本发明涉及红冲加工装置的机械改造领域，具体为一种多向红冲模具及成型方法。
背景技术：
随着社会前进，科技的发展，机械工业对机械零部件提出了新的机械强度要求，而提高机械零部件的机械强度，一般采用两种方法，一是改变零部件的材质，二是改变它的加工方法。红冲机所运用的红冲工艺就是通过改变加工方法来提高零部件的力学性能的有效方法之一，其实际上是一种热挤压工艺，有着强大的生命力和良好的发展前景，得到了普遍的应用。
红冲工艺的具体加工方法是将黄铜棒或者铁棒加热到赤红以后，放入冲压机的热冲模具中进行一次性挤压成型。
红冲机进行挤压成型过程中，不同的结构和工艺方法对生产效率和产品质量都有着很大的影响，所以如何高效高质生产出合格的产品，成为了行业研究的重要内容。
技术实现要素：
本发明的目的是通过对多向红冲模具的结构工艺进行设计优化，提高红冲产品的质量，提升生产效率，结构简单，加工方便，便于装配。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案达成：一种多向红冲模具，包括上模座、固定设于上模座内的上模、下模座、固定设于下模座内的下模，上模内固定设有上模芯，下模内固定设有下模芯，上模设有上打料板，上打料板与上模相连接并至少部分位于上模的外部，上打料板和上模芯之间设有弹性装置，上打料板可以沿着模具开合方向相对上模芯移动，上模芯设有型腔，上打料板上固设有上顶料杆，上顶料杆穿过上模芯内连通上模芯型腔的通孔。
下模设有下打料板，下打料板与下模相连接并至少部分位于下模的外部，下打料板可以沿着模具开合方向相对下模芯移动，下模芯设有型腔，下打料板上固设有下顶料杆，下顶料杆穿过下模芯内连通下模芯型腔的通孔。优选的，所述的弹性装置是弹簧。
在下模周边至少设有一个冲头，冲头在与模具开合方向相垂直的方向上可以移动。冲头可以伸入上模芯型腔和下模芯型腔形成的闭合型腔内，也可以远离上模芯型腔和下模芯型腔形成的闭合型腔。上模芯型腔、下模芯型腔和冲头在模具完全闭合后围合成一密闭空间。
本发明还设有至少一个压杆，压杆穿过下模芯相应的通孔并高出下模芯外表面。压杆穿过下模芯相应的通孔并高出下模芯外表面1～10mm。
下打料板底部设有至少一个孔，孔内设有推杆。
优选的，上模座和/或下模座上设有冷却装置，冷却装置为冷却管路。
优选的，上打料板上设有限位结构，对上打料板和上模芯之间的弹性装置进行限位。
一种红冲设备，具有如前所述技术特征的多向红冲模具。
一种红冲加工的方法，包括如下步骤，
（1）棒料加热；
（2）棒料切割；
（3）将棒料放入下模芯型腔；
（4）上模芯和下模芯压合，压杆在上模芯的压力下向下运动并推动下打料板向下运动，下打料板带动下顶料杆一起向下运动；
（5）冲头在与模具开合方向相垂直的方向上运动并推动棒料向上模芯型腔和下模芯型腔形成的闭合空间内挤压；
（6）棒料在上模芯、下模芯和冲头的挤压下成型为红冲件；
（7）冲头在与模具开合方向相垂直的方向上向远离上模芯型腔和下模芯型腔形成的闭合空间方向运动，与模具型腔和红冲件脱离；
（8）上模芯和下模芯分离，下打料板在弹性装置或红冲设备的作用下带动下顶料杆向上运动并推动压杆向上运动，同时下顶料杆推动红冲件脱离下模芯型腔；
（9）红冲件随着上模芯向上运动，上打料板红冲设备的作用下带动上顶料杆向下运动，上顶料杆推动红冲件脱离上模芯；
（10）上打料板在弹性装置的作用下带动上顶料杆向上运动复位。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：模具结构简单，上打料板和下打料板分别置于上模和下模的外部，降低了模具的厚度，减小了模具体积和重量，降低材料成本。效率高，可以自动卸料，多向红冲模具安装和拆卸便捷；产品的质量好且稳定。具有冷却系统，充分冷却，保证产品的质量和提高模具的寿命。不同于以往冲压模具的单向冲压，本发明的多向红冲模具可以实现与模具开合方向垂直的方向进行多冲头冲压，可以加工更加复杂结构的零配件，降低红冲件的重量，减少后续加工的步骤，减少后期切削工艺和材料的浪费，加工精度高、浪费少降低加工成本，更加环保。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明一种多向红冲模具实施例的立体示意图。
