新能源汽車空調壓縮機靜盤兩步成形法的制作方法

本發明涉及金屬塑性成形領域，更具體地說是用于新能源汽車空調壓縮機靜盤的成形方法和成形模具。

背景技術：

渦旋式壓縮機具有結構緊湊、節能高效、微振低噪及工作可靠等優點，普遍應用于新能源汽車的空調裝置，渦旋盤是渦旋式壓縮機的核心構件，分為動盤和靜盤，其成形質量的好壞直接關系到汽車空調能否正常工作。

傳統的渦旋盤靜盤沒有外圈，只有高度一致的渦旋體置于底座上，動靜盤相互配合置于壓縮機殼體內。常用的加工方法有重力鑄造、液態模鍛、機械加工、低壓鑄造和背壓擠壓等。其中重力鑄造和液態模鍛生產效率較低；機械加工不僅生產效率低，而且材料利用率低，成本較高；低壓鑄造易產生氣孔等內部缺陷，產品報廢率高且產品機械性能較差；基于流動控制成形技術的背壓擠壓工藝成形出的零件具有機械性能好，生產效率高，材料利用率高，成形缺陷少、產品報廢率低等優點，該技術在國外得到普遍應用，國內也開始逐漸采用。

用于新能源汽車的新型渦旋盤，其如圖4所示的靜盤帶有具有一定高度和厚度的靜盤外圈32，處在中部的渦旋體31的高度低于靜盤外圈32的高度，以該靜盤外圈32替代傳統的壓縮機殼體，實現靜盤與壓縮機殼體的一體化，這樣可以大大減小壓縮機的重量，更符合節能環保的要求。由于靜盤外圈的高度和厚度均大于中部的渦旋體部分，在背壓擠壓一次成形時，中部的渦旋體金屬流動速度快，靜盤外圈金屬流動速度慢，一方面導致靜盤外圈的高度難以滿足要求，另一方面當渦旋體部分高度達到要求后，該處金屬開始形成飛邊，導致終鍛凹模渦旋通孔部分應力急劇增大，容易發生斷裂失效，這一狀況嚴重影響了靜盤的成形質量及批量化生產。

技術實現要素：

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種新能源汽車空調壓縮機靜盤兩步成形法，以克服一次背壓成形靜盤時外圈高度難以保證和模具容易斷裂失效的缺點，提高模具的使用壽命，提高產品成形質量。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明新能源汽車空調壓縮機靜盤兩步成形法的特點是：在完成下料和坯料處理獲得坯料后，首先將坯料置于預鍛模具中進行預鍛制坯，使坯料成形為具有預設高度預鍛外圈的毛坯；再將毛坯置于終鍛模具中，通過背壓擠壓成形為靜盤。

本發明新能源汽車空調壓縮機靜盤兩步成形法的特點也在于：按如下步驟完成下料、坯料處理和鍛壓：

步驟1、下料：以鋁合金棒材為原料，采用鋸床下料，獲得坯料的直徑與靜盤外圈(32)的外徑相等，根據體積不變原則確定坯料的高度；

步驟2、坯料處理：首先將坯料預熱到200℃，將預熱的坯料浸石墨，再將浸石墨的坯料加熱至450℃并保溫，完成坯料的處理；

步驟3、預鍛：將處理好的坯料放入預熱至200℃的預鍛模具中進行預鍛制坯，將坯料成形為具有預鍛外圈的毛坯，預鍛外圈的高度為靜盤外圈的高度的30％；

步驟4、終鍛：將所述具有預鍛外圈的毛坯放入預熱至200℃的終鍛模具中進行，通過背壓擠壓成形為靜盤。

本發明新能源汽車空調壓縮機靜盤兩步成形法的特點也在于：所述預鍛模具是將預鍛凸模利用預鍛凸模固定圈固定在預鍛上模座的底面，預鍛凹模置于預鍛凹模套圈中，預鍛凹模墊塊置于預鍛凹模的型腔中，預鍛打料桿貫穿預鍛下模座和預鍛凹模墊塊。

