专利名称：用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金属闭塞锻造技术领域，特别是涉及金属闭塞锻造压力机中的锁 定模具的装置，即在金属被闭塞锻造时，加压力不会因被锻造金属件形变而使模具的 两部分被分开的锁定模具装置，该锁定模具装置的部分部件与压力机共用，因而技术 领域特别涉及用特珠锁定模具的金属闭塞锻造压力机。
背景技术：
金属闭塞锻造压力机有两种作用的动力，第一种是为挤压模具中的金属坯成形的 压坯成形力，第二种是限制模具的两部分被分开的锁定模具力。为提高锁定模具力， 现有技术是用成型坯件的液压机同时提供锁模压力，并且用成型坯件的液压机直接对 冷压成形模具的上、下面部进行施以锁模压力。这样消耗压机作用在制坯件上的压力， 使得必须使用造价高的大吨位压机，造成资源、能源浪费，投资增加。由于锁模力为 液压力而具有一定弹性的缺点，造成不能精确锁模，影响制件精度。这种一个液压同 时提供制件成形压力和锁模压力，造成液压控制系统结构复杂，使用、维护困难。并 且上下冲头不能实现闭环控制，不能对金属材料流动进行精确控制，难以压制成复杂、 精度高的零件。
现有液压模架上实现闭塞锻造主要有上、下锁模油缸、连杆约束上下模速比或斜 铁约束上下模速比形式的液压模架。原理为液压锁模，模具浮动。由连杆或斜铁补偿 上下油缸压力差，实现上、下顶杆相对于模具差(等)速对顶，成形锻件。需变换上、 下连杆长度比或变更斜铁角度，实现锻造工艺所要求的上、下顶杆速比。以控制金属 的流动方向。缺点1、液压锁模力，来自于压机压力，即消耗压机作用在制件上的压 力。使得必须使用大吨位压机，造成资源、能源浪费。2、由于锁模力为液压力(具有 一定弹性)，造成不能精确锁模，影响制件精度。3、液压控制系统结构复杂，使用、 维护困难。并且上下冲头不能实现闭环控制，造成不能对金属材料流动进行精确控制， 难以成行复杂零件。
现有三轴液压机实现闭塞锻造压机由三只油缸组成，上油缸为二级缸，外缸为锁 模缸，外缸活塞中装上压力缸。模具下方为下压力缸。缺点；加工工艺中我们要求挤 压(锻造)力大于锁模力，而该种设备锁模油缸缸径永远大于上挤压油缸缸径，所以锁模油缸缸径参数有很大浪费。造成系统庞大，能源消耗高。
发明内容
本实用新型的目的是提供构造简单，锁定模具上、下两部分精度更高，提高生产 效率，整个压力机成本更低的金属闭塞锻造压力机。
本实用新型的构思是不用锁定模具动力源直接对模具锁定，而是在模具与动力 源之间加一套受锁定模具动力源驱动，能放大锁定模具动力，又能方便控制调节微小 位移距离的机械结构，把难以控制调节微小位移距离的液压力变为可方便控制调节微 小位移距离的机械位移。把一个大吨位液压机完成的两种作用的力分为用两个较小吨 位系统的压力机完成。
本实用新型有三种控制调节微小位移距离的机械结构，但三种结构都把锁定模具 力传到锁模横梁后对模具锁定-
第一种用锁模铰链以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机，包括机架和供 成型力油缸，机架由上横梁和下横梁两端用两左右两根机架立柱固定其相对位置，上 横梁面向下横梁的面上设有上成型力油缸，其特征在于上横梁和下横梁之间的左右 两根机架立柱上套有能上下可滑动的锁模横梁；在上横梁和可滑动的锁模横梁之间连 接有锁模铰链；锁模铰链是三个转动件的两两转动件之间用锁模连杆串连接而成，锁 模铰链两端为转动件， 一端的转动件与上横梁固定连接，另一端与锁模横梁固定连接； 在接近锁模铰链中间转动件的机架立柱上设有锁模油缸，锁模油缸的动力输出轴与锁 模铰链中间转动件连接。
