调短坯料摩擦流动路径的挤压装置

摘要

本发明涉及适用于连续挤压设备的一种调短坯料摩擦流动路径的挤压装置；其特征在于：机架上装由包角调整机构和辅助坯料咬入机构组成的坯料摩擦流动路径调短装置，所述的包角调整机构由咬入轮位置调整组件和挤压腔体位置调整组件组成；所述的辅助坯料咬入机构由导弯辊甲、导弯辊油缸甲、导弯辊乙和导弯辊油缸乙组成，藉以使坯料的摩擦流动路径实现调短和减少坯料的转动角度。本发明通过调整咬入轮和挤压腔体位置，实现缩短坯料流动路径，可减少坯料转动角度，从而降低金属的挤压负荷及变形温度，既节约能源，又提高工模具寿命，尤其通过调整坯料流动路径，实现对变形温度的控制，这对于制备出具有细晶结构的高性能的有色金属挤压产品是非常有利的。

说明书

技术领域

本发明属于金属塑性成形的挤压设备，特别涉及适用于连续挤压设备的一 种调短坯料摩擦流动路径的挤压装置。

背景技术

众所周知，挤压是有色金属管、棒、型、线材生产上广泛使用的一种主要 的压力加工方法。挤压是利用外力迫使金属从模口中流出而成型的一种塑性加 工方法。从外力的驱动方式上，挤压有两种类型，一种是通过对挤压筒中的坯 料施加压力迫使筒内的坯料由模口中流出，形成产品。这种挤压方法的适用范 围广，几乎不受产品规格的限制，金属流动路径单一，变形程度和变形温度容 易控制。但不足之处是坯料与挤压筒壁之间存在阻碍金属流动的摩擦，产生能 量损耗；另一种称为连续挤压方法，是利用旋转的挤压轮与坯料间产生的摩擦 力作为驱动力，实现对材料的挤压成形。这种挤压方法的最大优势在于摩擦力 不再是金属流动变形的阻力，而是变形的驱动力，利用摩擦和变形功实现对金 属的加热和成形，因此，是一种最节能的塑性加工方法之一。连续挤压的原理 是利用摩擦力作为挤压变形驱动力，这样，摩擦路径越长，其驱动力越大，消 耗的能量越高。

目前，连续挤压设备结构主要由机架、电动的挤压轮、固定在机架的咬入 轮和固定挤压腔体的靴座组成。在挤压过程中，咬入轮和挤压腔体的位置固定， 这样，被加工坯料从开始进入咬入轮到从挤压腔体中挤出，经历了绕挤压轮圆 周发生摩擦流动包角为90°的流动过程，因此，随挤压轮轮径增加，坯料摩擦 流动路径增加，设备的驱动功率相应增加。显然，这种包角固定的挤压方式的 电机负荷主要依赖于坯料流动包角对应的轮周长度，而对将坯料从模腔中挤出 所需要的负荷变化不特别敏感，这就是说，既是生产小负荷产品，由于包角固 定，消耗的能力并没有相应减少，显然，这对生产小负荷产品是非常不经济的。 同时，随挤压轮径的大型化，坯料摩擦流动路径增加对设备的驱动功率增加程 度明显，造成挤压过程的应力和温度均处于较高值，这对设备的结构及工模具 材料均提出了苛刻的要求，并明显降低了工模具的使用寿命。同时，这种长路 径的摩擦变形不利于变形温度的控制，这对于容易发生晶粒长大的单相金属是 非常难于控制晶粒尺寸的，容易导致产品由于晶粒粗大而降低力学性能。另一 方面，连续挤压中，坯料以绕挤压轮的摩擦流动包角β＝90°的流动模式要求坯 料经90°的弯曲后又需要再回弯转动角度θ＝90°，恢复到初始状态。这样，对大 尺寸坯料来说，这样一个大角度的重复弯曲造成变形功率的增加是显著的，这 进一步加重了挤压设备的负荷和恶化了工模具的使用条件。

