專利名稱：帶上下脫模機構的分體式半固態金屬微觸變成形裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半固態金屬微觸變成形裝置，尤其涉及一種帶上下脫模機構的分體式半固態金屬微觸變成形裝置。
背景技術：
由美國麻省理工學院Flemings等人提出的半固態金屬成形技術,作為一種先進的金屬材料加工技術，該工藝介于固態金屬成形和液態金屬成形之間，融合了塑性成形和鑄造工藝優點，具有凝固收縮小、偏析小、產品質量高、近凈成形等優良特性，被認為是21 世紀最有發展前途的金屬成形技術之一。如今國內外學者已經對半固態金屬成形進行了大量的研究工作，在制坯、重熔加熱、零件成形、組織與力學性能、加工環節數值模擬以及合金流變學研究等許多方面取得了重大進展。金屬半固態成形工藝主要有兩種一種是觸變成形，將制漿與成形結合在一起； 另一種是流變成形，將制坯和成形結合在一起。半固態金屬微觸變成形是半固態金屬成形與微成形相結合的技術，該技術可以與金屬加工工藝相結合，其載體就是微成形裝置。目前，國內仍沒有建立半固態金屬微成形裝置相關方面比較系統的設計理論。為了將半固態金屬微成形技術投入到產業化應用中，從而提供一種適合低成本、大批量和高效的金屬微成形加工方法，關鍵在于微成形裝置的設計和制造。作為微成形裝置的一部分，模具結構對微零件成形質量有著重要的影響。目前存在的模具結構大多成形大尺寸零件，尚不能應用于半固態微觸變成形領域。因此，需要開發出可有效改善加工工藝、降低生產成本的新型微成形模具。中國專利(號200710175244. 3)公開了一種半固態成形模具及使用方法。該模具是由模架、模體、定徑模連為一整體，其內形成空腔，該空腔分為三段；在模架段空腔和模體段空腔之間的連接段設有分流錐；定徑模段空腔為帶有
0° 3°錐度的圓筒狀，且錐度> O;在模架與模體上安裝有加熱器；在定徑模內安裝有冷卻室。該方法具有加工工藝流程短、能耗低等特點，但卻無法用于微成形加工，且沒有脫模機構，影響了生產效率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種帶上下脫模機構的分體式半固態金屬微觸變成形裝置，解決了在半固態微觸變成形加工過程中無法脫模的問題，并且可以根據需要，安裝不同規格的沖頭，用來加工不同形狀和尺寸的零件。本發明所采用的技術方案是
本發明包括上模和下模；其中
O上模包括上模連接板、加熱塊、沖頭、四根上模加熱棒、上模熱電偶和脫模螺母；上模連接板下端與加熱塊上端同軸相連；加熱塊四個盲孔中分別布置有一個圓筒形上模加熱棒；靠近上模連接板處的加熱塊徑向孔中安裝用于測溫的上模熱電偶；加熱塊下端與沖頭同軸相連；脫模螺母與加熱塊下端相連；沖頭端面露出脫模螺母，沖頭下端面加工有微孔陣列；
2)下模包括成形腔體、下模熱電偶、四根下模加熱棒、支撐腔體和頂桿；成形腔體中心開有成形腔，成形腔上部為圓形凹槽，成形腔下部為倒圓臺形凹槽；在倒圓臺形凹槽側面的成形腔體中有上下錯開的四個孔，四個孔中分別布置有一個圓筒形下模加熱棒；成形腔體徑向孔中安裝用于測溫的下模熱電偶；支撐腔體為中空結構，中心孔中放置頂桿；支撐腔體下部兩側加工有通槽；頂桿上段為倒圓臺，倒圓臺尺寸與成形腔體下部倒圓臺形凹槽一致；頂桿下段為圓柱體結構，位于支撐腔體通槽位置的頂桿開有徑向通孔；成形腔體與支撐腔體相連。所述沖頭下端面的微孔陣列為具有相同的孔深和中心距的陣列圓孔，微孔陣列為圓形、方形或三角。所述脫模螺母四周均布削平和開有沉孔。本發明具有的有益效果是