图2为本发明一种多向红冲模具实施例的俯视图。
图3为本发明一种多向红冲模具第一实施例的a方向剖面示意图。
图4为本发明一种多向红冲模具第一实施例的b方向剖面示意图。
图5为本发明一种多向红冲模具第二实施例的a方向剖面示意图。
图6为本发明一种多向红冲模具第二实施例的b方向剖面示意图。
图7为本发明一种多向红冲模具第三实施例的a方向剖面示意图。
图8为本发明一种多向红冲模具第三实施例的b方向剖面示意图。
1、下盖，2、下打料板，3、下模，4、下模芯，5、上模座，6、上模，7、上打料板，8、上盖，9、定位杆，10、上弹簧，11、上模芯，12、模具导柱，13、压杆，14、下弹簧，15、推杆，16、下模座，17、上顶料杆，18、下顶料杆，19、下冷却管道，20、凸缘，21、下模芯型腔，22、上模芯型腔，23、上冷却管道，24、打杆，25、第一冲头，26、第二冲头，27、第三冲头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1、图2所示本发明多向红冲模具整体外观示意图，上模座5顶部具有凸缘20，可以通过凸缘20与压力机进行安装定位，保证模具的安装精度。上盖8固定紧密安装在上模座5上，在上盖8和上模座5之间具有上冷却管道23，冷却液可以在上冷却管道23内流动带走上模座5的热量，从而对上模座5进行散热，继而通过热传导对上模芯11进行冷却散热。与上模座5固定的上模6上设有模具导柱12，模具导柱12与下模3上相应的孔相配合以便对上模6和下模3进行导向。下模芯4固定安装在下模3内，下模3固定安装在下模座16内。
请参阅图3、图4所示本发明多向红冲模具第一实施例示意图，下模座16固定安装在压力机上，下模3通过螺栓固定安装在下模座16上，下模芯4通过螺栓固定安装在下模3上，下打料板2上端部分装配在下模3的孔内并可上下移动，下打料板2下端部分位于下模3的外部。内导柱10固定设与下模3中心，另一端设于下打料板2的中心孔内，内导柱10可以相对下打料板2的中心孔上下滑动。下打料板2与下模3之间设有下弹簧14，下打料板2上还固定设有至少一个下顶料杆18，下顶料杆18穿过下模芯4内连通下模芯型腔21的通孔露出下模芯型腔21的表面并可在通孔内上下滑动。下模芯4还设有四个通孔，四个压杆13一端穿过通孔高出下模芯4上表面2～5mm，另一端与下打料板2相接触。下盖1紧固在下模座16上，下盖1与下模座16之间密封有下冷却管道19，冷却油或者水在下冷却管道19内流动，对下模座16进行冷却。
上盖8紧固在上模座5上，上盖8与上模座5之间密封有上冷却管道23，冷却油或者水在上冷却管道23内流动，对上模座5进行冷却。上模座5固定安装在压力机上，上模6通过螺栓固定安装在上模座5的相应腔体内，上模芯11通过螺栓固定安装在上模6内，上打料板7下端部分装配在上模6的孔内并可上下移动，上打料板7上端部分位于上模6的外部。上打料板7内设置有4个圆柱形的盲孔（也可以根据具体的需要设为2个、3个盲孔或者其他数量），相应数量的上弹簧10安装在盲孔内，上弹簧10的另一端与上模芯11紧密接触。上模6上固定设置有4个定位杆9，定位杆9一端紧配合固定安装在上模6上，另一端穿过上打料板7相适应的圆孔，上打料板7可以沿着定位杆9上下滑动，定位杆9位于盲孔的中心位置穿过上弹簧10中心并深入弹簧一段距离。上打料板7上还螺纹固定设有至少一个上顶料杆17，上顶料杆17穿过上模芯11上相应的通孔并可在通孔内自由滑动。
上模6或下模3上设有模具导柱12，下模3或上模6上设有相应的孔，模具导柱12在孔内移动，保证上模6和下模3在工作过程中相对位置的可靠性。
铜棒料或者铝棒料经过加热到预定温度，例如铜棒料加热到600～900℃，然后通过切割设备进行设定长度的切割，切割后的棒料被放入下模芯4的下模芯型腔21内，在自然状态下，下顶料杆19上端会露出下模芯型腔21的表面1-3mm，此时棒料在下顶料杆18的支撑下不能完全落入下模芯型腔21内。当上模座5带动上模6和上模芯11向下运动时，上模芯11先与压杆13接触并继续向下运动，压杆13在上模芯11的压力下向下运动并推动下打料板2带动下顶料杆18沿着内导柱10向下运动并压缩下弹簧14，此时下顶料杆18上端部退回到下模芯型腔21的孔内，棒料完全落入下模芯4的下模芯型腔21内。上模芯11和下模芯4完全闭合，第一冲头25、第二冲头26和第三冲头27向上模芯型腔22和下模芯型腔21形成的空腔中心运动对棒料进行挤压成型，棒料被挤压后在上模芯型腔22和下模芯型腔21和第一冲头25、第二冲头26和第三冲头27闭合形成的封闭腔体内延展变形，加工完成成型红冲件。
