专利名称：一种挤压铸造用双重液态模锻模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业机械领域的一种金属铸造技术，尤其涉及一种适用于金属 液态锻模的铸造模具，该模具适合与卧式或立式挤压铸造机配套使用。
背景技术：
随着机械工业的进一步发展，对铸件的力学性能、复杂程度、外观等都提 出了更多更高的要求。特别是对于一些厚壁及组织致密性要求很高的合金铸 件，普通压铸工艺已无法达到质量要求，而低压铸造和金属型重力浇注的生产 效率又显得太低，对此挤压铸造工艺被目前国内外业界认定为生产厚壁、高致 密性复杂铸件的最理想工艺之一。挤压铸造(又称液态模锻)是一种介于压 铸、模锻之间，实现铸锻结合的新技术，它具有优质、高效、节能的特点，适 合生产表面光洁、无渗漏、高性能、须热处理的厚壁零件。
然而要实现先进的挤压铸造工艺，除了挤压铸造设备的性能是一个非常重 要的因素之外，挤压铸造模具的设计和精度也是一个极为重要的因素。以往的 挤压铸造模具只有直接挤压铸造模具和间接挤压铸造模具两种形式，在铸件成 型时只实施一次性挤压。而对于形状复杂、壁厚差异很大以及使用裂纹倾向大 的合金铸件。上述两种模具形式就无法满足要求了
发明内容
为克服现有技术的以上缺陷，本发明的目的在于提供一种挤压铸造用双 重液态模锻模具，对铸件的整体或局部实施两次甚至多次的挤压，可使铸件的不同部位都能达到高致密性，抑制铸件裂纹的产牛，使裂纹倾向大的合金的应 用成为可能。
本发明的目的得以实现的技术解决方案是
一种挤压铸造用双重液态模锻模具，与挤压铸造设备的控制计算机相连， 包括凹形的定模、与定模凹口相闭合的动模、与定模除凹口外任一侧所设内浇 口贯通相连的挤压料筒及其挤压活塞，以及设于动模或定模中至少一个与控制 计算机相连的挤压冲头，所述动模、定模与挤压冲头围成一吻合铸件规格的型 腔，其特征在于所述各挤压冲头与动模或定模之间形成S间隙的滑动配合， 且挤压冲头连有锁模机构，锁模状态下各挤压冲头留有h距离的锻压量。
进一步地，前述一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其中该挤压冲头数量 为一个，且冲头的投影面积小于定模凹口的面积，且挤压冲头与动模之间形成 S间隙的滑动配合；
或者该挤压冲头数量为一个，且冲头底面面积与定模凹口的面积相吻合， 挤压冲头与定模凹口内壁之间形成S间隙的滑动配合；
或者该挤压冲头数量为两个以上，各挤压冲头按铸件规格要求受控于控制 计算机分布在定模凹口范围内；并在动模与定模合拢后，各挤压冲头分别与动 模或定模形成带各自S间隙的滑动配合，且各挤压冲头分别留有各自h距离的
锻压量。
或者该挤压冲头数量为两个以上，各挤压冲头按铸件规格要求受控于控制 计算机分布在动模中；并在动模与定模合拢后，各挤压冲头分别与动模或定模 形成带各自s间隙的滑动配合，且各挤压冲头分别留有各自h距离的锻压量。
或者该挤压冲头数量为两个以上，各挤压冲头按铸件规格要求受控于控制计算机分布在定模凹口范围内和动模中；并在动模与定模合拢后，各挤压冲头 分别与动模或定模形成带各自5间隙的滑动配合，且各挤压冲头分别留有各自
h距离的锻压量。
更进一步地，上述一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其中该挤压冲头形 状根据铸件形状和抽芯原则设为水平面、斜面、曲面或立体结构，且冲头头部 的投影形状为符合铸件规格要求的规则或非规则图形，冲头根部滑配合部位为 大于冲头头部的简单圆形或带圆角的矩形。
