一种冷镦机模具及冷镦机的制作方法

本公开一般涉及冷镦机技术领域，具体涉及一种冷镦机模具及冷镦机。

背景技术：

机械千斤顶是起重行业常用的工具之一，千斤顶丝杠是承载和扭力传输的核心部件，传统生产工艺基本为两种：1、热镦工艺，即用感应加热线圈加热后热镦成形。2、先冷镦毛坯，再加热成形。但是，现有技术存在以下缺陷：加热成形因热变形量不好控制，造成产品外观形状不一致，使后续加工困难制造成本增加，质量难以管控；冷镦加工后金属内应力急剧增加、且难以释放，后续加工时难免有开裂现象，即增加了成本又因开裂增加了废品率。

冷镦机是在室温下将棒材或线材的顶部加粗的锻造成形设备，是一种以墩为主专门用来批量生产螺母螺栓等紧固件的专用设备。冷镦机可尽量减少切削工作，直接成型为需要的形状和尺寸，不仅能够节省大量材料，而且能够大幅度提高生产效率，显著提高镦出零件的机械强度。因此，冷镦机也可以用于丝杠的生产。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种冷镦机模具及冷镦机。

一种冷镦机模具，包括：活动模和固定模，所述活动模包括第一活动模和第二活动模；所述第一活动模和固定模配合用于一次成型，所述第二活动模和固定模配合用于二次成型；

所述第一活动模包括：中空设置的模具固定套，同轴设置在所述模具固定套内部的第一模具和第一挤压组件；所述第一模具内部设有用于使工件成型的第一型腔，所述第一挤压组件用于控制工件移动；

所述第二活动模包括：第二模具和设置于第二模具内的第二挤压组件；所述第二模具内设有用于使工件成型的第二型腔，所述第二挤压组件用于控制工件移动；

所述固定模内设有用于容纳工件并使其成型的第三型腔。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一挤压组件包括：设置在所述模具固定套内部的可伸缩的第一垫块和第一顶针；所述第一模具的一端从模具固定套内伸出且其内部设有通孔，所述第一垫块设置在相对远离所述第一模具的一端，所述第一顶针的一端设置在第一模具内，另一端伸出第一模具且朝向第一垫块。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二挤压组件包括：设置在所述第二模具内部的可伸缩的第二垫块和第二顶针；所述第二模具内设有用于容纳第二垫块和第二顶针的通孔，所述第二垫块能在第二模具内伸缩。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述固定模包括：内部设有第三型腔的固定模腔、套设在固定模腔外的固定模中套和套设在固定模中套外的固定模外套，所述固定模中套的一端轴向设有与第三型腔连通的通孔。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述冷镦机模具还包括顶出装置，所述顶出装置用于将工件顶出；所述顶出装置包括：内部设有凹槽的顶出外套体、滑动座、安全管、顶杆；所述安全管的一端与所述固定模连接，所述顶出外套体套设在所述安全管的一端，所述滑动座套设在安全管上且位于固定模和顶出外套体之间，所述顶杆设置在安全管内且其一端与滑动座连接；所述固定模内的第三型腔能容纳顶杆；所述顶出外套体带动滑动座、从而带动顶杆做往复运动。

一种冷镦机，包括一种冷镦机模具，还包括：机身、设置于机身上的驱动机构、与驱动机构连接的传动机构和送料机构；所述固定模和所述活动模的中心线位于同一竖直面内，且固定模和活动模中间留有空隙；所述驱动机构用于带动传动机构，传动机构带动送料机构和冷镦机模具进行冷镦动作；

所述传动机构包括换位机构；所述换位机构用于带动第一活动模和第二活动模做往复运动，包括：与驱动机构连接的第一凸轮、与驱动机构连接的第一滑块、与第一凸轮连接的换向连杆、与换向连杆连接的第二凸轮和与第二凸轮配合使用的第二滑块；所述第二滑块可滑动的设置在第一滑块上；

