CN117531980B - 一种铜铸件高精密锻造模具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属铸造技术领域，尤其为一种铜铸件高精密锻造模具，包括下模、上模和型腔，所述上模的顶部开设有与型腔连通的排气流道，下模的底部开设有进料口，金属液体在模具直线向上的加速度过程中从下往上注入模具中，模具通过向上直线加速的方式，结合一定的压力，匀速注入金属液体，这种加速度的影响使得金属液体能够更好地流入体积较小的模腔中，从而避免了模型缺失的情况，并且，配合开设的排气流道，能够让模具型腔中的空气很好的排出，同时配合设置的冷却方式，能够让流入排气流道内的金属液体加速凝固或者降低流动速度，从而实现当多个排气流道的高度不一致时，通过金属液体在排气流道内侧提前凝固。
Description
技术领域
本发明属于金属铸造技术领域，具体涉及一种铜铸件高精密锻造模具。
背景技术
由于传统的模具内部除了浇筑口外，其余部分为密封空间，通过模具生产复杂的金属工件时，特别是工件形状具有较多狭长的部分时，金属液体会出现难以完全流入型腔的每一个角落的问题，从而造成工件的部分缺失；
另外，在金属铸造工艺中，型腔内存在空气可能会导致工件产生气孔、表面缺陷、金属内部组织变化和金属液流动异常的影响。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种铜铸件高精密锻造模具，模具通过向上直线加速的方式，结合一定的压力，匀速注入金属液体，这种加速度的影响使得金属液体能够更好地流入体积较小的模腔中，从而避免了模型缺失的情况。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铜铸件高精密锻造模具，包括下模、上模和型腔，所述上模的顶部开设有与型腔连通的排气流道，下模的底部开设有进料口，金属液体在模具直线向上的加速度过程中从下往上注入模具中。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，通过调整模具加速度，实现金属液体在异形模腔中的高效浇筑，从而提高流入较小模腔的流动性并减少模型缺失的风险。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，所述排气流道的内侧安装有导热杆，所述导热杆的一端外侧固定安装有导热板，所述导热板的一端外侧固定连接有导热支架，所述导热支架的一端外侧固定连接有冷却壳体。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，所述排气流道的一端设置有折断部。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，所述导热杆的外侧固定连接有连接板。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，所述连接板的一端外侧固定连接有套筒，所述套筒的外端面与排气流道的内壁接触。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，所述导热杆通过固定板可拆卸的固定连接在导热板的一端外侧。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，所述下模的一端外侧固定连接有滑动套，所述滑动套的一端内侧滑动连接有固定杆。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，所述下模的底端外侧固定连接有注入壳体，所述下模的底端开设有进料口，所述进料口的一端与型腔连通，所述进料口的另一端与注入壳体的内部空间连通，所述注入壳体的底端外侧固定连接有安装壳体，所述安装壳体的一端内侧固定连接有固定套，所述固定套的一端内侧固定连接有第一伸缩装置，所述第一伸缩装置的伸缩主轴末端固定连接有挤压活塞，所述挤压活塞的一端外侧与注入壳体的一端内壁面滑动连接。