发明内容

本发明旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，而提出供一 种调短坯料摩擦流动路径的挤压装置。该装置的结构设计合理，简单实用， 其原理是通过调整咬入轮和挤压腔体位置，实现缩短坯料流动路径，同时又 可以减少坯料的转动角度，从而降低了金属的挤压负荷及变形温度，达到节 约能源，提高工模具寿的目的，尤其是通过调整坯料流动路径，可实现对变 形温度的控制，这对于制备出具有细晶结构的高性能的有色金属挤压产品是 非常有利的。

本发明的目的是采用如下的技术方案实现的：所述的调短坯料摩擦流动路 径的挤压装置，包括机架、挤压轮、咬入轮、靴座和挤压腔体，其特征在于： 在其挤压机的机架上装设由包角调整机构和辅助坯料咬入机构组成的坯料摩擦 流动路径调短装置，所述的坯料摩擦流动路径调短装置是通过其包角调整机构 对坯料绕挤压轮的摩擦流动包角β的调整以及对其坯料沿挤压轮切向方向转向 进入挤压腔体的转动角度θ的调整；所述的摩擦流动包角β和坯料转动角度θ的 调整，是通过调整咬入轮位置移动角度α和调整挤压腔体的位置移动角度γ于以 实现；所述的包角调整机构由咬入轮位置调整组件和挤压腔体位置调整组件组 成；所述的咬入轮调整组件由轮座和咬入轮组成，该咬入轮的移动路径是在与 挤压轮为同心圆的圆周上；通过调整其轮座在机架上的位置，使其咬入轮处于 不同的位置移动角度α，从而实现调整其坯料绕挤压轮的摩擦流动包角β的大 小；所述的挤压腔体位置调整组件由靴座、挤压腔体、调整垫组和固定螺栓组 成，所述的挤压腔体和调整垫组置于靴座的凹腔内；该挤压腔体的圆弧面中心 与其挤压轮圆心为同心圆；所述的调整垫组置于挤压腔体凹腔内底部，与其调 整垫组位置相对应的凹腔顶壁内螺纹连接固定螺栓，通过旋转固定螺栓将 凹腔内的挤压腔体锁紧固定；通过增减其调整垫组中的垫板数量改变挤压腔体 的位置移动角度γ，实现调整坯料绕挤压轮的摩擦流动包角β的大小和坯料转动 角度θ的大小；于所述的挤压轮前的机架上装设由导弯辊甲、导弯辊油缸甲、导 弯辊乙和导弯辊油缸乙组成的辅助坯料咬入机构；调整该导弯辊甲和导弯辊乙 的位置，对坯料施加弯曲移动作用，实现引导其坯料进入咬入轮与挤压轮之间 的封闭组成的流道中。

本发明的原理和特点分述于下：由于本发明是对连续挤压设备中的坯料摩 擦流动路径进行缩短调整和减少坯料转动角度θ，其缩短调整和减少坯料转动角 度θ是通过包角调整机构实现的，包角调整机构改变了坯料绕挤压轮的摩擦流动 包角β和坯料转动角度θ。所以在本发明中装设由咬入轮位置调整组件和挤压腔 体位置调整组件组成的包角调整机构，其包角调整机构中的咬入轮位置调整组 件实现咬入轮位置角度的调整，其挤压腔体位置调整组件实现挤压腔体位置角 度的调整。通过调整咬入轮和挤压腔体的位置，实现坯料流动路径的缩短；且 其坯料绕挤压轮的摩擦流动包角β、坯料转动角度θ、挤压腔体位置移动角度γ和 咬入轮移动对应的角度α可根据需要，同时进行4个角度的调整，或是仅对其 中一个以上的角度调整。由于坯料的摩擦路径缩短可调，同时可减少坯料转动 角度θ，因此，明显地降低了金属的挤压负荷及变形温度，从而降低了高温和大 挤压负荷对设备和工模具损伤，减少了电能和工模具消耗。尤其重要的是，由 于咬入轮和挤压腔体位置可调，这允许根据实际金属的流动阻力而调整包角， 避免了出现产品变形所需要的负荷小而设备负荷大的现象，实现设备输出功率 能根据挤压产品变形所需的能量来调整，减少了功率的浪费以及超额能量造成 变形温度过高的情况。尤其对于大型连续挤压设备，这种缩短坯料流动距离的 挤压方式对减少能量损耗的作用是明显的。