所述固定模固定设置于机身上，所述活动模设置于第二滑块上；所述驱动机构带动第一滑块沿固定模轴向往复运动；所述第一凸轮旋转带动换向连杆，从而带动第二凸轮旋转使第二滑块沿固定模径向往复运动。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述传动机构还包括：用于传动的传动凸轮、送料连杆、顶出连杆和剪切连杆；

所述送料机构包括：设置在机身上的调直器、设置在调直器一侧的送料压轮、与所述送料压轮连接的棘轮组件和剪切组件；

所述驱动机构带动传动凸轮，所述传动凸轮带动送料连杆使棘轮组件运动，所述棘轮组件带动送料压轮旋转，从而使工件进入剪切组件；

所述驱动机构带动传动凸轮，所述传动凸轮带动顶出连杆，所述顶出连杆与顶出装置连接，从而使顶出装置往复运动。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述驱动机构包括：电动机、第一传动齿轮、曲轴；所述电动机设置于机身上，所述电动机带动第一传动齿轮，所述第一传动齿轮带动曲轴运动。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述剪切组件包括设置于机身上的剪切固定模、与剪切连杆连接的楔块、设置于楔块内的滚轮、设置于楔块上的剪切刀和复位弹簧；所述剪切刀上还设有剪切刀压盖；所述驱动机构带动剪切连杆，所述剪切连杆带动楔块使滚轮运动，所述滚轮带动剪切刀切料和送料，所述复位弹簧用于使剪切刀回退，所述剪切刀沿固定模径向做往复运动

根据本申请实施例提供的技术方案，所述棘轮组件包括：棘轮、棘爪、传动轴和第二传动齿轮；所述送料连杆与棘轮和棘爪连接，所述棘轮通过传动轴带动第二传动齿轮，所述第二传动齿轮带动送料压轮旋转。

综上所述，本申请的上述技术方案通过设置配合使用的固定模和活动模，能够直接使工件冷镦成型，而冷镦机上各个部件配合能够提高生产效率；本装置能够增强工件强度，提高产品质量，降低产品制造成本，工件外观得到很好的改善，增长使用寿命。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请活动模的结构示意图；

图2为本申请固定模的结构示意图；

图3为本申请顶出装置的结构示意图；

图4为本申请冷镦机的结构示意图(侧视图)；

图5为本申请冷镦机的立体结构示意图；

图6为本申请换位机构的结构示意图；

图7为本申请剪切组件的结构示意图。

图中标号：10、固定模；11、固定模腔；12、固定模中套；13、固定模外套；20、第一活动模；21、模具固定套；22、第一模具；23、第一垫块；24、第一顶针；30、第二活动模；31、第二模具；32、第二垫块；33、第二顶针；40、顶出装置；41、顶出外套体；42、滑动座；43、安全管；44、顶杆；500、机身；600、驱动机构；610、第一传动齿轮；710、换位机构；711、第一凸轮；712、换向连杆；713、第二凸轮；714、第一滑块；715、第二滑块；720、传动凸轮；730、送料连杆；740、顶出连杆；750、剪切连杆；810、调直器；820、送料压轮；830、棘轮组件；831、棘轮；832、棘爪；833、传动轴；834、第二传动齿轮；840、剪切组件；841、剪切固定模；842、楔块；843、滚轮；844、剪切刀；845、复位弹簧；846、剪切刀压盖；900、原料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

一种冷镦机模具，包括：活动模和固定模10，所述活动模包括第一活动模20和第二活动模30；所述第一活动模20和固定模10配合用于一次成型，所述第二活动模30和固定模10配合用于二次成型；

所述第一活动模20包括：中空设置的模具固定套21，同轴设置在所述模具固定套21内部的第一模具22和第一挤压组件；所述第一模具22内部设有用于使工件成型的第一型腔，所述第一挤压组件用于控制工件移动；