为增加锁模力和平衡力量，在上横梁和可滑动的锁模横梁之间连接有两个或多个 锁模铰链，以成型力油缸中心为中轴线，两个或多个锁模铰链为以中轴线对称分布； 每个接近锁模铰链中间转动件上连接有锁模油缸，锁模油缸的动力输出轴与锁模铰链 中间转动件连接。
本种压力机中的上横梁和下横梁相对位置固定不变，可滑动的锁模横梁依赖于上 横梁固定不变位置和可改变长度的锁模铰链，锁模横梁作相对于上横梁的距离位移。 锁模铰链的可变角度三角形结构，为锁模横梁作相对于上横梁的距离位移提供了易控 制、精确度高于现有液压的控制结构。根据力学原理，锁模铰链的可变角度三角形结 构，能使锁模油缸顶或拉的锁模铰链的转动件后，锁模铰链把锁模油缸顶或拉力放大， 当锁模铰链成一条直线时，在锁模点形成连杆死点，邻锁模铰链成锁死不能纵向改变长度的状态。可见这种锁模油缸顶或拉力锁模铰链，锁模铰链顶或拉力锁模横梁和上 横梁的结构易控制位移精确度，又放大锁模油缸输出力量，使锁模力量大于锁模油缸 直接锁模。
第二种用锁模楔以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机，包括机架和供成 型力油缸，机架由上横梁和下横梁两端用两左右两根机架立柱固定其相对位置，上横 梁面向下横梁的面上设有上成型力油缸，其特征在于上横梁和下横梁之间的左右两 根机架立柱上套有能上下可滑动的锁模横梁；上横梁与锁模横梁之间对应位置分别设 有上横梁锁模支柱和锁模横梁支柱，上横梁锁模支柱和锁模横梁支柱横截面形状相同 并且中心轴线重合，上横梁锁模支柱和锁模横梁支柱的相向面为斜面，对应的两个支 柱的两个斜面之间形成台形空腔，台形空腔大开口面向机架立柱，台形空腔大开口中 设有台形锁模楔，最接近台形锁模楔的机架立柱上设有锁模油缸，锁模油缸的动力输 出轴与台形锁模楔连接。
为确保圆台形锁模楔在圆台形空腔内运动，上横梁锁模支柱和锁模横梁支柱的相 向面为弧形斜面，对应的两个支柱的两个弧形斜面形成圆台形空腔，圆台形空腔大开 口面向机架立柱，圆台形空腔大开口中设有圆台形锁模楔，最接近圆台形锁模楔的机 架立柱上设有锁模油缸，锁模油缸的动力输出轴与台形锁模楔连接。
为增加锁模力和平衡力量，上横梁和锁模横梁之间设有两组或多组位置对应的上 横梁锁模支柱和锁模横梁支柱，每组上横梁锁模支柱和锁模横梁支柱形成的台形空腔 大开口中设有台形锁模楔，每个最接近台形锁模楔的台形空腔大开口端连接机架立柱 上锁模油缸的动力输出轴。以成型力油缸中心为中轴线，两组或多组上横梁和下横梁 以中轴线对称分布。
这第二种压力机的机械形式锁定模具利用楔了能放大力量的原理，能使锁模油缸 顶或拉台形锁模楔的力量被放大的顶或拉锁模横梁和上横梁，使锁模力量大于锁模油 缸直接锁模。由于台形锁模楔的斜角很小，这夹角小的斜角即能放大力量、微调位置， 而且重要的是具有自锁定位置的能力，锁定位置的能力使被锁的上、下模具不能在成 形工件时被胀开。台形锁模楔被锁模油缸驱动产生位移也很易控制调节上横梁锁模支 柱和下横梁锁模支柱的位移。
第三种用螺旋副以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机，包括机架和供成 型力油缸，机架由上横梁和下横梁两端用两左右两根机架立柱固定其相对位置，上横 梁面向下横梁的面上设有上成型力油缸，其特征在于在上横梁和下横梁之间的左右两根机架立柱上套有能上下可滑动的锁模横梁；上横梁与锁模横梁之间设有螺旋副； 螺旋副的两端分别与上横梁和锁模横梁固定连接；螺旋副由螺杆和螺母套相旋入套接 而成，螺旋副的两端分别分别为螺杆端和螺母套端。