本發明新能源汽車空調壓縮機靜盤兩步成形法的特點也在于：

所述終鍛模具中的終鍛上模具是將終鍛凸模通過終鍛凸模固定圈固定在終鍛上模座的底面；

所述終鍛模具中的終鍛下模具置于下模套中，在下模套頂部設置有模套壓板，下模具中的終鍛凹模置于凹模套圈中，在所述終鍛凹模的型腔底部設置有螺旋形通孔，所述螺旋通孔的形狀與靜盤渦旋部分的形狀相一致，終鍛凹模墊板位于終鍛凹模和終鍛凹模套圈的底部；

設置在所述終鍛模具中的背壓裝置的結構形式是：背壓體位于所述終鍛凹模的型腔底部螺旋通孔中，背壓體的底部設置有背壓頂桿，背壓頂桿貫穿終鍛凹模墊板置于彈簧壓板的頂面，彈簧壓板的底面呈“t”型設置有頂料桿；所述碟形彈簧置于彈簧套筒中，在所述碟形彈簧的頂部設置有彈簧壓板，彈簧壓板置于壓板套圈中，在所述碟形彈簧的底部設置有彈簧墊板。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

1、本發明采用先預鍛制毛坯，然后再終鍛成形的工藝方法，有效解決了一次背壓擠壓成形時模具應力過大，模具容易損壞的缺點，大大提高了模具的使用壽命；

2、本發明以預鍛制得的預制坯帶有一定高度的預鍛外圈，在終鍛成形時有效利用了預鍛外圈的導向作用，可以提高外圈金屬的流動速度，保證成形結束時外圈高度和平整度滿足要求；

3、本發明在終鍛成形時，背壓裝置通過碟形彈簧提供背壓力，能有效控制靜盤渦旋部分金屬流動不均勻的現象，保證成形結束時渦旋部分的高度和平整度滿足要求。

附圖說明

圖1為本發明中預鍛模具示意圖；

圖2為本發明中終鍛模具示意圖；

圖3為本發明中預鍛件示意圖；

圖4為本發明中靜盤結構示意圖；

圖中標號：1預鍛上模座；2預鍛凸模；3預鍛凸模固定圈；4預鍛凹模；5預鍛凹模套圈；6預鍛凹模墊塊；7預鍛頂料桿；8預鍛下模座；9終鍛上模座；10終鍛凸模；11終鍛凸模固定圈；12導套；13導柱；14終鍛凹模；15終鍛凹模套圈；16終鍛凹模墊板；17壓板套圈；18彈簧壓板；19彈簧套筒；20終鍛頂料桿；21終鍛下模座；22彈簧墊板；23碟形彈簧；24背壓頂桿；25背壓體；26下模套；27模套壓板；28打料桿；29推料塊；30預鍛外圈；31渦旋體；32外圈；33底座。

具體實施方式

本實施例中新能源汽車空調壓縮機靜盤兩步成形法是在完成下料和坯料處理獲得坯料后，首先將坯料置于預鍛模具中進行預鍛制坯，使坯料成形為具有預設高度預鍛外圈的毛坯；再將毛坯置于終鍛模具中，通過背壓擠壓成形為靜盤。具體按如下步驟完成下料、坯料處理和鍛壓：

步驟1、下料：以鋁合金棒材為原料，采用鋸床下料，獲得坯料的直徑與靜盤外圈的外徑相等，根據體積不變原則確定坯料的高度。

步驟2、坯料處理：首先將坯料預熱到200℃，將預熱的坯料浸石墨，再將浸石墨的坯料加熱至450℃并保溫，完成坯料的處理。

步驟3、預鍛：將處理好的坯料放入預熱至200℃的預鍛模具中進行預鍛制坯，將坯料成形為具有預鍛外圈30的毛坯，預鍛外圈30的高度為靜盤外圈32的高度的30％。

步驟4、終鍛：將具有預鍛外圈30的毛坯放入預熱至200℃的終鍛模具中進行，通過背壓擠壓成形為靜盤。

如圖1所示，本實施例中預鍛模具是將預鍛凸模2利用預鍛凸模固定圈3固定在預鍛上模座1的底面，預鍛凹模4置于預鍛凹模套圈5中，預鍛凹模墊塊6置于預鍛凹模4的型腔中，預鍛打料桿7貫穿預鍛下模座8和預鍛凹模墊塊6。