作为本发明一种铜铸件高精密锻造模具优选的，所述注入壳体的一端开设有加料口，所述加料口的外侧能够通过封堵块密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：模具通过向上直线加速的方式，结合一定的压力，匀速注入金属液体，这种加速度的影响使得金属液体能够更好地流入体积较小的模腔中，从而避免了模型缺失的情况，并且，配合开设的排气流道，能够让模具型腔中的空气很好的排出，同时配合设置的冷却方式，能够让流入排气流道内的金属液体加速凝固或者降低流动速度，从而实现当多个排气流道的高度不一致时，通过金属液体在排气流道内侧提前凝固，可以避免金属液体从位置较低的排气流道流出。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中注入壳体的连接结构放大图；
图3为本发明中图2的A处的放大结构示意图；
图4为本发明中下模和上模的连接结构放大图；
图5为本发明中图4的B处的放大结构示意图；
图6为本发明中图4的C处的放大结构示意图；
图7为本发明中模具直线提升方法的结构示意图；
图8为本发明的整体结构第一视角三维图；
图9为本发明的整体结构第二视角三维图；
图10为本发明中上模的连接结构三维图。
图中：
1、下模；2、上模；3、型腔；4、排气流道；
5、导热杆；6、导热板；7、导热支架；8、冷却壳体；
9、折断部；10、连接板；11、套筒；12、把手；13、固定板；
14、滑动套；15、固定杆；
16、注入壳体；17、安装壳体；18、固定套；19、第一伸缩装置；20、挤压活塞；21、进料口；22、加料口；23、限位支架；24、限位条；25、封堵块；26、限位槽；27、安装支架；28、第二伸缩装置；29、隔热垫；
30、顶部支架；31、支撑支架；32、双轴电机；33、驱动轴；34、卷桶；35、钢丝；36、连接块。
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，所描述的实施例仅仅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做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。
如图1-图10所示：
一种铜铸件高精密锻造模具，包括下模1、上模2和型腔3，所述上模2的顶部开设有与型腔3连通的排气流道4，下模1的底部开设有进料口21，金属液体在模具直线向上的加速度过程中从下往上注入模具中，模具通过向上直线加速的方式，结合一定的压力，匀速从模具下方注入金属液体，这种加速度的影响使得金属液体能够更好地流入体积较小的模腔中，从而避免了模型缺失的情况。
进一步而言；
在一个可选的实施例中，通过调整模具加速度，实现金属液体在异形模腔中的高效浇筑，从而提高流入较小模腔的流动性并减少模型缺失的风险，模具通过向上直线加速的方式，结合一定的压力，匀速注入金属液体，这种加速度的影响使得金属液体能够更好地流入体积较小的模腔中，从而避免了模型缺失的情况，为了进一步提高效率，我们设计了一种智能控制***，可以根据模腔的大小和形状，动态调整模具的加速度，当金属液体流入体积较大的模腔时，我们降低加速度，以确保金属液体充分填充整个模腔，减少气泡和缺陷的产生，而当金属液体流入体积较小的模腔时，我们增加加速度，以确保液体金属能够迅速而准确地填充到每一个细小的部位，从而避免了液体金属未能充分流入的风险，通过这种控制方法，我们可以在有限的加速行程中（如固定杆15的长度有限）获得更高的浇筑效率，这种方法不仅可以提高生产效率，还可以提高产品质量，减少废品率和后续加工工序的成本；
调节模具的加速度需要考虑模腔的大小和形状，以及所需的金属液体流动性，由于液体流体力学是一个复杂的问题，所以没有一个通用的公式可以直接给出加速度的调节方法，但是可以通过试验和模拟来确定适当的加速度，在实际操作中，可以采用以下步骤来调节加速度：