进一步地，前述一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其中该模具为水平分 型的立式双重挤压铸造模具，其包含内浇口和进料口设置在铸件中下方的立式 压射进料装置，并在定模与挤压料筒对接进料口的一侧设有剪断器。
进一步地，前述一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其中该模具为为垂直 分型的卧式双重挤压铸造模具，其包含内浇口和进料口设置在铸件旁侧分型面 上的立式压射进料装置。
本发明一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其应用的有益效果体现在 该液态模锻模具通过挤压活塞将浇入料筒中的液态金属射入模具型腔中实 现一次挤压充型，再依靠挤压冲头对已充满型腔又未完全凝固的铸件再次实施 整体、局部或局部多点挤压(锻压)。该种适于双重挤压的液态模锻模具可使 铸件组织达到更高的致密度，降低縮松、裂纹产生的可能性，适于具有高致密 度的内部组织结构、须固溶热处理、高力学性能等要求的铝、镁、锌、铜等复 杂合金铸件的生产。
为使本发明创新实质更易于理解，以下结合实施例及其附图，对该种液态 模锻模具的结构特征、工作过程及其有益效果作进一步地详细说明。
图1是本发明一立式局部双重挤压铸造模具的结构示意图2是本发明另一立式整体双重液态模锻模具的结构示意图3是本发明另一立式局部双挤压冲头双重模锻模具的结构示意图4是本发明又一卧式局部双重液态模锻模具的结构示意图5是本发明乂一卧式多挤压冲头的双重挤压铸造模具的结构示意图6a 图6d是以图2所示实施例为对象的液态模锻模具工作过程示意图。
具体实施例方式
本发明提供的一种液态模锻模具包括有立式局部双重挤压铸造模具(如图 1、图3所示)、立式整体双重挤压铸造模具(如图2所示)、卧式局部双重 挤压铸造模具(如图4所示)、卧式局部多挤压冲头双重挤压铸造模具(如图 5所示)等多种典型的结构形式。该些结构形式的双重液态模锻模具安装在立 式挤压铸造机或卧式挤压铸造机上配套使用，与挤压铸造设备的控制计算机相 连。该液态模锻模具的主要构件包括挤压料筒2、挤压活塞l、定模3、动模 型板4、挤压冲头5 (或5-1 5-2)、剪断器6、推杆9、进料口 10、组成。其 中，该定模3为凹形，其一侧形成有凹口 31、并于除凹口 31外任一侧设有内 浇口7;该动模型板4挤压冲头5与定模3凹口31相闭合，并围成一吻合铸件 规格的铸件型腔8。此外，该内浇口 7与挤压料筒2的对接口的进料口 IO相贯 通对接，并且该挤压料筒2中带有挤压活塞1。由挤压料筒2及其进料口 10和 挤压活塞1构成本发明模具的立式压射进料装置。在此立式的压射进料装置 中，挤压料筒2为竖直设置，其中挤压活塞1是从下端向上顶压液态合金的。以下就上述多种双重挤压铸造方式结合立式压射进料装置，分别介绍该液态模 锻模具的结构及其工作方式。 实施例一如图1所示，是本发明一立式局部双重液态模锻(挤压铸造)模具的结构不意图。由图中所示可见，该挤压冲头5数量为一个，其投影面积小于定模3 凹口 31的面积；且挤压冲头5头部形状可根据铸件要求为各种形状，其与动 模型板4滑配合部份多为圆形或其它简单形状；且动模型板4与挤压冲头5形 成间隙S的滑配合状。该铸造模具的内浇口 7和进料口 10设置在相对于铸件 的中下方，并在定模3与挤压料筒2对接的一侧设有剪断器6。该立式局部双 重挤压铸造模具是安装在立式挤压铸造机上进行配套使用的。其浇入挤压料筒 2中的液态金属，靠挤压活塞1上升，通过进料口 IO和内浇口 7被推入已闭合 锁模的由定模3、动模型板4，及在锻压量h高度预锁定的挤压冲头5所组成 的型腔8中(此称挤压充型，或称第一次挤压)，并持续保压。待上述充型 完毕后，在液态金属尚未完全凝固前，按控制计算机指令迅速，启动挤压冲头 5施压(此称锻压或称第二次挤压)，直至铸件完全凝固为止。