为增加锁模力和平衡力量，在上横梁和可滑动的锁模横梁之间连接有两个或多个 螺旋副，以成型力油缸中心为中轴线，两个或多个螺旋副以中轴线对称分布。
这第三种压力机用螺旋副能放大力量的原理，把直接顶或拉锁模横梁和上横梁的 力量经螺旋副放大顶或拉锁模横梁和上横梁。螺旋副还有停止转动后位置稳定的特点， 即螺旋副具有自锁锁模功能，使锁模横梁和上横梁之的位移易于控制，并微小调节。 驱动螺旋副的螺杆或螺母套的力量可以是液压器带动齿轮或链条后(蜗轮、蜗杆)，齿 轮或链条带动螺杆或螺母套。
上述三种压力机的下横梁面向上横梁的面上设有下成型力油缸，这样可以增锁模 横梁和下横梁之间锁闭冷压成形模具的压力，即锁模力。
本实用新型的优点锁模铰链、锁楔装置、螺旋副三种机械结构都能把现有锁模 力变为易于控制调节锁模横梁和上横梁位移精度，并稳定锁模横梁和上横梁相对位置， 这三机械结构都能把驱动力放大后顶或拉锁模横梁和上横梁，产生比驱动力更大的锁 力以锁模横梁压锁冷(温)压成形模具的两部分，使冷(温)压成形模具的两部分不 易在冷(温)压成形时被变形时的金属坯胀开。最终依靠机械系统的能形成死点的结 构或自锁结构特性对上、下模具进行锁模，锁模力为机械系统自身强度。这三种机械 结构都基本无弹性变形，使得锁模精度高且非常可靠，能生产高精度零件。
锁模系统与挤压(锻造)系统分离，模具为固定形式，使对上下冲头速比的闭环 精确控制得以实现，大大提高了闭塞锻造工艺的应用范围。
图1是用锁模铰链以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机的结构示意图； 图2是用锁模楔以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机的结构示意图； 图3是用螺旋副以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机的结构示意图中1是上横梁、2是下横梁、3是机架立柱、4是成型力油缸、5是锁模横梁、6是 锁模铰链、7是转动件、8是锁模连杆、9是锁模油缸、IO是锁模铰链中间转动件、11 是上横梁锁模支柱、12是下横梁锁模支柱、13是台形空腔、14是台形空腔大开口、 15是台形锁模楔、16是螺旋副、17是下成型力油缸、18是模具。
具体实施方式
实施例1、用锁模铰链以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机
如图1，在现有锁定模具的金属闭塞锻造压力机的机架上增加锁模横梁5和锁模
铰链6。其具体结构如下
用现有锁定模具的金属闭塞锻造压力机改造，现有压力机的机架由上横梁1和下
横梁2两端用两左右两根机架立柱3固定其相对位置，上横梁1面向下横梁2的面上 设有上成型力油缸4，上成型力油缸4是提供压冷压成形模具中的金属坯的成型力。
锁定冷压成形模具两部分不分开的锁模力是本实用新型提供的结构在上横梁1 和下横梁2之间的左右两根机架立柱3上套有能上下可滑动的锁模横梁5;锁模横梁5 是直接压冷压成形模具两部分不分开的部件。在上横梁1和可滑动的锁模横梁5之间 连接有锁模铰链6;锁模铰链6是三个转动件7的两两转动件7之间用锁模连杆8串 连接而成，锁模铰链6两端为转动件7， 一端的转动件7与上横梁1固定连接，另一 端与锁模横梁5固定连接；在接近锁模铰链中间转动件10的机架立柱3上固定有锁模 油缸9，锁模油缸9的动力输出轴与锁模铰链中间转动件10连接。这样锁模油缸9的 动力输出轴顶或拉锁模铰链6的中间转动件7，中间转动件7把放大的力将锁模横梁5 与上横梁1顶开，锁模横梁5用比锁模油缸9的动力输出轴更大的力压冷压成形模具 18，防止胚被成形时，冷压成形模具18的上、下面部分被胀开。
