CN113102729A - 一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，涉及金属铸造成形工艺及模具技术领域，包括：料筒、主挤压机构和二次挤压机构，料筒套设在主挤压机构的外部，主挤压机构能够在料筒内沿料筒的轴线方向移动，主挤压机构包括主冲头和主顶杆，主顶杆连接在主冲头的底部，二次挤压机构设置在主冲头的上部，二次挤压机构用于对铸件进行二次挤压补缩。通过将二次挤压机构设置在主冲头的上部，在通过主挤压机构在料筒内移动，完成初次挤压之后，能够再次通过二次挤压机构对铸件进行二次挤压补缩，从而能够有效改善压力损失、提升补缩效率。

Description

一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头

技术领域

本发明涉及金属铸造成形工艺及模具技术领域，尤其涉及一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头。

背景技术

挤压铸造的特点是液态金属在较高的外加压力作用下凝固成形，可获得内部组织致密、机械性能优良的铸件。挤压铸造工艺过程中，冲头推动金属液沿料筒内壁进入模具型腔，然后施加百兆帕级的压力，产生强制性挤压补缩，可避免铸件产生孔洞缺陷。

挤压铸造工艺特点是铸件凝固过程中持续受到高压补缩，挤压铸造大型复杂铸件时，由于其结构复杂、体积较大，压力传递效率较低。在模具冷却作用下，金属液由外壁向中心顺序凝固，若金属液与冲头接触面在铸件完全凝固之前已经发生凝固，料饼凝固壳会阻碍冲头的压力传递，使挤压压力无法有效传递到铸件的各个部位，不利于获得致密的优质铸件。

冲头是挤压铸造装备的关键装置之一，是对铸件施加挤压压力的直接部件，其中，压力损失是挤压铸造工艺过程的关键问题之一。相关技术中，挤压铸造冲头结构单一，对于大型复杂铸件的压力补缩能力较差。

发明内容

本发明实施例提供一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，旨在改善压力损失、提升补缩效率。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明实施例提供了一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，包括：料筒、主挤压机构和二次挤压机构；

所述料筒套设在所述主挤压机构的外部，所述主挤压机构能够在所述料筒内沿所述料筒的轴线方向移动；

所述主挤压机构包括主冲头和主顶杆，所述主顶杆连接在所述主冲头的底部；

所述二次挤压机构设置在所述主冲头的上部，所述二次挤压机构用于对铸件进行二次挤压补缩。

可选地，所述二次挤压机构包括副冲头、副顶杆、第一油管和第二油管；

所述主冲头的上部开设有缸筒，所述缸筒内固定设置有密封环，所述副冲头设置在所述缸筒内的所述密封环的顶部，所述副顶杆设置在所述缸筒内的所述密封环的底部，所述副顶杆穿过所述密封环并与所述副冲头连接，所述副冲头和所述副顶杆能够在所述缸筒内沿所述缸筒的轴线方向移动；

所述副顶杆连接在所述副冲头的底部，所述副顶杆将所述密封环底部的缸筒空间分为第一油缸和第二油缸；

所述第一油管与所述第一油缸连通，所述第二油管与所述第二油缸连通。

可选地，所述副冲头的顶部为圆锥形。

可选地，所述缸筒的中轴线与所述主冲头的中轴线重合。

可选地，所述主冲头与所述主顶杆螺纹连接，所述副冲头与所述副顶杆螺纹连接。

可选地，所述副顶杆包括活塞和连接杆；

所述连接杆的顶部与所述副冲头连接，所述连接杆的底部与所述活塞连接；

所述活塞将所述密封环底部的缸筒空间分为所述第一油缸和所述第二油缸。

可选地，所述活塞的直径为所述主冲头的直径的四分之一至三分之一。

可选地，所述第一油管连接在所述第一油缸的一侧的底部。

可选地，所述第二油管与所述活塞之间的所述缸筒内设置有限位环。

可选地，所述第一油管与所述第二油管连接在所述缸筒的不同侧。

采用本申请提供的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，包括：料筒、主挤压机构和二次挤压机构，料筒套设在主挤压机构的外部，主挤压机构能够在料筒内沿料筒的轴线方向移动，主挤压机构包括主冲头和主顶杆，主顶杆连接在主冲头的底部，二次挤压机构设置在主冲头的上部，二次挤压机构用于对铸件进行二次挤压补缩。通过将二次挤压机构设置在主冲头的上部，在通过主挤压机构在料筒内移动，完成初次挤压之后，能够再次通过二次挤压机构对铸件进行二次挤压补缩，从而能够有效改善压力损失、提升补缩效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头的内部结构示意图；