此后，挤压料 筒2及挤压活塞1下行。若料饼尚在挤压料筒2中(且内浇道被拉断)，则可 启动挤压活塞1将铸件从挤压料筒2中推出；若料饼仍挂在内浇道上(即内浇 道未被拉断)，则可推出剪料器6，将料饼剪下。与此同时，动模型板4和挤 压冲头5—起回程，先抽出冲头5再由推杆9将铸件推出。此结构形式的挤压 冲头5，由安装在挤压铸造机动模板上独立的液压缸带动，其动作由计算机控 制。实施例二如图2所示，是本发明另一立式整体双重液态模锻(挤压铸造)模具的结 构示意图。由图中所示可见，未设计有动模型板，该挤压冲头5数量为一个，直接与定模3凹口 31相滑合(配合间隙为S )。该铸造模具的内浇口 7和进 料口 10设置在相对于铸件的中下方，并在定模3与挤压料筒2对接的一侧设 有剪断器6。该立式整体双重挤压铸造模具也是安装在立式挤压铸造机上进行 配套使用的。它与实施例一的不同点是摈弃了动模型板4，其功能全部并入 挤压冲头5之中。为此挤压冲头5与定模之间设计有L长的滑动配合距离(配 合间隙S)，合模时留有h高的锻压距离。其工作过程也与立式局部双重挤压 铸造相类似。其不同点是液体金属的挤压充型(第一次挤压)是充入由定模3 和预留有h距离、并已预锁模的挤压冲头5所组成的型腔8中，然后由挤压冲 头5对整个铸件实施第二次挤压(锻压)。此结构形式的二次挤压冲头5，直 接安装在专门设计的挤压铸造机动模板(活动横梁)上，它靠专门的液压和传 感系统，使此种机型的动模板可以在设定位置(图2中h高度位置)停留并锁 模，在接到控制计算机指令后，可迅速下行，实施锻压(第二次挤压)。 实施例三除以上两个实施例外，本发明一种液态模锻模具为立式的铸造模具还可以 有其他可行的形式。比如该挤压冲头5数量为两个以上，本实施例以2个挤 压冲头为例进行说明。如图3本发明另一立式局部双挤压冲头双重模锻模具的 结构示意图所示，该挤压冲头数量为两个5、 5-1，分别与定模3的侧壁和动模 4相滑合(配合间隙为S )。该铸造模具的内浇口 7和进料口 IO设置在相对于 铸件的中下方，并在定模3与挤压料筒2对接的一侧设有剪断器6。该立式整 体双重挤压铸造模具也是安装在立式挤压铸造机上进行配套使用的。其浇入挤压料筒2中的液态金属，靠挤压活塞1上升，通过进料口 10和内浇口 7被推入已闭合锁模的由定模3、动模4，及在锻压量h高度预锁定的挤压冲头5和锻压量hl距离的挤压冲头5-1所组成的型腔8中(此称挤压充型，或称第一次挤压)，并持续保压。待上述充型完毕后，在液态金属尚未完全凝固前，按控制计算机指令迅速，启动挤压冲头5和挤压冲头5-1施压(此称锻压或称 第二次挤压)，直至铸件完全凝固为止。此后，挤压料筒2及挤压活塞1下 行。若料饼尚在挤压料筒2中(且内浇道被拉断)，则可启动挤压活塞1将铸 件从挤压料筒2中推出；若料饼仍挂在内浇道上(即内浇道未被拉断)，则可 推出剪料器6，将料饼剪下。与此同时，动模型板4和挤压冲头5 —起回程， 先抽出两个挤压冲头再由推杆9将铸件推出。此结构形式的挤压冲头冲头，由 安装在挤压铸造机动模板上独立的液压缸带动，其动作由计算机控制。 实施例四如图4所示，是本发明一卧式局部双重液态模锻(挤压铸造)模具的结构 示意图。由图中所示可见，该挤压冲头5数量也为一个，其纵向投影面积小于 定模3凹口 31的面积；它与动模型板4以S间隙成滑动配合，并预留有h长 的锻压量。在封死定模3的凹口31时，由挤压冲头5、动模型板4和定模3 — 起形成对应于铸件规格的型腔8。而模具的内浇口 7和进料口 IO设置在相对于 铸件的分型面上旁侧。此卧式局部双重挤压铸造模具是安装在卧式挤压铸造机 上进行配套使用的。