成型完成之后，压力机带动上模座5、上模6和上模芯11整体向上运动，上模芯11与压杆13分离，下打料板2在下弹簧14的弹力下向上运动并带动下顶料杆18和压杆13向上运动恢复原状，下顶料杆18向上运动过程中，上端露出下模芯型腔21的通孔并推动成型红冲件脱离下模芯4的下模芯型腔21，成型红冲件则留在上模芯11的上模芯型腔22内并跟随上模芯11向上运动。在自由状态的时候上顶料杆20会完全在上模芯15的通孔内不会露出上模芯型腔22外部。当上打料板7在压力机打杆24的推力作用下带动上顶料杆17沿着定位杆9向下运动并压缩上弹簧10，此时上打料杆17端部露出上模芯型腔22的表面，将成型红冲件推离上模芯11的上模芯型腔22。在打杆24外力消失后，上打料板7在上弹簧10的弹力作用下带动上顶料杆17向上运动恢复原位。
请参阅图5、图6所示本发明多向红冲模具第二实施例示意图，与第一实施例不同的是，不采用下弹簧14而采用推杆15作为下打料板2的复位动力，铜棒料或者铝棒料经过加热到预定温度，例如铜棒料加热到600～900℃，然后通过切割设备进行设定长度的切割，切割后的棒料被放入下模芯4的下模芯型腔21内，因为推杆15顶在下打料板2下部，下顶料杆18不能落下，此时棒料在下顶料杆18的支撑下不能完全落入下模芯型腔21内。当上模座5带动上模6和上模芯11向下运动时，上模芯11先与压杆13接触并继续向下运动，压杆13在上模芯11的压力下向下运动并推动下打料板2带动下顶料杆18向下运动并推动推杆15向下运动，此时下顶料杆18上端部退回到下模芯4的孔内，棒料完全落入下模芯4的下模芯型腔21内。上模芯11和下模芯4对棒料进行挤压，棒料被挤压后在上模芯型腔22和下模芯型腔21闭合形成的封闭腔体内延展变形，加工完成成型红冲件。当棒料放入下模芯4的下模芯型腔21内时候，推杆15也可以提前向下运动，下打料板2在重力作用下带动下顶料杆18向下运动，下顶料杆18上端部退回到下模芯型腔21的孔内，棒料可以完全落入下模芯4的下模芯型腔21内。
另外一个方案，当棒料放入下模芯4的下模芯型腔21内时候，推杆15也可以提前向下运动，下打料板2在重力作用下带动下顶料杆18向下运动，下顶料杆18上端部退回到下模芯4的孔内，棒料可以完全落入下模芯4的下模芯型腔21内。上模芯11和下模芯4对棒料进行挤压，棒料被挤压后在上模芯型腔22和下模芯型腔21闭合形成的封闭腔体内延展变形，加工完成成型红冲件。
成型完成之后，压力机带动上模座5、上模6和上模芯11整体向上运动，上模芯11与压杆13分离，下打料板2在推杆15的推力下向上运动并带动下顶料杆18和压杆13向上运动恢复原状，下顶料杆18向上运动过程中，上端露出下模芯4的通孔并推动成型红冲件脱离下模芯4的下模芯型腔21，成型红冲件则留在上模芯11的上模芯型腔22内并跟随上模芯11向上运动。上打料板7在压力机打杆24的推力作用下带动上顶料杆17沿着定位杆9向下运动并压缩上弹簧10，此时上打料杆17端部露出上模芯11的表面，将成型红冲件推离上模芯11的上模芯型腔22。在打杆24外力消失后，上打料板7在上弹簧10的弹力作用下带动上顶料杆17向上运动恢复原位。
请参阅图7、图8所示本发明多向红冲模具第三实施例示意图，与第一实施例和第二实施例不同的是，采用下弹簧14和推杆15组合使用，工作原理同上所述，不再赘述。
本发明的多向红冲模具可以实现与模具开合方向垂直的方向进行多冲头冲压，可以加工更加复杂结构的零配件，降低红冲件的重量，减少后续加工的步骤，减少后期切削工艺和材料的浪费，加工精度高、浪费少降低加工成本，更加环保。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有多种变化、修改、替换和变型，这些变化、修改、替换和变型都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。