图2是本发明实施例中一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头的二次挤压补缩时的内部结构示意图。

附图标记说明：

1-料筒、2-主冲头、3-主顶杆、4-缸筒、5-副冲头、6-副顶杆、61-活塞、62-连接杆、7-第一油管、8-第二油管、9-密封环、10-限位环、11-限位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

挤压铸造工艺特点是铸件凝固过程中持续受到高压补缩，挤压铸造大型复杂铸件时，由于其结构复杂、体积较大，压力传递效率较低。在模具冷却作用下，金属液由外壁向中心顺序凝固，若金属液与冲头接触面在铸件完全凝固之前已经发生凝固，料饼凝固壳会阻碍冲头的压力传递，使挤压压力无法有效传递到铸件的各个部位，不利于获得致密的优质铸件。

冲头是挤压铸造装备的关键装置之一，是对铸件施加挤压压力的直接部件。相关技术中，挤压铸造冲头结构单一，对于大型复杂铸件的压力补缩能力较差。

为克服上述问题，本申请提出一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，旨在通过二次挤压机构来改善压力损失、提升补缩效率。

参考图1和图2，图1是本发明实施例中一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头的内部结构示意图，图2是本发明实施例中一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头的二次挤压补缩时的内部结构示意图，如图1和图2所示，所述用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头包括：料筒1、主挤压机构和二次挤压机构；

所述料筒1套设在所述主挤压机构的外部，所述主挤压机构能够在所述料筒1内沿所述料筒1的轴线方向移动；

所述主挤压机构包括主冲头2和主顶杆3，所述主顶杆3连接在所述主冲头2的底部；

所述二次挤压机构设置在所述主冲头2的上部，所述二次挤压机构用于对铸件进行二次挤压补缩。

在本实施方式中，用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头包括：料筒1、主挤压机构和二次挤压机构，其中，料筒1套设在主挤压机构的外部，主挤压机构能够在料筒1内沿料筒1的轴线方向移动，具体地，主挤压机构包括主冲头2和主顶杆3，主顶杆3连接在主冲头2的底部，其中，主冲头2与料筒1相适配，使主冲头2能够在主顶杆3的带动下，沿料筒1的轴线方向移动，从而推动料筒1内的金属液进入模具型腔，并通过主冲头2向金属溶液施加百兆帕级的压力，产生强制性挤压补缩。

通过将二次挤压机构设置在主冲头2的上部，在通过主挤压机构在料筒1内移动，完成初次挤压之后，能够再次通过二次挤压机构对铸件进行二次挤压补缩，从而能够有效改善压力损失、提升补缩效率。

基于上述用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，本申请提供以下一些具体可实施方式的示例，在互不抵触的前提下，各个示例之间可任意组合，以形成一种新的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头。应当理解的，对于由任意示例所组合形成的一种新的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，均应落入本申请的保护范围。

在一种可行的实施方式中，所述二次挤压机构包括副冲头5、副顶杆6、第一油管7和第二油管8；

所述主冲头2的上部开设有缸筒4，所述缸筒4内固定设置有密封环9，所述副冲头5设置在所述缸筒4内的所述密封环9的顶部，所述副顶杆6设置在所述缸筒4内的所述密封环9的底部，所述副顶杆6穿过所述密封环9并与所述副冲头5连接，所述副冲头5和所述副顶杆6能够在所述缸筒4内沿所述缸筒4的轴线方向移动；

所述副顶杆6连接在所述副冲头5的底部，所述副顶杆6将所述密封环9底部的缸筒4空间分为第一油缸和第二油缸；

所述第一油管7与所述第一油缸连通，所述第二油管8与所述第二油缸连通。

在本实施方式中，二次挤压机构包括副冲头5、副顶杆6、第一油管7和第二油管8，其中，主冲头2的上部开设有缸筒4，副冲头5和副顶杆6设置在缸筒4内，缸筒4内设置有密封环9，副冲头5设置密封环9的顶部，副顶杆6设置在密封环9的底部，副顶杆6穿过密封环9并与副冲头5连接，副顶杆6与密封环9相配合，以实现副顶杆6与密封环9之间的密封，副顶杆6能够在缸筒4内沿缸筒4的轴线方向移动，从而带动副冲头5在缸筒4内移动，以便在主冲头2带动副冲头5一起完成初次挤压过后，副冲头5在副顶杆6的推动下，从主冲头2的顶部伸出，将金属液与冲头的接触面处形成的凝固壳刺破，从而对铸件进行二次挤压补缩，以便使压力更有效地传递至铸件中，消除铸件中的气孔疏松缺陷，从而获得高致密度、整体力学性能优异的铸件。