因此，本发明通过调整咬入轮和挤压腔体位置，实现缩短坯料流动路径， 并减少了坯料的转动角度，从而降低了金属的挤压负荷及变形温度，适用于大 挤压轮径，其设计合理，简单实用，而且具有产品质量好，节约能源，提高工 模具寿命和操作使用十分方便等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明共有四幅附图。其中：

附图1是本发明实施例之一的主视结构示意图。

附图2是本发明实施例之二的主视结构示意图。

附图3是本发明实施例之三的主视结构示意图。

附图4是图1中沿A-A线的剖视放大图。

图中：1、导弯辊甲，2、导弯辊油缸甲，3、导弯辊乙， 4、导弯辊油缸乙，5、咬入轮，6、固定螺栓，7、轮座，8、靴座， 9、挤压腔体，10、坯料，11、调整垫组，12、挤压轮，13、机架。

具体实施方式

图1所示是本发明的实施例之一；它是在棒材挤压设备上安装的调短坯 料摩擦流动路径的挤压装置，是采用同时调整咬入轮5和挤压腔体9两者的位 置的方式，它的结构包括机架13、电动的挤压轮12、咬入轮5、靴座8和挤压 腔体9，其特征在于：在其挤压机的机架13上装设由包角调整机构和辅助坯料 咬入机构组成的坯料摩擦流动路径调短装置，所述的坯料摩擦流动路径调短装 置是通过其包角调整机构对坯料10绕挤压轮12的摩擦流动包角β的调整以及 对其坯料10沿挤压轮12切向方向转向进入挤压腔体9的转动角度θ的调整；所 述的摩擦流动包角β和坯料转动角度θ的调整，是通过调整咬入轮5位置移动角 度α和调整挤压腔体9的位置移动角度γ于以实现；所述的包角调整机构由咬入 轮位置调整组件和挤压腔体位置调整组件组成；所述的咬入轮调整组件由轮座7 和咬入轮5组成，该咬入轮5的移动路径是在与挤压轮12为同心圆的圆周上； 通过调整其轮座7在机架13上的位置，使其咬入轮5处于不同的位置移动角度 α，从而实现调整其坯料10绕挤压轮12的摩擦流动包角β的大小；所述的挤压 腔体位置调整组件由靴座8、挤压腔体9、调整垫组11和固定螺栓6组成，所 述的挤压腔体9和调整垫组11置于靴座8的凹腔内；该挤压腔体9的圆弧面中 心与其挤压轮12圆心为同心圆；所述的调整垫组11置于挤压腔体9凹腔内底 部，与其调整垫组11位置相对应的凹腔顶壁内螺纹连接固定螺栓6，通过旋转 固定螺栓6将凹腔内的挤压腔体9锁紧固定；通过增减其调整垫组11中的垫板 数量改变挤压腔体9的位置移动角度γ，实现调整坯料10绕挤压轮12的摩擦流 动包角β的大小和坯料转动角度θ的大小；于所述的挤压轮12前的机架13上装 设由导弯辊甲1、导弯辊油缸甲2、导弯辊乙3和导弯辊油缸乙4组成的辅助坯 料咬入机构；调整该导弯辊甲1和导弯辊乙3的位置，对坯料10施 加弯曲移动作用，实现引导其坯料10进入咬入轮5与挤压轮12之间的封闭组 成的流道中。

所述的导弯辊甲1装设在坯料10下方，其导弯辊乙3装设在坯料10上方， 两个导弯辊其中的任一个辊面上设有周向凹槽，其凹槽的宽度是坯料10直径的 倍，其凹槽的深度是坯料10直径的倍；两个导弯辊间的距离通 过油缸伸缩移动控制。改变两个导弯辊间的距离，则改变了坯料10的喂料角度， 导弯辊迫使坯料10发生弯曲导入咬入轮5与挤压轮12封闭而成的流道内，起 到坯料10导入的作用。当坯料10形成咬入运行后，导弯辊退出而与坯料10脱 离，坯料10实现正常咬入。