为增加锁模力和平衡力量，在上横梁1和可滑动的锁模横梁5之间连接有两个锁 模铰链6，以成型力油缸4中心为中轴线，两个或多个锁模铰链6为以中轴线对称分 布；每个接近锁模铰链中间转动件10上连接有锁模油缸9，锁模油缸9的动力输出轴 与锁模铰链中间转动件10连接。
实施例2、用锁模楔以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机
如图2，在现有锁定模具的金属闭塞锻造压力机的机架上增加锁楔装置，锁楔装 置包括锁模横梁5、上横梁锁模支柱11锁模横梁支柱12和锁模楔15，其具体结构如 下
用现有锁定模具的金属闭塞锻造压力机改造，现有压力机的机架由上横梁1和下 横梁2两端用两左右两根机架立柱3固定其相对位置，上横梁1面向下横梁2的面上 设有上成型力油缸4,上成型力油缸4是提供压冷压成形模具18中的金属坯的成型力。
锁定冷压成形模具两部分不分开的锁模力是本实用新型提供的结构在上横梁1 和下横梁2之间的左右两根机架立柱3上套有能上下可滑动的锁模横梁5;上横梁1 与锁模横梁5之间对应位置分别设有上横梁锁模支柱11和锁模横梁支柱12，上横梁锁模支柱11和锁模横梁支柱12横截面形状相同并且中心轴线重合，上横梁锁模支柱 11和锁模横梁支柱12的相向面为斜面，对应的两个支柱的两个斜面之间形成台形空 腔13，台形空腔大开口 14面向机架立柱3，台形空腔大开口 14中设有台形锁模楔15， 最接近台形锁模楔15的机架立柱3上设有锁模油缸9，锁模油缸9的动力输出轴与台 形锁模楔15连接。台形锁模楔15把放大的力将锁模横梁5与上横梁1顶开，锁模横 梁5用比锁模油缸9的动力输出轴更大的力压冷压成形模具18，防止胚被成形时，冷 压成形模具18的上、下面部分被胀开。
为增加锁模力和平衡力量，上横梁1和锁模横梁5之间设有两组或对应的上横梁 锁模支柱11和锁模横梁支柱12，每组上横梁锁模支柱11和锁模横梁支柱12形成的台 形空腔大开口 14中设有台形锁模楔15，每个最接近台形锁模楔15的台形空腔大开口 14端连接机架立柱3上锁模油缸9的动力输出轴。以成型力油缸4中心为中轴线，两 组上横梁1和下横梁2以中轴线对称分布。
实施例3、用圆台形锁模楔以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机
如图2，大部分结构同于实施例2，仅在于上横梁锁模支柱11和锁模横梁支柱12 的相向面为弧形斜面，对应的两个支柱的两个弧形斜面形成圆台形空腔13，圆台形空 腔大开口 14面向机架立柱3，圆台形空腔大开口 14中设有圆台形锁模楔15，最接近 圆台形锁模楔15的机架立柱3上设有锁模油缸9，锁模油缸9的动力输出轴与台形锁 模楔15连接。圆台形空腔13使圆台形锁模楔15在被锁模油缸9的动力输出轴顶或拉 时，圆台形锁模楔15不会从圆台形空腔13侧面滑落。 实施例4、用螺旋副以机械形式锁定模具的金属闭塞锻造压力机
如图3，在现有锁定模具的金属闭塞锻造压力机的机架上增加锁模横梁5和螺旋 副16。其具体结构如下
用现有锁定模具的金属闭塞锻造压力机改造，现有压力机的机架由上横梁1和下 横梁2两端用两左右两根机架立柱3固定其相对位置，上横梁1面向下横梁2的面上 设有上成型力油缸4，上成型力油缸4是提供压冷压成形模具.18中的金属坯的成型力。