它与实施例一工作方式是相同的即液态金属的挤压充型 (第一次挤压)是充入由定模3、动模型板4及预留有h锻压距离并预锁模的 挤压冲头5所组成的型腔8中。然后由挤压冲头5实施锻压(第二次挤压)。 此挤压冲头5也各由其独立的液压缸带动。实施例五如图5所示，依铸件的需要挤压冲头与可以设计成不同的形状、大小和个 数。可以安装在动模型板4、定模3的不同部位。实施例四、五与实施例一至实施例三的不同之处是合模方向为水平方向，其挤压料筒2设置在动模型板4、定模(3)分型面下方，其进料口 10及内浇口 7均设置在分型面上，当挤压料筒2下移并动模型板4开模时，料饼及内浇道可随铸件一起保留在动模型板4上，并可由推杆9推出。因此无需要拉断或剪断操作。以上实施例一至实施例五中，所提及的挤压冲头5的结构形式不仅仅局限 于此。其底面形状还可以为斜面、曲面、或除立体阶梯外的其他立体结构；而 冲头底面的投影形状可以为满足铸件规格需要的规则形状(实施例--的圆形、 实施例二的双圆形及实施例三的矩形)或非规则形状(未图示)。从上述实施例可以归纳看出本发明一种挤压铸造用双重液态模锻模具的工作辻 程如下，如图6a 图6d所示1、 模具清理、喷涂此时，动模型板4及挤压冲头5处开模状态，挤压 料筒2及挤压活塞1均处下位(打开状态)。此时须对型腔8及挤压料筒2、 挤压活塞1实施清理和喷涂。2、 合模，浇注将动模型板4与定模3进行合模，并锁模，挤压冲头5 进行预合模(即定位到h位置)并锁模。与此同时，向挤压料筒2内定量注入 液态金属，然后挤压料筒2与挤压活塞1 一起上升。与动模型板4、定模3靠 牢，并与进料口IO、内浇口7连通，锁死。3、 挤压充型(第一次挤压)启动挤压活塞1上升，将挤压料筒2中的 液态金属通过进料口 10，内浇道7推入型腔8中，并进行保压。4、 冲头锻压(第二次挤压)待液态金属充型完毕。接控制计算机指11令，挤压冲头5迅速前行，以进一歩施压，并保压。(注意工艺控制要求冲 头5前行应小于h距离，不至于将冲头5靠死)。直至铸件在此压力下完全凝固。5、开模，取出铸件模具卸压，挤压料筒2及挤压活塞1 一起下行，退 至下位，并将留在挤压料筒2中的料并推出。与此同时，动模型板4开模，挤 压冲头5回抽复位。此时让铸件仍留在动模型板4上，此后顶杆9将铸件推出 模外，并取出。根据铸件的不同要求，本发明具有立式局部双重液态模锻(挤压铸造)、 立式整体双重液态模板(挤压铸造)和卧式局部双重液态模板(挤压铸造)等 多种结构形式。其挤压冲头可以是单个的，也可以是多个的，可根据需要安放 在定模及动模型板的不同部位。它的第一次挤压(即是实施挤压充型)，是靠 下挤压活塞将浇入料筒中液态金属推入模具型腔中，它的第二次挤压是靠挤压 冲头对己充满型腔又未完全凝固的铸件实施锻压(又称第二次挤压)使铸件更 致密，由于此挤压冲头可以是整体式，也可以局部式的。而且还可以是多点 的。此定模、动模型板及冲头的形状，尺寸是根据铸件形状及质量要求而设计 的，因而依铸件的不同而不同的。由于第二次挤压的时机是计算机控制的，它 可以按需要设置在不同时段进行，并且可以设置在各种不同模具的不同部位。 由此使用双重挤压铸造工艺可以比普通挤压铸造工艺更能生产出组织致密、无 縮松、裂纹缺陷的优质铸件。
权利要求
1.一种挤压铸造用双重液态模锻模具，与挤压铸造设备的控制计算机相连，包括凹形的定模、与定模凹口相闭合的动模、与定模除凹口外任一侧所设内浇口贯通相连的挤压料筒及其挤压活塞，以及设于动模或定模中至少一个与控制计算机相连的挤压冲头，所述动模、定模与挤压冲头围成一吻合铸件规格的型腔，其特征在于所述各挤压冲头与动模或定模之间形成δ间隙的滑动配合，且挤压冲头连有锁模机构，锁模状态下各挤压冲头留有h距离的锻压量。