副顶杆6将密封环9底部的缸筒4空间分为第一油缸和第二油缸，第一油缸和第二油缸的空间随着副顶杆6的移动而变化，第一油缸和第二油缸内部均填充满液压油，第一油管7与第一油缸连通，第二油管8与第二油缸连通，在需要进行二次挤压补缩时，通过第一油管7向第一油缸内输入液压油，从而推动副顶杆6向上移动，此时，第二油缸的空间减小，同时，第二油缸内的液压油从第二油管8流出。在二次挤压补缩完成后，需要将副冲头5退回缸筒4内，此时，通过第二油管8向第二油缸内输入液压油，从而推动副顶杆6向下移动，此时，第一油缸的空间减小，同时，第一油缸内的液压油从第一油管7流出。

安装时，先将副顶杆6装入缸筒4内，再将密封环9装入缸筒4内并套设在副顶杆6上，然后再将副冲头5装入缸筒4内并与副顶杆6连接。

在一种可行的实施方式中，所述副冲头5的顶部为圆锥形。

在本实施方式中，由于在进行体积较大、凝固时间较长及较为复杂铸件的挤压铸造时，金属液与冲头接触位置容易形成一定厚度的凝固壳，副冲头5的顶部为圆锥形，能够在副冲头5进行二次挤压补缩时，更加顺利地将凝固壳刺破，使压力更有效地传递至铸件中，消除铸件中的气孔疏松缺陷，从而获得高致密度、整体力学性能优异的铸件。

在一种可行的实施方式中，所述缸筒4的中轴线与所述主冲头2的中轴线重合。

在本实施方式中，缸筒4的中轴线与主冲头2的中轴线重合，从而能够使缸筒4内的副冲头5处于主冲头2的中心处，便于缸筒4外侧的第一油管7和第二油管8的分布。

在一种可行的实施方式中，所述主冲头2与所述主顶杆3螺纹连接，所述副冲头5与所述副顶杆6螺纹连接。

在本实施方式中，主冲头2与主顶杆3螺纹连接，副冲头5与副顶杆6螺纹连接，从而能够较为方便地使主冲头2与主顶杆3连接为一个整体，以及，将副冲头5与副顶杆6连接为一个整体，具体地，副冲头5底部开设有螺纹孔，副顶杆6上部设置有与副冲头5底部的螺纹孔相配合的外螺纹，主冲头2底部开设有螺纹孔，主顶杆3上部开设有与主冲头2底部的螺纹孔相配合的外螺纹，在装配时，为了避免副冲头5与副顶杆6连接不牢固，可选地，在第一油缸内设置有限位块11，副顶杆6的底部设置有与限位块11相配合的限位槽，在将副顶杆6装入缸筒4之前，先将限位块11固定在缸筒4内，为了避免副冲头5与副顶杆6螺纹连接时副顶杆6转动，可将副顶杆6的限位槽与限位块11相配合，从而能够限制副顶杆6的转动，以便能够顺利地实现副冲头5与副顶杆6的螺纹连接。

在一种可行的实施方式中，所述副顶杆6包括活塞61和连接杆62；

所述连接杆62的顶部与所述副冲头5连接，所述连接杆62的底部与所述活塞61连接；

所述活塞61将所述密封环9底部的缸筒4空间分为所述第一油缸和所述第二油缸。

在本实施方式中，副顶杆6包括活塞61和连接杆62，其中，连接杆62的顶部与副冲头5连接，连接杆62的底部与活塞61连接，以便在活塞61移动时，通过连接杆62带动副冲头5移动，活塞61和连接杆62可一体成型。活塞61与缸筒4配合，将密封环9底部的缸筒4空间分为第一油缸和第二油缸，以避免第一油缸内的液压油与第二油缸内的液压油流通，同时，能够在第一油缸或第二油缸内的液压油变化时，带动活塞61移动。

在一种可行的实施方式中，所述活塞61的直径为所述主冲头2的直径的四分之一至三分之一。

在本实施方式中，活塞61的直径为主冲头2的直径的四分之一至三分之一，此时，缸筒4与活塞61相适配，副冲头5与缸筒4相适配，能够保证缸筒4的直径不至于过大而影响主冲头2的强度，也能够保证副冲头5的直径不至于过小而影响副冲头5的强度。