(1)本發明上下模均帶有自動脫模機構，零件粘于上模或粘于下模均可實現脫模，解決了加工過程中無法脫模的問題；
(2)模具采用分體式結構，用于成形零件的沖頭單獨制造。只需通過改變沖頭結構(無需改變其余部件結構、尺寸)，即可實現不同結構尺寸零件的成形，有效地降低模具設計與制造成本，提聞了生廣效率。
圖I是本發明的結構裝配原理圖。圖2是本發明沖頭仰視圖。圖3是本發明脫模螺母俯視圖。圖4是本發明成形腔體主視圖。圖5是本發明成形腔體三維實體圖。圖中1.上模連接板，2.螺釘，3.螺釘，4.上模加熱棒，5.加熱塊，6.脫模螺母， 7.沖頭，8.成形腔體，9.上模熱電偶，10.下模加熱棒，11.支撐腔體，12.頂桿，13.螺釘， 14.下模熱電偶。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖I、圖2所示，本發明包括上模和下模；其中
I)上模包括上模連接板I、加熱塊5、沖頭7、四根上模加熱棒4、上模熱電偶14和脫模螺母6 ;上模連接板I下端與加熱塊5上端用螺釘2同軸相連；加熱塊5徑向均布的四個盲孔中分別布置有一個圓筒形上模加熱棒4，上模加熱棒4也可以切向均布；靠近上模連接板I處的加熱塊5徑向孔中安裝用于測溫的上模熱電偶14 ;加熱塊5下端與沖頭7同軸相連；脫模螺母6與加熱塊5下端通過螺紋相連；沖頭7端面露出脫模螺母6，沖頭7下端面加工有微孔陣列；上模連接板I、加熱塊5和沖頭7用螺釘3同軸相連。
2)下模包括成形腔體8、下模熱電偶9、四根下模加熱棒10、支撐腔體11和頂桿 12 ;如圖4、圖5所示，成形腔體8中心開有成形腔，成形腔上部為圓形凹槽，成形腔下部為倒圓臺形凹槽；在倒圓臺形凹槽側面的成形腔體8中有上下錯開的四個孔，以避免四個孔發生干涉，四個孔中分別布置有一個圓筒形下模加熱棒10，下模加熱棒10可以布置于徑向或者切向，圖4、圖5中為切向布置；成形腔體8徑向孔中安裝用于測溫的下模熱電偶9，下模熱電偶9與下模加熱棒10安裝在同一層面或不同層面；支撐腔體11為中空結構，中心孔中放置頂桿12 ;支撐腔體11下部兩側加工有通槽；頂桿12上段為倒圓臺，倒圓臺尺寸與成形腔體8下部倒圓臺形凹槽一致；頂桿12下段為圓柱體結構，位于支撐腔體11通槽位置的頂桿12開有徑向通孔；成形腔體8與支撐腔體11用螺釘13同軸相連。如圖2所示，所述沖頭7下端面的微孔陣列為具有相同的孔深和中心距的陣列圓孔，微孔陣列為圓形、方形或三角。根據不同的規格要求，可以更換相應的沖頭7，降低了耗材，減少了加工時間。如圖3所示，所述脫模螺母6四周均布削平和開有沉孔，便于用不同板手松開脫模螺母6 ;成形完成后，試樣表面貼著脫模螺母6的下表面，此時，松開脫模螺母6，脫模螺母6 往下擠推試樣，達到脫模目的。所述支撐腔體11和壓力機臺面通過螺釘連接在一起。所述的帶上下脫模機構的分體式半固態金屬微觸變成形裝置采用不同的材料制造，上模連接板I、支撐腔體11采用45#鋼，其余采用H13模具鋼，降低制造難度與成本。本發明實施過程的步驟如下