S1、初始加速度选择：根据模腔的大小和形状，以及金属液体的特性，选择一个初始加速度值，这个值可以通过经验或试验获得。
S2、模拟和优化：使用数值模拟或流体力学模拟软件来模拟金属液体在模腔中的流动情况，通过改变加速度值，观察金属液体的流动性和填充情况，并评估模型缺失的风险，根据模拟结果，优化加速度的选择。
S3、实验验证：基于模拟结果，设计相应的实验来验证加速度的选择，在实验中，可以通过测量填充情况和模型缺失的风险来评估加速度的效果，根据实验结果，调整加速度的数值。
S4、迭代优化：不断重复步骤S2和步骤S3，通过模拟和实验来优化加速度的选择，直到达到满意的结果。
在一个可选的实施例中，所述排气流道4的内侧安装有导热杆5，所述导热杆5的一端外侧固定安装有导热板6，所述导热板6的一端外侧固定连接有导热支架7，所述导热支架7的一端外侧固定连接有冷却壳体8，冷却壳体8的内侧可以注入冷却液、液氮，由于导热杆5通过导热板6和导热支架7与冷却壳体8连接并传递热量，所以能够使导热杆5具有较低的温度，当金属液体通过型腔3进入排气流道4内侧后，金属液体会与导热杆5接触，金属液体会被导热杆5降温，当金属液体的温度降低至熔点以下时，金属液体会凝固成固态金属，从而能够将排气流道4进行封堵，避免金属液体从排气流道4流出；
可以将排气流道4设置成上大下小的结构，也就是说，排气流道4容纳导热杆5的部分可以拥有更大的直径，而没有容纳导热杆5的部分设置更小的直径，进而可以增加导热杆5的直径，当导热杆5具有较大的直径时，可以在尽可能多的填充排气流道4中较大直径部分空间的同时，保证排气流道4中较大直径部分与导热杆5之间的间隙足够型腔3内空气的正常排出，该部分的间隙以下简称为排气间隙，这样的好处是既能够保证空气的排出，还能够增加导热杆5的体积，当导热杆5的体积增大时，导热杆5对金属液体的冷却效果会更好，应当理解的是，空气排出所需要的体积基本是固定的，当排气流道4较大部分的直径越大时，导热杆5的体积也就能够设置的更大，就排气流道4内部而言，当导热杆5的体积越比排气间隙的体积大，所获得的冷却效果就更好，因为金属液体会进入排气间隙中与导热杆5接触进行冷却。
在一个可选的实施例中，所述排气流道4的一端设置有折断部9。
在一个可选的实施例中，所述导热杆5的外侧固定连接有连接板10，通过设置的连接板10，能够实现导热杆5带动连接板10转动时，能够带动套筒11一起转动，并且连接板10能够更好的带动凝固的金属一起转动，避免导热杆5直接带动凝固的金属出现打滑的情况。
在一个可选的实施例中，所述连接板10的一端外侧固定连接有套筒11，所述套筒11的外端面与排气流道4的内壁接触，通过设置的套筒11，能够避免金属液体凝固后，过多的与上模2接触，从而出现凝固的金属与上模2固定的情况，导致凝固的金属难以从排气流道4内取出。
在一个可选的实施例中，所述导热杆5通过固定板13可拆卸的固定连接在导热板6的一端外侧。
在一个可选的实施例中，所述下模1的一端外侧固定连接有滑动套14，所述滑动套14的一端内侧滑动连接有固定杆15。
在一个可选的实施例中，所述下模1的底端外侧固定连接有注入壳体16，所述下模1的底端开设有进料口21，所述进料口21的一端与型腔3连通，所述进料口21的另一端与注入壳体16的内部空间连通，所述注入壳体16的底端外侧固定连接有安装壳体17，所述安装壳体17的一端内侧固定连接有固定套18，所述固定套18的一端内侧固定连接有第一伸缩装置19，所述第一伸缩装置19的伸缩主轴末端固定连接有挤压活塞20，所述挤压活塞20的一端外侧与注入壳体16的一端内壁面滑动连接。
在一个可选的实施例中，所述注入壳体16的一端开设有加料口22，所述加料口22的外侧能够通过封堵块25密封。