在本实施方式中，所述第一油管7连接在所述第一油缸的一侧的底部。

在本实施方式中，第一油管7连接在第一油缸的一侧的底部，以便能够使缸筒4内的二次挤压机构整体尽量靠向缸筒4的底部，从而减小缸筒4的长度，以减小缸筒4的设置对主冲头2的强度的削弱。

在一种可行的实施方式中，所述第二油管8与所述活塞61之间的所述缸筒4内设置有限位环10。

在本实施方式中，第二油管8与活塞61之间的缸筒4内设置有限位环10，即，第二油管8与缸筒4的连接处的下部设置有限位环10，能够避免在进行二次挤压补缩时，活塞61向上移动过大而超过第二油管8与缸筒4的连接处，从而能够使第二油管8顺利向第二油缸内输入液压油而推动活塞61向下移动，在装配时，先将副顶杆6装入缸筒4内，再将先将限位环10固定在缸筒内，然后将密封环9装入缸筒4内并套设在副顶杆6上，最后再将副冲头5装入缸筒4内并与副顶杆6连接。

在一种可行的实施方式中，所述第一油管7与所述第二油管8连接在所述缸筒4的不同侧。

在本实施方式中，第一油管7与第二油管8连接在缸筒4的不同侧，由于第一油管7和第二油管8与缸筒4连接，需要在主冲头2内开设第一油管7与第二油管8的通路，这样会削弱主冲头2的强度，相对于将主冲头2内开设的第一油管7与第二油管8的通路设置在主冲头2的同一侧，将第一油管7与第二油管8连接在缸筒4的不同侧，能够减小对主冲头2强度的削弱。

应当理解地，本申请说明书尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

应当理解地，本申请说明书尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，包括：料筒(1)、主挤压机构和二次挤压机构；

所述料筒(1)套设在所述主挤压机构的外部，所述主挤压机构能够在所述料筒(1)内沿所述料筒(1)的轴线方向移动；

所述主挤压机构包括主冲头(2)和主顶杆(3)，所述主顶杆(3)连接在所述主冲头(2)的底部；

所述二次挤压机构设置在所述主冲头(2)的上部，所述二次挤压机构用于对铸件进行二次挤压补缩。

2.根据权利要求1所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述二次挤压机构包括副冲头(5)、副顶杆(6)、第一油管(7)和第二油管(8)；

所述主冲头(2)的上部开设有缸筒(4)，所述缸筒(4)内固定设置有密封环(9)，所述副冲头(5)设置在所述缸筒(4)内的所述密封环(9)的顶部，所述副顶杆(6)设置在所述缸筒(4)内的所述密封环(9)的底部，所述副顶杆(6)穿过所述密封环(9)并与所述副冲头(5)连接，所述副冲头(5)和所述副顶杆(6)能够在所述缸筒(4)内沿所述缸筒(4)的轴线方向移动；

所述副顶杆(6)连接在所述副冲头(5)的底部，所述副顶杆(6)将所述密封环(9)底部的缸筒(4)空间分为第一油缸和第二油缸；

所述第一油管(7)与所述第一油缸连通，所述第二油管(8)与所述第二油缸连通。

3.根据权利要求2所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述副冲头(5)的顶部为圆锥形。

4.根据权利要求2所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述缸筒(4)的中轴线与所述主冲头(2)的中轴线重合。

5.根据权利要求2所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述主冲头(2)与所述主顶杆(3)螺纹连接，所述副冲头(5)与所述副顶杆(6)螺纹连接。

6.根据权利要求2所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述副顶杆(6)包括活塞(61)和连接杆(62)；

所述连接杆(62)的顶部与所述副冲头(5)连接，所述连接杆(62)的底部与所述活塞(61)连接；

所述活塞(61)将所述密封环(9)底部的缸筒(4)空间分为所述第一油缸和所述第二油缸。

7.根据权利要求6所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述活塞(61)的直径为所述主冲头(2)的直径的四分之一至三分之一。

8.根据权利要求2所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述第一油管(7)连接在所述第一油缸的一侧的底部。

9.根据权利要求2所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述第二油管(8)与所述活塞(61)之间的所述缸筒(4)内设置有限位环(10)。

10.根据权利要求2所述的用于大型复杂铸件挤压铸造工艺的双重挤压冲头，其特征在于，

所述第一油管(7)与所述第二油管(8)连接在所述缸筒(4)的不同侧。

Images