(I)如圖I所示，先利用上模加熱棒4和下模加熱棒10對模具進行加熱，并且在加熱的過程中，使用上模熱電偶14和下模熱電偶9分別測量上模和下模的溫度。同時，將加熱棒和熱電偶與多通道溫控儀連接在一起，預先設定加工所需的控制參數，實時檢測和控制上模和下模的溫度，獲得合適的微觸變成形溫度條件。(2)如圖I所示，試樣通過電磁感應加熱裝置加熱到半固態加熱溫度后，放在頂桿 12上表面。(3)當上模和下模加熱到預設溫度時，此時試樣也加熱到半固態溫度，將試樣放在頂桿12上表面。啟動壓力機，由程序控制的壓力機開始通過上模和下模對試樣進行半固態微觸變成形加工。(4)加工成形后，停止對上模和下模的加熱，且使壓力機保壓一段時間。(5)升起壓力機時，用一個小鐵棒穿過頂桿12上的通孔向下壓，使試樣下表面與頂桿12上表面脫離；升起壓力機后，試樣上表面的外圈部分貼著脫模螺母6下表面，旋轉脫模螺母6，脫模螺母6往下運動，對試樣往下擠推，起到脫模作用。(6)重復以上步驟f 5，可以實現連續加工。(7)需要說明的是，如果需要加工不同形狀和尺寸的工件，只需要更換相應規格的沖頭7即可。這樣可以實現該裝置的重復使用，降低了生產成本。
權利要求
1.一種帶上下脫模機構的分體式半固態金屬微觸變成形裝置，其特征在于包括上模和下模；其中1)上模包括上模連接板(I)、加熱塊(5)、沖頭(7)、四根上模加熱棒(4)、上模熱電偶 (14)和脫模螺母(6);上模連接板(I)下端與加熱塊(5)上端同軸相連；加熱塊(5)四個盲孔中分別布置有一個圓筒形上模加熱棒(4);靠近上模連接板(I)處的加熱塊(5)徑向孔中安裝用于測溫的上模熱電偶(14);加熱塊(5)下端與沖頭(7)同軸相連；脫模螺母(6)與加熱塊(5)下端相連；沖頭(7)端面露出脫模螺母(6)，沖頭(7)下端面加工有微孔陣列；2)下模包括成形腔體(8)、下模熱電偶(9)、四根下模加熱棒(10)、支撐腔體(11)和頂桿(12);成形腔體(8)中心開有成形腔，成形腔上部為圓形凹槽，成形腔下部為倒圓臺形凹槽；在倒圓臺形凹槽側面的成形腔體(8)中有上下錯開的四個孔，四個孔中分別布置有一個圓筒形下模加熱棒(10);成形腔體(8)徑向孔中安裝用于測溫的下模熱電偶(9);支撐腔體(11)為中空結構，中心孔中放置頂桿(12);支撐腔體(11)下部兩側加工有通槽；頂桿(12)上段為倒圓臺，倒圓臺尺寸與成形腔體(8)下部倒圓臺形凹槽一致；頂桿(12)下段為圓柱體結構，位于支撐腔體(11)通槽位置的頂桿(12)開有徑向通孔；成形腔體(8)與支撐腔體(11)相連。
2.根據權利要求I所述的一種帶上下脫模機構的分體式半固態金屬微觸變成形裝置， 其特征在于所述沖頭(7)下端面的微孔陣列為具有相同的孔深和中心距的陣列圓孔，微孔陣列為圓形、方形或三角。
3.根據權利要求I所述的一種帶上下脫模機構的分體式半固態金屬微觸變成形裝置， 其特征在于所述脫模螺母(6)四周均布削平和開有沉孔。
全文摘要
本發明公開了一種帶上下脫模機構的分體式半固態金屬微觸變成形裝置。該裝置包括上模和下模。上模部分上模連接板與加熱塊同軸相連；加熱塊徑向布置有加熱棒和熱電偶；加熱塊下端與沖頭同軸相連；脫模螺母與加熱塊下端相連，沖頭下端面有微孔陣列；下模部分成形腔體中心開有成形腔，在倒圓臺形凹槽側面的成形腔體布置圓筒形下模加熱棒和熱電偶；成形腔體中心孔中放置頂桿；支撐腔體下部兩側加工有通槽；頂桿下端開有徑向通孔；成形腔體與支撐腔體相連。本發明解決了在半固態微觸變成形加工過程中無法脫模的問題，根據需要，安裝不同規格的沖頭，用來加工不同形狀和尺寸的零件。
文檔編號B21D37/10GK102581164SQ20121003765
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月20日 優先權日2012年2月20日
發明者姚喆赫, 婁心洋, 施慶波, 梅德慶, 陳子辰 申請人:浙江大學