所述第二活动模30包括：第二模具31和设置于第二模具31内的第二挤压组件；所述第二模具31内设有用于使工件成型的第二型腔，所述第二挤压组件用于控制工件移动；

所述固定模10内设有用于容纳工件并使其成型的第三型腔。

为进一步地优化上述技术方案，本技术方案还优选地提供有以下改进之处：所述第一挤压组件包括：设置在所述模具固定套21内部的可伸缩的第一垫块23和第一顶针24；所述第一模具22的一端从模具固定套21内伸出且其内部设有通孔，所述第一垫块23设置在相对远离所述第一模具22的一端，所述第一顶针24的一端设置在第一模具22内，另一端伸出第一模具22且朝向第一垫块23。

为进一步地优化上述技术方案，本技术方案还优选地提供有以下改进之处：所述第二挤压组件包括：设置在所述第二模具31内部的可伸缩的第二垫块32和第二顶针33；所述第二模具31内设有用于容纳第二垫块32和第二顶针33的通孔，所述第二垫块32能在第二模具31内伸缩。

为进一步地优化上述技术方案，本技术方案还优选地提供有以下改进之处：所述固定模10包括：内部设有第三型腔的固定模腔11、套设在固定模腔11外的固定模中套12和套设在固定模中套12外的固定模外套13，所述固定模中套12的一端轴向设有与第三型腔连通的通孔。

在使用本装置时，第一活动模20与固定模10配合使工件一次成型，第二活动模30与固定模10配合使工件二次成型，且固定模腔采用高强度的镶嵌硬质合金。

如图1和图2所示，首先使第一活动模20和固定模10的轴线处于同一水平线上，原料经切断后一端进入固定模10的三分之二处，另一端朝向第一活动模20。第一活动模20的第一模具22内部设有第一型腔，当工件的一端进入固定模10后，第一活动模20沿轴向向固定模10的方向运动，工件进入第一型腔；第一活动模20继续向固定模10运动，工件挤压第一顶针24向第一模具22的内部运动，第一顶针24和第一垫块23可通过弹簧伸缩，由于第一垫块23的一端固定连接在模具固定套21内，当第一顶针24接触到第一垫块23后，第一垫块23给第一顶针24施加反方向压力，而第一活动模20继续运动使第一垫块23的压力逐渐变大，此时原料工件会受力而被第一型腔镦粗完成一次成型。

如图1和图2所示，原料工件完成一次成型后，第一活动模20回退使工件的一端露出，然后使第二活动模30的轴线与固定模10对齐，第二活动模30朝向固定模10运动，使工件进入第二型腔；此时第二活动模30运动使工件挤压第二顶针33向第二活动模30的内部运动，第二顶针33和第二垫块32可通过弹簧伸缩，同理由于第二垫块32固定连接于第二活动模30内部，当第二顶针33接触到第二垫块32后，第二垫块32得第二顶针33施加反方向压力，第二活动模30继续运动使第二垫块32的压力逐渐变大，工件在第二型腔内被镦粗完成二次成型。

为进一步地优化上述技术方案，本技术方案还优选地提供有以下改进之处：所述冷镦机模具还包括顶出装置40，所述顶出装置40用于将工件顶出；所述顶出装置40包括：内部设有凹槽的顶出外套体41、滑动座42、安全管43、顶杆44；所述安全管43的一端与所述固定模10连接，所述顶出外套体41套设在所述安全管43的一端，所述滑动座42套设在安全管43上且位于固定模10和顶出外套体41之间，所述顶杆44设置在安全管43内且其一端与滑动座42连接；所述固定模10内的第三型腔能容纳顶杆44；所述顶出外套体41带动滑动座42、从而带动顶杆44做往复运动。

如图3所示，由于顶杆44直径太小，容易折断，所以将其设置在安全管43内防止其折断；在工件被镦粗成型后，第二活动模30回退使工件一端露出，此时工件另一端还在固定模10内部；顶出装置40的安全管43的一端从顶出外套体41内部伸出，且与固定模10固定连接；工件完成冷镦成型后，顶出外套体41带动滑动座42朝向固定模10运动，滑动座42带动顶杆44运动，顶杆44一端从固定模中套12的通孔进入第三型腔，将成型工件从固定模10的另一端顶出并自然掉落到工件收集箱中，进行下一步操作。

