对于上模向上运动至最大位移时，挤压杆下方的挤压腔形成用于对待生产零件的热节位置进行补缩的补缩空间。

所述挤压杆与挤压腔之间具有能够供上模腔、下模腔中的气体排出的间隙。

所述上模装置还包括上模座，上模座具有轴线沿上下方向延伸的腔体，所述腔体中上下导向移动安装有供挤压杆固定安装的挤压杆安装块，注射管设置于下模装置上。

所述挤压杆安装块与上模具之间设置有压簧。

所述上模座与上模具之间设置有上冷却板，上冷却板上设置有供冷却介质流通的冷却通道。

所述下模装置还包括下模座，下模座与下模具之间设置有下冷却板，下冷却板上也设置有供冷却介质流通的冷却通道。

所述冷却通道为设置于相应冷却板上的与对应的模具接触的侧面上的冷却槽。

本发明的有益效果是：各模腔与注射腔通过浇道直接连通，由注射活塞将注射腔的金属液通过浇道压入各模腔中，而不设置主流道，只有少量的金属液滞留在注射腔中，减少了每模生产需要的金属料，且凝固成型后的零件需要切除的部分也大大减少，不但降低了生产成本，降低了能耗，且提高了生产的效率。

附图说明

图1为本发明的背景技术中夹块零件的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明的一种半固态模锻模具装置的一个实施例的结构示意图；

图5为下模装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的半固态模锻模具的具体实施例，如图4和图5所示，包括与液压机的主液压缸的输出端连接的上模装置和设置于液压机的工作台上的下模装置，上模装置包括上模座和具有6个上模腔的上模具，下模装置包括下模座和具有与各上模腔对应的下模腔23的下模具，上模腔与对应的下模腔23合模后形成模腔25。下模装置上设置有注射套18，注射套18的内腔形成注射腔20，注射腔20中设有与液压机的下顶出液压缸的输出端15连接的注射活塞17，6个模腔25沿注射腔20的径向方向呈辐射状分布，注射腔20与各模腔25之间设置有连通二者的浇道22，注射腔20的体积稍大于所有模腔25与所有的浇道22的体积之和。

上模座和上模具11之间设置有上冷却板10，上模座包括上模底板5和中空的两端开口的垫套6。上模装置上于与各待生产零件的热节位置相对应的部位上设置有贯穿上冷却板10和上模具11并与相应的上模腔连通的挤压腔，挤压腔中可上下运动穿装有挤压杆12，挤压杆12与挤压腔之间具有能够供上模腔、下模腔23中的气体排出的而金属液不能排出的间隙，垫套6的内腔中上下导向滑动安装有用于供挤压杆12固定安装的挤压杆安装块，挤压杆安装块与液压缸的上顶出液压缸连接。垫套6、上模底板5和上冷却板10围成供挤压杆安装块的运动空间。挤压杆安装块包括上下设置的由螺栓连接的推板7和挤压杆固定板9，挤压杆固定板9上设有沉孔，挤压杆12的端部设置有径向向外的环形凸起，沉孔与环形凸起相吻合，推板7和挤压杆固定板9将挤压杆12夹紧固定。该夹块零件4具有两个热节，因此，上模装置上于每个模腔25处均设置有两个挤压杆12。挤压杆安装块与上冷却板10之间设置有压簧8，压簧8在挤压杆安装块下行时起缓冲作用、在挤压杆安装块上行时使其顶压在上模底板5的底面上。当挤压杆安装块与上模底板5接触时即挤压杆12相对于上模向上运动至最大位移时，挤压杆12下方的挤压腔形成用于对待生产零件的热节位置进行补缩的补缩空间13，补缩空间13的体积等于各模腔25中金属溶液冷却凝固时的体积收缩量。上模底板5、垫套6、上冷却板10和上模具11之间通过螺钉固定。

下模座为下模底板14，下模底板14与下模具19之间设置有下冷却板16，下模底板14连接在液压机的工作台上，下模底板14、下模具19和下冷却板16之间采用螺钉24固定。下模装置中设置有贯穿下模底板14、下模具19和下冷却板16的用于供注射套18安装的安装孔，注射套18的内腔形成注射腔20，上模具上与注射腔20的上方对应设置有一个凹部，凹部与注射腔20一起形成活塞腔。浇道22包括设置于下模具19上的连通注射腔20与下模腔23的下浇道26和设置于上模具11上的连通凹部与上模腔的上浇道。浇道22在进入模腔25的位置处具有一个收口结构。上冷却板10上设置有供冷却介质流通的冷却通道，下冷却板16上设置有供冷却介质流通的冷却通道21，冷却介质均为冷却水。冷却通道为设置于相应冷却板上的与对应的模具接触的侧面上的冷却槽，冷却板与对应的模具之间设置有防止冷却水泄露的密封圈。

该半固态模锻模具装置的工作原理是：

1）将半固态模锻模具装置安装在液压机上的相应位置上；

2）按成分配方对铝合金进行熔炼并静置；

3）将上模具和下模具预热至一定温度；

4）在开模状态，在上模具和下模具的各相应模腔表面喷涂润滑涂料；

5）将金属液定量注入注射腔中，上模装置下行完成合模；

6）下顶出液压缸带动注射活塞上行，使注射腔内的金属液通过浇道注入各模腔；

7）上顶出液压缸带动挤压杆下行，将补缩空间中的金属液挤压到模腔内，对模腔进行补缩，使其在30～100MPa压力下冷却凝固成形；

8）上模具回程，挤压杆再次下行，顶出成形的夹块零件；

9）下顶出液压缸带动注射活塞回程，上顶出液压缸回程；

10）重复上述4）～9），进行下一模零件的成形。

将步骤8）得到的零件进行少量后续机加工和热处理即得夹块零件产品。

本实施例中半固态模锻模具装置所需的成形压力比锻造成形方法所需的成型压力明显降低，对模具装置材料要求比锻造模具装置低；可实现一模多件成形，生产效率高；半固态模锻模具装置的结构简单可靠且半固态模锻模具装置与浇注系统结合，在闭模状态下注射成形，从而保证制件尺寸精度，少量多余金属可以滞留在注射腔中，减小了浇注时对定量精度的要求；材料的利用率高，外形不用后续加工，降低了生产成本；实现在较高压力下成形，零件晶粒细，不存在铸造缺陷，致密性好，且尺寸精度高，强度接近挤压成形零件，符合对夹块的质量要求。

在本发明的其他实施例中，模腔的数量可根据实际需要进行调整，可以为2个或者3个或者4个或者5个或者7个及以上并沿注射腔周向间隔设置；在模腔设计时具有余量的情况下也可以不设置挤压腔和挤压杆，此时也就没有了补缩空间；也可以单独设置连通各模腔的排气孔；也可以不设置冷却板，此时可以将冷却通道直接设置于各模具上；冷却介质也可以为冷却气体；上膜底板和垫套组成的上模座也可以被一体成型的筒状结构形成的上模座代替；也可以不设置挤压杆安装块，此时也可以由多个小液压缸直接驱动相应的挤压杆运动，此时挤压杆可以同步也可以不同步；下模具和下模座也可以一体成型，此时可以在下模具上开设注射腔，而不用设置注射套；也可以将注射腔设置于上模装置上，此时可以将上模座和上模具一体成型，也可以在上模具中设置注射套，此时注射套的内腔形成注射腔。