复合半固态模锻模具装置的制作方法

本实用新型涉及复合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，由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。

而常规的低压铸造，如授权公告号为CN 2569950 Y的中国实用新型专利公开的防氧化的镁合金低压铸造机，包括保温炉、模具装置和升液管，在生产中采用气压泵将保温炉中的金属液压入到模具装置的模腔中，同时进行保压一段时间，待模腔中的金属液凝固后，再释放压力使升液管中的未凝固的金属液回至保温炉中，而反复的长时间的施压大大降低保温炉的使用寿命，由于保压过程中，气压的精确控制比较困难，容易导致批量生产时各批量之间的产品质量不稳定。而且，低压铸造工艺的压力低，难以消除铸造组织，时铸件的力学性能降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供复合半固态模锻模具装置以解决在成型过程中需要长时间保压且气压控制不精确导致产品质量不稳定的问题。

为实现上述目的，本实用新型的复合半固态模锻模具装置的技术方案是：复合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，上模装置上或下模装置上设有用于连通保温炉和各模腔的通道，所述通道上设有供金属液进入各模腔的单向阀。

所述通道包括竖向的升液管和连通升液管的出液口与各模腔对应的浇道，升液管具有与保温炉连通的进液口，单向阀包括用于封堵升液管的出液口的阀芯。

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，升液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。

本实用新型的有益效果是：半固态的金属液通过压力进入升液管中，金属液顶开单向阀并由浇道进入模腔，当模腔中的金属液进入一定量时，对保温炉进行释放压力，单向阀会封堵升液管的出液口，防止模腔中的金属液回流，使模腔中的金属液在模腔中进行凝固成型，此时不需要保压使升液管中一直充满金属液，能够延长与该模具装置配套用的保温炉的寿命，而且不需要精确的控制保压的压力，提高了产品的质量稳定性。

附图说明

图1为本实用新型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为本实用新型的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

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的一种半固态模锻模具装置的具体实施例，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24的下模具，上模腔与对应的下模腔24合模后形成模腔17。该复合半固态模锻模具装置还包括设置于下模装置上的具有出液口和与保温炉22连通的进液口的升液管21，保温炉22具有与压缩气源连通的压缩气管23，保温炉22中的金属液为半固态液体，压缩气管23具有进气口。模腔17有6个并沿升液管21的径向方向成辐射状分布，升液管21的出液口与各模腔17通过浇道16连通，升液管21的内腔和各浇道16形成连通保温炉和各模腔的通道。上模装置上于升液管21的出液口处设置有供金属液进入模腔17的单向阀，升液管21上于出液口处设置有内锥结构，单向阀包括通过弹簧10上下浮动设置于上模装置中的阀芯11，阀芯11的下端具有与升液管21的内锥结构顶压时密封配合的外锥结构。

上模座和上模具14之间设置有上冷却板13，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13和上模具14并与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24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安装的挤压杆安装块，挤压杆安装块与液压机的上顶出液压缸连接。垫套6、上模底板5和上冷却板13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，上模上于每个模腔17处均设置有两个挤压杆12。挤压杆安装块与上冷却板13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15，补缩空间15的体积等于各模腔20中金属溶液冷却凝固时的体积收缩量。上模底板5、垫套6、上水冷板13和上模具14之间通过螺钉固定。上模具14上设有用于供阀芯11上下导向安装的导向孔，弹簧10设置于阀芯11与上冷却板13之间。

下模座为下模底板20，下模底板20与下模具18之间设置有下冷却板19，下模底板20连接在液压机的工作台上，下模底板20、下模具18和下冷却板19之间采用螺钉固定。浇道16包括设置于上模具14上的连通升液管21的出液口与模腔17的上浇道和设置于下模具上的连通升液管21的出液口与模腔17的下浇道25。浇道16在进入模腔17的位置处具有一个收口结构。升液管21贯穿下模底板20、下冷却板19和下模具18。上冷却板13上设置有供冷却介质流通的冷却通道，下冷却板19上设置有供冷却介质流通的冷却通道，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表面上的冷却槽，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）将复合半固态模锻模具装置安装在液压机上；

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模腔表面喷涂润滑涂料；

5）在保温炉中通入压缩气体，使金属液压入升液管，顶开阀芯，通过浇道，注入模腔及补缩空间中；金属液充满模腔及补缩空间后，保温炉卸压，升液管中的金属液回流至保温炉，同时，阀芯在弹簧作用下下行，将升液管口部封堵，使模腔封闭；

6）上顶出液压缸带动挤压杆下行，将挤压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；

7）上模回程，挤压杆再次下行，顶出成形的夹块零件；

8）重复上述4）～7），进行下一模零件的成形。

将步骤7）得到的零件进行少量后续加工和热处理即得夹块零件产品。

本实施例中复合半固态模锻模具装置所需的成形压力比挤压成形方法明显降低，对模具材料要求比挤压模具低；可实现一模多件成形，生产效率高；复合半固态模锻模具装置的结构简单可靠；复合半固态模锻模具装置与低压浇注系统结合，在闭模状态下压射成形，从而保证制件尺寸精度，且无需定量浇注装置，流道条件显著改善；只有少量金属滞留在浇道中，升液管中不留金属液，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，强度接近挤压成形零件，且尺寸精度高，符合对夹块零件的质量要求。

在本实用新型的其他实施例中，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个及以上并沿升液管周向间隔设置；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；挤压杆与挤压腔也可以滑动导向密封配合，此时会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；单向阀也可以不包括弹簧，可以只包括阀芯，当保温炉中释放压力时，阀芯靠自身重力下降以堵塞升液管的出液口；单向阀也可以设置在浇道处用于封堵浇道；升液管上于出液口处也可以不设置内锥结构，可以设置阶梯孔结构，此时阀芯的下端设置有与阶梯孔结构配合的阶梯轴结构；升液管也可以设置于上模装置上。