锁定冷压成形模具两部分不分开的锁模力是本实用新型提供的结构在上横梁1 和下横梁2之间的左右两根机架立柱3上套有能上下可滑动的锁模横梁5;上横梁1 与锁模横梁5之间设有螺旋副16;螺旋副16的两端分别与上横梁1和锁模横梁5固 定连接；螺旋副16由螺杆和螺母套相旋入套接而成，螺旋副16的两端分别为螺杆端 和螺母套端。螺杆端和螺母套把放大的力将锁模横梁5与上横梁1顶开，锁模横梁5 用比驱动螺旋副16更大的力压冷压成形模具18，防止胚被成形时，冷压成形模具18的上、下面部分被胀开。
为增加锁模力和平衡力量，在上横梁1和可滑动的锁模横梁5之间连接有两个或 多个螺旋副16，以成型力油缸4中心为中轴线，两个或多个螺旋副16以中轴线对称 分布。驱动螺旋副16的螺杆或螺母套的力量可以是液压器带动齿轮或链条后，齿轮或 链条带动螺杆或螺母套。
本实施例的下横梁2面向上横梁1的面上设有下成型力油缸17。这样可以增锁模 横梁5和下横梁2之间锁闭冷压成形模具的压力，即锁模力。
权利要求1、用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，包括机架和供成型力油缸，机架由上横梁(1)和下横梁(2)两端用两左右两根机架立柱(3)固定其相对位置，上横梁(1)面向下横梁(2)的面上设有上成型力油缸(4)，其特征在于上横梁(1)和下横梁(2)之间的左右两根机架立柱(3)上套有能上下可滑动的锁模横梁(5)；在上横梁(1)和可滑动的锁模横梁(5)之间连接有锁模铰链(6)；锁模铰链(6)是三个转动件(7)的两两转动件(7)之间用锁模连杆(8)串连接而成，锁模铰链(6)两端为转动件(7)，一端的转动件(7)与上横梁(1)固定连接，另一端与锁模横梁(5)固定连接；在接近锁模铰链中间转动件(10)的机架立柱(3)上设有锁模油缸(9)，锁模油缸(9)的动力输出轴与锁模铰链中间转动件(10)连接。
2、 根据权利要求l所述的用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，其特征在于在上 横梁(1)和可滑动的锁模横梁(5)之间连接有两个或多个锁模铰链(6)，以成型 力油缸(4)中心为中轴线，两个或多个锁模铰链(6)以中轴线对称分布；每个接 近锁模铰链中间转动件(10)上连接有锁模油缸(9)，锁模油缸(9)的动力输出轴 与锁模铰链中间转动件(10)连接。
3、 用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，包括机架和供成型力油缸，机架由上横梁 (1)和下横梁(2)两端用两左右两根机架立柱(3)固定其相对位置，上横梁(1)面向下横梁(2)的面上设有上成型力油缸(4)，其特征在于上横梁(1)和下横 梁(2)之间的左右两根机架立柱(3)上套有能上下可滑动的锁模横梁(5);上横 梁(1)与锁模横梁(5)之间对应位置分别设有上横梁锁模支柱(11)和锁模横梁 支柱(12)，上横梁锁模支柱(11)和锁模横梁支柱(12)横截面形状相同并且中心 轴线重合，上横梁锁模支柱(11)和锁模横梁支柱(12)的相向面为斜面，对应的 两个支柱的两个斜面之间形成台形空腔(13)，台形空腔大开口 (14)面向机架立柱 (3)，台形空腔大开口 (14)中设有台形锁模楔(15)，最接近台形锁模楔(15)的 机架立柱(3)上设有锁模油缸(9)，锁模油缸(9)的动力输出轴与台形锁模楔(15) 连接。