2. 根据权利要求1所述的一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其特征在 于所述挤压冲头数量为一个，且冲头的投影面积小于定模凹口的面积，所述 挤压冲头与动模之间形成S间隙的滑动配合。
3. 根据权利要求1所述的一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其特征在 于所述挤压冲头数量为一个，且冲头底面面积与定模凹口的面积相吻合，所 述挤压冲头与定模凹口内壁之间形成S间隙的滑动配合。
4. 根据权利要求1所述的一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其特征在 于所述挤压冲头数量为两个以上，各挤压冲头按铸件规格要求受控于控制计 算机分布在定模凹口范围内；并在动模与定模合拢后，各挤压冲头分别与动模 或定模形成带各自S间隙的滑动配合，且各挤压冲头分别留有各自h距离的锻
5. 根据权利要求1所述的一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其特征在于.-所述挤压冲头数量为两个以上，各挤压冲头按铸件规格要求受控于控制计算机分布在动模中；并在动模与定模合拢后，各挤压冲头分别与动模或定模形 成带各自5间隙的滑动配合，且各挤压冲头分别留有各自h距离的锻压量。
6. 根据权利要求1所述的一种挤压铸造用液态模锻模具，其特征在于 所述挤压冲头数量为两个以上，各挤压冲头按铸件规格要求受控于控制计算机 分布在定模F1口范围内和动模中；并在动模与定模合拢后，各挤压冲头分别与 动模或定模形成带各自s间隙的滑动配合，且各挤压冲头分别留有各自h距离 的锻压量。
7. 根据权利要求1至6中任一权利要求所述的一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其特征在于所述挤压冲头形状根据铸件形状和抽芯原则设为水平 面、斜面、曲面或立体结构，且冲头头部的投影形状为符合铸件规格要求的规 则或非规则图形，冲头根部滑配合部位为大于冲头头部的简单圆形或带圆角的 矩形。
8. 根据权利要求1所述的一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其特征在 于所述模具为水平分型的立式双重挤压铸造模具，其包含内浇口和进料口设 置在铸件中下方的立式压射进料装置，并在定模与挤压料筒对接进料口的一侧 设有剪断器。
9. 根据权利要求1所述的一种挤压铸造用双重液态模锻模具，其特征在 于所述模具为垂直分型的卧式双重挤压铸造模具，其包含内浇口和进料口设置在铸件旁侧分型面上的立式压射进料装置。
全文摘要
本发明为克服传统金属铸造模具只经过单次挤压导致成品致密度较差的问题，揭示了一种挤压铸造用双重液态模锻模具，与挤压铸造设备的控制计算机相连，包括凹形的定模、与定模凹口相闭合的动模、与定模除凹口外任一侧所设内浇口贯通相连的挤压料筒及其挤压活塞，以及设于动模或定模中至少一个与控制计算机相连的挤压冲头，所述动模、定模与挤压冲头围成一吻合铸件规格的型腔，其特征在于所述各挤压冲头与动模或定模之间形成δ间隙的滑动配合，且挤压冲头连有锁模机构，锁模状态下各挤压冲头留有h距离的锻压量。应用本发明的模具后，可使铸件组织结构达到更高的致密度，降低缩松、裂纹产生的可能性，提高针对合金铸件生产的普遍适用性。
文档编号B22D17/22GK101633041SQ20091018425
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年8月10日
发明者万水平, 懿 庄, 张山根, 许善新, 齐丕骧 申请人:苏州三基机械有限公司