預鍛成形時，將處理好的坯料放入預鍛凹模4中，置于預鍛凹模墊塊6之上，預鍛凸模2下行擠壓坯料，金屬向上流動，反擠出一定高度的外圈，成形結束后，預鍛凸模2上行，預鍛頂料桿7在壓力機液壓缸作用下向上頂出，將預鍛件頂出預鍛凹模4的模腔。

如圖2所示，本實施例中終鍛模具中的終鍛上模具是將終鍛凸模10通過終鍛凸模固定圈11固定在終鍛上模座9的底面；在終鍛凸模10中貫穿有打料桿28，并有推料塊29能夠抵于打料桿28；終鍛模具中的終鍛下模具置于下模套26中，在下模套26頂部設置有模套壓板27，下模具中的終鍛凹模14置于凹模套圈15中，在終鍛凹模14的型腔底部設置有螺旋通孔，螺旋通孔的形狀與靜盤中部的渦旋體的形狀相一致，終鍛凹模墊板16位于終鍛凹模14和終鍛凹模套圈15的底部；設置在終鍛模具中的背壓裝置的結構形式是：背壓體25位于終鍛凹模14的型腔底部螺旋通孔中，背壓體25的底部設置有背壓頂桿24，背壓頂桿24貫穿終鍛凹模墊板16置于彈簧壓板18的頂面，彈簧壓板18的底面呈“t”型設置有頂料桿20；碟形彈簧23置于彈簧套筒19中，在碟形彈簧23的頂部設置彈簧壓板18，彈簧壓板18置于壓板套圈17中，在碟形彈簧23的底部設置有彈簧墊板22，彈簧墊板22置于終鍛下模座21上，在終鍛下模座21上設置導柱13，在終鍛上模座9上設置導套12，利用導套12和導柱13的配合進行導向。

終鍛成形時，中間渦旋部分的金屬流動速度大于外圈金屬的流動速度，預鍛時成形出的外圈具有一定的導向作用，可以提高金屬的流動速度，合理的外圈高度使外圈和渦旋體部分基本同時達到成形高度。將預鍛得到的毛坯放入終鍛凹模14中，終鍛凹模14下行擠壓毛坯，由于毛坯直徑小于靜盤底座33的直徑，因此擠壓時毛坯底部一部分金屬橫向流動成形底座33，一部分金屬向下流動成形渦旋體部分和靜盤外圈。渦旋體部分的金屬流動不均勻，中間部分金屬流動較快，率先接觸背壓體25，背壓體25受壓后通過背壓頂桿24向下擠壓彈簧壓板18，碟形彈簧23受力壓縮，從而產生向上的背壓力并作用于毛坯的渦旋體部分，使渦旋體31部分的高度逐漸趨于一致。終鍛凹模14和背壓體25使外圈形成一個閉塞型腔，預鍛得到的具有一定高度的外圈引導金屬向下流動，外圈充填結束時，渦旋體部分也基本達到預定高度，從而保證外圈和渦旋體部分均達到目標高度，而且端面平整。成形結束后，終鍛凸模10向上運動，若鍛件留在終鍛凸模10上，液壓缸作用于推料塊29，使打料桿28向下運動，將鍛件推出，之后推料塊29復位，打料桿28在下次成形時回到初始位置；若鍛件留在終鍛凹模14中，終鍛頂料桿20在液壓缸的作用下向上頂出，通過彈簧壓板18和背壓體25將鍛件頂出終鍛凹模14，同時碟形彈簧23復位，釋放彈力。