4、 根据权利要求3所述的用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，其特征在于上横 梁锁模支柱(11)和锁模横梁支柱(12)的相向面为弧形斜面，对应的两个支柱的 两个弧形斜面形成圆台形空腔(13)，圆台形空腔大开口 (14)面向机架立柱(3)， 圆台形空腔大开口 (14)中设有圆台形锁模楔(15)，最接近圆台形锁模楔(15)的 机架立柱(3)上设有锁模油缸(9)，锁模油缸(9)的动力输出轴与台形锁模楔(15)连接。
5、 根据权利要求4所述的用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，其特征在于上横 梁(1)和锁模横梁(5)之间设有两组或多组位置对应的上横梁锁模支柱(11)和 锁模横梁支柱(12)，每组上横梁锁模支柱(11)和锁模横梁支柱(12)形成的台形 空腔大开口 (14)中设有台形锁模楔(15)，每个最接近台形锁模楔(15)的台形空 腔大开口 (14)端连接机架立柱(3)上锁模油缸(9)的动力输出轴。
6、 根据权利要求5所述的用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，其特征在于以成 型力油缸(4)中心为中轴线，两组或多组上横梁(1)和下横梁(2)以中轴线对称 分布
7、 用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，包括机架和供成型力油缸，机架由上横梁 (1)和下横梁(2)两端用两左右两根机架立柱(3)固定其相对位置，上横梁(1)面向下横梁(2)的面上设有上成型力油缸(4)，其特征在于在上横梁(1)和下 横梁(2)之间的左右两根机架立柱(3)上套有能上下可滑动的锁模横梁(5);上 横梁(1)与锁模横梁(5)之间设有螺旋副(16);螺旋副(16)的两端分别与上横 梁(1)和锁模横梁(5)固定连接；螺旋副(16)由螺杆和螺母套相旋入套接而成， 螺旋副(16)的两端分别分别为螺杆端和螺母套端。
8、 根据权利要求7所述的用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，其特征在于在上 横梁(1)和可滑动的锁模横梁(5)之间连接有两个或多个螺旋副(16)，以成型力 油缸(4)中心为中轴线，两个或多个螺旋副(16)以中轴线对称分布。
9、 根据权利要求1至8的任何一项所述的用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机，其 特征在于下横梁(2)面向上横梁(1)的面上设有下成型力油缸(17)。
专利摘要本实用新型用机械锁定模具的金属闭塞锻造压力机属于金属闭塞锻造压力机中的锁定模具的装置技术领域。在压力机的左右两根机架立柱上套有能上下可滑动的锁模横梁；在上横梁和可滑动的锁模横梁之间连接锁模铰链、锁楔装置、螺旋副。优点锁模铰链、锁楔装置、螺旋副三种机械结构都能把现有锁模力变为易于控制调节锁模横梁和上横梁位移精度，其自锁定功能可稳定锁模横梁和上横梁相对位置，这三机械结构都能把驱动力放大后顶或拉锁模横梁和上横梁，产生比驱动力更大的锁力以锁模横梁压锁冷压成形模具的两部分，使冷压成形模具的两部分不易在冷压成形时被变形时的金属坯胀开。
文档编号B21J9/02GK201244649SQ200820064990
公开日2009年5月27日 申请日期2008年9月2日 优先权日2008年9月2日
发明者罗建国 申请人:罗建国