本实施例中：由于传统的模具内部除了浇筑口外，其余部分为密封空间，通过模具生产复杂的金属工件时，特别是工件形状具有较多狭长的部分时，金属液体会出现难以完全流入型腔3的每一个角落的问题，从而造成工件的部分缺失；
目前，离心铸造、压力铸造都具有一定的高精度，但是离心铸造的纵向裂纹、横向裂纹现象非常普遍，一般以横向的裂纹居多，因为离心铸造技术，会让液态金属进行高速旋转，所以也会产生震动，由于震动导致金属冷却结晶，就会出现明显的裂纹，尤其是在管类铸件的端面位置，横向裂纹非常多，这就会让出型的铸件开裂，严重时还会从中间断裂；
另外，在金属铸造工艺中，型腔3内存在空气可能会导致工件产生气孔、表面缺陷、金属内部组织变化和金属液流动异常的影响：
气孔：空气在铸造过程中被困在金属中，形成气孔。气孔会降低工件的密度和强度，使其更容易产生裂纹和断裂；
表面缺陷：空气存在时，金属在凝固过程中可能会形成气泡或气孔，导致工件表面出现凹凸不平、气孔疤痕等缺陷；
金属内部组织变化：空气在铸造过程中会干扰金属的凝固过程，导致组织不均匀，这可能导致工件的强度和硬度不一致，从而降低其使用性能；
金属液流动异常：空气存在时，金属液的流动会受到干扰，可能导致铸件内部充填不完全或出现冷隔，造成工件的形状不准确或部分缺失；
本发明的模具，模具通过向上直线加速的方式，结合一定的压力，匀速注入金属液体，这种加速度的影响使得金属液体能够更好地流入体积较小的模腔中，从而避免了模型缺失的情况，并且，配合开设的排气流道4，能够让模具型腔3中的空气很好的排出，同时配合设置的冷却方式，能够让流入排气流道4内的金属液体加速凝固或者降低流动速度，从而实现当多个排气流道4的高度不一致时，通过金属液体在排气流道4内侧提前凝固，可以避免金属液体从位置较低的排气流道4流出；
需要补充的是：具体如何使模具向上直线加速，可以通过现有的提升设备实现，本发明对提升的方法，进行举例公开，如图7所示，滑动套14的一端外侧固定连接有连接块36，连接块36的顶端与钢丝35的下侧末端固定连接，钢丝35的顶端通过缠绕的方式固定安装在卷桶34的一端外侧，卷桶34通过支架安装在顶部支架30的顶端表面，顶部支架30的底端外侧固定连接有支撑支架31，顶部支架30的顶端中央位置处固定连接有双轴电机32，双轴电机32两侧的主轴末端均固定连接有驱动轴33，驱动轴33的一端外侧与卷桶34的旋转轴固定连接；
当需要使模具向上直线加速时，给双轴电机32通电，双轴电机32通电后可以带动驱动轴33转动，驱动轴33转动可以带动卷桶34转动，卷桶34转动将钢丝35缠绕收卷，钢丝35会带动连接块36向上移动，连接块36会带动滑动套14从而带动下模1和上模2向上移动，通过控制双轴电机32的转动速度，可以控制模具向上的加速度，该双轴电机32的控制方法为现有技术，可以参考现有技术中如何控制双轴电机32的文献。
注入壳体16的一端外侧固定连接有限位支架23，两个限位支架23相对的一面固定连接有限位条24，封堵块25的两端内侧均开设有能够与限位条24配合的限位槽26，实现封堵块25通过限位条24和限位槽26的配合顺着限位支架23直线移动，第二伸缩装置28通过安装支架27固定连接在注入壳体16的一端外侧，通过设置的第二伸缩装置28能够带动封堵块25移动，通过封堵块25的移动能够堵住或者打开加料口22，当加料口22打开时，可以向注入壳体16的内侧注入金属液体，然后再次移动封堵块25，使封堵块25将加料口22堵住，启动第一伸缩装置19，第一伸缩装置19会带动挤压活塞20移动，挤压活塞20移动会将注入壳体16内侧的金属液体通过进料口21向型腔3内部注入，与此同时，通过提升设备将装置中除固定杆15以外的部分向上提升，并且使其持续具有一定的加速度，在具有持续加速度的同时，将金属液体从下往上注入型腔3内部，金属液体会从下往上逐渐填充型腔3，在加速度的影响下，可以使金属液体自身具有向下的压力，该压力能够使金属液体更好的流入型腔3的每一个角落，通过设置的排气流道4，在金属液体注入的同时，可以将型腔3内部的空气排出，由于多个排气流道4的高度不