所述的坯料10)绕挤压轮12的摩擦流动包角β控制在内。

所述的坯料10的转动角度θ控制在内。

所述的咬入轮5位置角度α可调，其咬入轮5移动对应的角度α为。 它可通过其轮座7上装设沿机架13移动的丝杠丝母式的或是滑轨槽组合式的调 整机构实现位置调整。

所述的挤压腔体9位置移动角度γ可调，移动对应的角度γ为。

所述的挤压腔体位置调整组件内的挤压腔体9的移动和紧固是由调整垫组 11、固定螺栓6配合而成，固定螺栓6与靴座8为螺纹连接，调整垫组11由多 个厚度不同的钢垫板组成，垫在挤压腔体9凹腔内底部，固定螺栓6于挤压腔 体9上部，通过增加或减少调整垫组11中的钢垫板数量，实现改变挤压腔体9 在靴座8凹腔内的高度位置；然后通过旋紧固定螺栓6，则锁定挤压腔体9；其 挤压腔体9的弧面与挤压轮12是同心圆，挤压腔体9在任何位置上，其弧面圆 心与挤压轮12圆心重合，其挤压腔体9的弧面直径是挤压轮12直径的。

当本具体实施例之一采用同时调整咬入轮5和挤压腔体9两者位置的方式 时，将咬入轮5的位置角度α设置为20°，使挤压包角β减少20°，增加调整垫组 11，将挤压腔体9的位置角度γ设置为20°，使挤压包角减少20°，咬入轮5和挤 压腔体9两者同时调整的方法使摩擦流动包角β为50°，同时，坯料10由流道进 入挤压腔体9的转动角度θ则为70°；在这种配置条件下，工作开始时，将坯料 10送入导弯辊甲1的凹槽内，导弯辊甲1在油缸2的推动下抬升，当坯料10运 动到导弯辊乙3的位置时，油缸4推动导弯辊乙3下行，迫使坯料10弯曲 导入咬入轮5，在挤压轮12的驱动下，坯料10被摩擦力带入流道，绕挤压轮12 运动进入挤压型腔9，建立起挤压过程；同时，导弯辊甲1和导弯辊乙3在油缸 2和油缸4的拖动下退回，与坯料10脱开，坯料10则由挤压轮12的拖动进入 流道，形成连续挤压过程。

图2所示是本发明的具体实施例之二，它是在管材挤压设备上安装的调整 短程摩擦路径的挤压装置，其结构与实施例之一相同；它仅采用调整咬入轮5位 置角度α的方式，将咬入轮5的位置角度α设置为20°，使挤压包角β减少20°， 去掉调整垫组11，旋紧固定螺栓6锁定挤压腔体9，使挤压腔体9位置角度γ位 于0°角位置，对应地，坯料由流道进入挤压腔体的转动角度θ则为90°，咬入轮5 的调整使摩擦流动包角β为70°；在这种配置条件下，工作开始时，将坯料10 送入导弯辊甲1的凹槽内，导弯辊甲1在导弯辊油缸甲2的推动下抬升，当坯料 10运动到导弯辊乙3的位置时，导弯辊油缸乙4推动导弯辊乙3下行，迫使坯 料10导入咬入轮5，在挤压轮12的驱动下，坯料10被摩擦力带入流道，绕挤 压轮12运动进入挤压型腔9，建立起挤压过程。同时，导弯辊甲1和导弯辊乙3 在导弯辊油缸甲2和导弯辊油缸乙4的拖动下退回，与坯料10脱开，坯料10则 由挤压轮12的拖动进入流道，形成连续挤压过程。

图3所示是本发明的具体实施例之三，它是在扁材挤压设备上安装的路径 可调整的短程摩擦的挤压装置，其结构中没有装入辅助坯料咬入机构，其余的结 构与实施例之一相同；它仅采用调整挤压腔体9位置角度γ的方式，使摩擦流动 包角β为70°；将咬入轮5位于0°角位置，在挤压腔体位置调整组件中，增加调 整垫组11数量，将挤压腔体9的位置上移，使挤压腔体9角度γ置为20°，导致 挤压包角β减少20°，同时，坯料由流道进入挤压腔体的转动角度θ则为70°；在 这种配置条件下，工作开始时，坯料直接喂到咬入轮5，在挤压轮12的驱动下， 坯料10被摩擦力带入绕挤压轮12的摩擦流动包角β为70°后，进入挤压型腔9， 形成连续挤压过程。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保 护范围之内。