实施例二

一种冷镦机，包括一种冷镦机模具，还包括：机身500、设置于机身500上的驱动机构600、与驱动机构600连接的传动机构和送料机构；所述固定模10和所述活动模的中心线位于同一竖直面内，且固定模10和活动模中间留有空隙；所述驱动机构600用于带动传动机构，传动机构带动送料机构和冷镦机模具进行冷镦动作；

所述传动机构包括换位机构710；所述换位机构710用于带动第一活动模20和第二活动模30做往复运动，包括：与驱动机构600连接的第一凸轮711、与驱动机构600连接的第一滑块714、与第一凸轮711连接的换向连杆712、与换向连杆712连接的第二凸轮713和与第二凸轮713配合使用的第二滑块715；所述第二滑块715可滑动的设置在第一滑块714上；

所述固定模10固定设置于机身500上，所述活动模设置于第二滑块715上；所述驱动机构600带动第一滑块714沿固定模10轴向往复运动；所述第一凸轮711旋转带动换向连杆712，从而带动第二凸轮713旋转使第二滑块715沿固定模10径向往复运动。

如图4和图5所示，固定模10和活动模相对设置，在冷镦原料900时，驱动机构600带动第一滑块714沿固定模10轴向往复运动，使活动模靠近或者远离固定模10；如图6所示，驱动机构600带动换位机构710使第二滑块715沿固定模10径向往复运动，使第一活动模20与固定模10对齐或者第二活动模30与固定模10对齐，通过第一滑块714和第二滑块715的配合运动，使两个活动模交替的对工件进行镦粗。

为进一步地优化上述技术方案，本技术方案还优选地提供有以下改进之处：所述传动机构还包括：用于传动的传动凸轮720、送料连杆730、顶出连杆740和剪切连杆750；

所述送料机构包括：设置在机身500上的调直器810、设置在调直器810一侧的送料压轮820、与所述送料压轮820连接的棘轮组件830和剪切组件840；

所述驱动机构600带动传动凸轮720，所述传动凸轮720带动送料连杆730使棘轮组件830运动，所述棘轮组件830带动送料压轮820旋转，从而使工件进入剪切组件840；

所述驱动机构600带动传动凸轮720，所述传动凸轮720带动顶出连杆740，所述顶出连杆740与顶出装置40连接，从而使顶出装置40往复运动。

如图5所示，驱动机构600通过传动机构带动送料机构，棘轮831组件830使原料900从调直器810进入；驱动机构600通过传动机构，顶出连杆740带动顶出装置40运动，使冷镦完成的工件从固定模10内掉出。

为进一步地优化上述技术方案，本技术方案还优选地提供有以下改进之处：所述驱动机构600包括：电动机、第一传动齿轮610、曲轴；所述电动机设置于机身500上，所述电动机带动第一传动齿轮610，所述第一传动齿轮610带动曲轴运动。

为进一步地优化上述技术方案，本技术方案还优选地提供有以下改进之处：所述剪切组件840包括设置于机身500上的剪切固定模841、与剪切连杆750连接的楔块842、设置于楔块842内的滚轮843、设置于楔块842上的剪切刀844和复位弹簧845；所述剪切刀844上还设有剪切刀压盖846；

所述驱动机构600带动剪切连杆750，所述剪切连杆750带动楔块842使滚轮843运动，所述滚轮843带动剪切刀844切料和送料，所述复位弹簧845用于使剪切刀844回退，所述剪切刀844沿固定模10径向做往复运动。

为进一步地优化上述技术方案，本技术方案还优选地提供有以下改进之处：所述棘轮组件830包括：棘轮831、棘爪832、传动轴833和第二传动齿轮834；所述送料连杆730与棘轮831和棘爪832连接，所述棘轮831通过传动轴833带动第二传动齿轮834，所述第二传动齿轮834带动送料压轮820旋转。