一致，当金属液体首先流入某一个排气流道4内部时，金属液体会与温度较低的导热杆5接触，从而实现少量的金属液体首先凝固在排气流道4的排气间隙中，从而实现将排气流道4封堵，避免金属液体流出模具外侧，在工作中，需要首先计算型腔3的空间体积，根据型腔3的空间体积，提前在注入壳体16内侧注入等量或适量的金属液体，从而实现挤压活塞20将注入壳体16内部的金属液体完全注入型腔3内部时，型腔3内部刚好完全被金属液体填充，当需要将下模1和上模2分离从而取出制作完成的工件时，首先需要将固定板13拆卸，没有固定板13的固定，导热杆5就能与导热板6分离，此时转动导热杆5，可以通过导热杆5顶部固定的把手12来带动导热杆5的转动，导热杆5转动会带动连接板10进而带动套筒11一起转动，进而实现带动排气流道4内的金属转动，当排气流道4内部的金属转动时，由于排气流道4设置有折断部9，排气流道4的折断部9直径较小，从而在旋转排气流道4内部的金属时，排气流道4内侧的金属会从折断部9发生扭断，进而可以实现将排气流道4内侧体积较大的金属固体直接抽出，然后可以继续开模工作；
通过设置的隔热垫29，可以将导热板6固定在上模2的外侧，能够使导热板6更好的与上模2固定安装。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种铜铸件高精密锻造模具，包括下模（1）、上模（2）和型腔（3），其特征在于：所述上模（2）的顶部开设有与型腔（3）连通的排气流道（4），下模（1）的底部开设有进料口（21），金属液体在模具直线向上的加速度过程中从下往上注入模具中，通过调整模具加速度，实现金属液体在异形模腔中的高效浇筑；
所述下模（1）的一端外侧固定连接有滑动套（14），所述滑动套（14）的一端内侧滑动连接有固定杆（15），滑动套（14）的一端外侧固定连接有连接块（36），连接块（36）的顶端与钢丝（35）的下侧末端固定连接，钢丝（35）的顶端通过缠绕的方式固定安装在卷桶（34）的一端外侧，卷桶（34）通过支架安装在顶部支架（30）的顶端表面，顶部支架（30）的底端外侧固定连接有支撑支架（31），顶部支架（30）的顶端中央位置处固定连接有双轴电机（32），双轴电机（32）两侧的主轴末端均固定连接有驱动轴（33），驱动轴（33）的一端外侧与卷桶（34）的旋转轴固定连接；
所述排气流道（4）的内侧安装有导热杆（5），所述导热杆（5）的一端外侧固定安装有导热板（6），所述导热板（6）的一端外侧固定连接有导热支架（7），所述导热支架（7）的一端外侧固定连接有冷却壳体（8）；
所述导热杆（5）的外侧固定连接有连接板（10），所述连接板（10）的一端外侧固定连接有套筒（11），所述套筒（11）的外端面与排气流道（4）的内壁接触；
所述排气流道（4）的一端设置有折断部（9）。
2.根据权利要求1所述的铜铸件高精密锻造模具，其特征在于：所述导热杆（5）通过固定板（13）可拆卸的固定连接在导热板（6）的一端外侧。
3.根据权利要求1所述的铜铸件高精密锻造模具，其特征在于：所述下模（1）的底端外侧固定连接有注入壳体（16），所述下模（1）的底端开设有进料口（21），所述进料口（21）的一端与型腔（3）连通，所述进料口（21）的另一端与注入壳体（16）的内部空间连通，所述注入壳体（16）的底端外侧固定连接有安装壳体（17），所述安装壳体（17）的一端内侧固定连接有固定套（18），所述固定套（18）的一端内侧固定连接有第一伸缩装置（19），所述第一伸缩装置（19）的伸缩主轴末端固定连接有挤压活塞（20），所述挤压活塞（20）的一端外侧与注入壳体（16）的一端内壁面滑动连接。
4.根据权利要求3所述的铜铸件高精密锻造模具，其特征在于：所述注入壳体（16）的一端开设有加料口（22），所述加料口（22）的外侧能够通过封堵块（25）密封。
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