其中，如图5所示，驱动机构600带动传动凸轮720转动，传动凸轮720带动送料连杆730使棘轮831转动，棘轮831和棘爪832的配合使用将往复运动转换成单向步进运动，将原料900送入剪切固定模841内，并且通过对送料连杆730的设计，使棘轮831转动半圈后停止运动，使原料900的长度适合剪切；如图7所示，驱动机构600同时还带动剪切连杆750，剪切连杆750带动楔块842使滚轮843运动，滚轮843带动剪切刀844先将从剪切固定模841内伸出的原料900切断，然后夹持着原料900朝向固定模10方向运动，在第一活动模20运动将原料900顶入固定模10后，剪切刀压盖846中的压盖弹簧压缩使压盖打开，最后复位弹簧845带动剪切刀844回退至剪切固定模841旁边，这样就可以使原料900留在固定模10内；通过棘轮组件830和剪切组件840的配合使原料900间歇的进入并剪切，保证加工的连续性。

在使用本装置时，第一步骤是送料。首先启动冷镦机，驱动机构600开始运作，如图5所示，操作人员将原料900送入调直器810内，当原料900从调直器810进入送料压轮820后，驱动机构600带动棘轮组件830使送料压轮820旋转，送料压轮820压紧原料900并通过旋转将原料900向前运送进入剪切固定模841，并且棘轮组件830运动半圈后停止，使工件间断性的进入剪切固定模841，即在前面工件剪断后，后面的工件再继续向前运动等待下一次送料，从而提高整个冷镦机的冷镦效率。

第二步骤是剪切送料。如图5和图7所示，当原料900从剪切固定模841的剪切端伸出的长度到达所需长度时，驱动机构600带动剪切组件840将原料900剪端，并沿固定模10径向运动将其送入固定模10的端面处，然后驱动机构600带动换位机构710使活动模朝向固定模10运动，将切断原料900顶入固定模10内，此时剪切组件840回退至剪切固定模841处等待第二次送料。

第三步骤是工件成型。如图5和6所示，当换位机构710使第一活动模20朝向固定模10运动，并将原料900顶入固定模10内部后，第一活动模20继续向前运动对工件冷镦一次成型；完成镦粗后，换位机构710带动第一活动模20回退，同时使第二活动模30上升至固定模10的中心线重合位置处，然后使第二活动模30继续朝向固定模10运动，对工件冷镦成型，最后换位机构710使第二活动模30回退并将第一活动模20下降至固定模10的中心线重合位置处，准备进行下一次冷镦。同时棘轮组件830第二次将原料900送入，配合冷镦机模具进行下一次的剪切。

第四步骤为工件顶出。如图5所示，顶出装置40将镦粗完成的工件顶出固定模10后回退，等待下一次的剪切送料。其中，驱动机构600带动传动凸轮720使顶出连杆740运动，顶出连杆740的一端与顶出装置40的顶出外套体41连接，顶出外套体41带动顶杆44运动将工件顶出。

在现有技术中，加热成形的方法存在热变形量不好控制，造成产品外观形状不一致，使后续加工困难制造成本增加，质量难以管控的问题；而先冷镦再加热的方法中，冷镦加工后金属内应力急剧增加且难以释放，后续加工时难免有开裂现象，即增加了成本又因开裂增加了废品率。

在本装置中，通过研究和试验，采用10b21低碳合金钢作为丝杠的生产原料，10b21材料有较好的延伸率和可塑性，不需要回火和处理，并能承受多次冷变形而不产生裂纹，可顺利通过整机承载试验。在对工件加工之前，需要先将原材料进行回火、磷化、皂化、冷拔处理，使原材料处于软化易变形的状态，从而在冷镦变形过程中使内应力减小到最佳状态。由于金属多次冷镦时产生的金属应力集中在末梢端面，所以可以根据金属变形量计算出应力集中层的深度；将冷镦成形后的工件加长制作，然后直接切削去多余的端面即可去除金属内应力。

综上所述，活动模和固定模10配合使工件直接冷镦成型，冷镦成形且连续冷压无裂纹，能够增强工件强度，提高生产效率和产品质量，降低产品制造成本，工件外观得到很好的改善，增长使用寿命。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。