阅读说明：本技术 纵扭复合超声辅助挤压方法及装置 (Longitudinal-torsional composite ultrasonic auxiliary extrusion method and device ) 是由 向道辉 张志强 赵重阳 张晓辉 王晓博 雷小飞 赵波 高国富 焦锋 童景琳 于 2019-12-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纵扭复合超声辅助挤压方法及装置,它包括换能器、变幅杆、挤压轴和挤压模具,所述换能器和变幅杆固定连接在一起,所述变幅杆的小端沿圆周间隔均布有条形的螺旋槽,变所述幅杆的小端端部通过双头螺栓与挤压垫片连接；所述变幅杆固定在一个空心的所述挤压轴内,所述挤压筒的一端设置挤所述压模具,所述挤压垫片能够伸入所述挤压筒的另一端；所述挤压轴将加热后的坯料挤压进所述挤压筒内,然后通过所述挤压模具挤出产品,超声波发生器与换能器连接,产生纵扭复合振动,实现超声辅助,增加金属的塑性。(The invention discloses a longitudinal-torsional composite ultrasonic auxiliary extrusion method and a device, comprising an energy converter, an amplitude transformer, an extrusion shaft and an extrusion die, wherein the energy converter and the amplitude transformer are fixedly connected together; the amplitude transformer is fixed in the hollow extrusion shaft, one end of the extrusion container is provided with the extrusion die, and the extrusion gasket can extend into the other end of the extrusion container; the extrusion shaft extrudes the heated blank into the extrusion barrel, then the product is extruded through the extrusion die, the ultrasonic generator is connected with the transducer to generate longitudinal-torsional composite vibration, ultrasonic assistance is realized, and the plasticity of metal is increased.)

纵扭复合超声辅助挤压方法及装置

技术领域：

本发明涉及一种挤压设备，特别是涉及一种纵扭复合超声辅助挤压方法及装置。

背景技术：

随着科技的快速发展，金属挤压在社会上起着越来越重要的作用，但 在常规的挤压过程中，由于挤压时金属的流动性不均匀，致使挤压产品存在表层与中心、头部与尾部的组织性能不均匀现象。挤压工模具的工作条件恶劣、工模具消耗损大，挤压时配料处于近似密闭状态，三向压力高，因而模具产生很高的压力作用。同时，热挤压时工具模具通常还受到高温、高摩擦作用，从而大大影响模具的强度和使用寿命。工件表面金属变形情况不够理想，在许多情况下尚不能达到预期效果。

发明内容

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本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、增加金属塑性、减少胚料与模具的摩擦力、改善产品质量且延长模具使用寿命的纵扭复合超声辅助挤压方法及装置。

本发明的技术方案是：

一种纵扭复合超声辅助挤压方法，包括以下步骤：

a、将换能器和变幅杆固定连接在一起，在变幅杆的小端沿圆周间隔均布有条形的螺旋槽，变幅杆的小端端部通过双头螺栓与挤压垫片连接；

b、设置一个空心的挤压轴，将变幅杆固定在挤压轴的内腔中，设置一个挤压筒，在挤压筒的一端设置挤压模具，挤压垫片能够伸入挤压筒的另一端；

c、挤压轴将加热后的坯料挤压进挤压筒内，然后通过挤压模具挤出产品，超声波发生器与换能器连接，产生纵扭复合振动，变幅杆的振动传给双头螺柱，双头螺栓又传给挤压垫片，实现超声辅助的功效，增加金属的塑性，降低变形抗力，金属流动性好，工件受力均匀，同时减少了坯料与模壁之间的摩擦，提高了模具的使用寿命，同时获得更好的成型制件表面质量和尺寸精度。

挤压模具包括模架、后环、前环、模套、模垫、上模、下模、定位销和连接螺栓，在上模上设有分流孔、分流桥和模芯，在下模上设有焊合室和模孔型腔；挤压垫片挤压坯料，坯料通过上模的分流孔，流进到下模的焊合室，焊合室把分流孔流出来的金属汇集在一起重新焊合，由于金属不断聚集，挤压力不断增加，直至挤出模孔，从而实现超声波辅助挤压。

挤压筒由内衬和外套组成，二者通过过盈配合连接，利用热装组合在一起构成；挤压筒与挤压模具通过平面配合方式连接，模芯通过螺栓固定于上模中心处，同时圆周面开有螺纹。

挤压轴是一个阶梯空心轴，变幅杆的大端设置有连接法兰，该连接法兰通过销钉固定在挤压轴的阶梯端面上，变幅杆的小端与挤压轴端部在一个竖直平面上。

在挤压垫片圆柱面上开有圆孔，有利于旋转挤压垫片，方便装卸；换能器包括压电陶瓷和电极片，并且压电陶瓷和电极片交错设置，通过连接螺栓固定在变幅杆上。

一种纵扭复合超声辅助挤压装置，包括换能器、变幅杆、挤压轴和挤压模具，所述换能器和变幅杆固定连接在一起，所述变幅杆的小端沿圆周间隔均布有条形的螺旋槽，变所述幅杆的小端端部通过双头螺栓与挤压垫片连接；所述变幅杆固定在一个空心的所述挤压轴内，所述挤压筒的一端设置挤所述压模具，所述挤压垫片能够伸入所述挤压筒的另一端；所述挤压轴将加热后的坯料挤压进所述挤压筒内，然后通过所述挤压模具挤出产品，超声波发生器与换能器连接，产生纵扭复合振动，实现超声辅助，增加金属的塑性。

本发明的有益效果是：

1、本发明把超声波引入到常规挤压中，利用超声驻波特性，使金属塑性增加，变形抗力下降，坯料与模壁的摩擦系数减少，润滑效果增大，因而可充分发挥设备潜力，提高零件质量和模具寿命，简化表面处理，改善劳动条件，降低成本。

2、本发明与常规挤压相比，超声振动挤压过程平稳，作用力小，且工件受力均匀，金属流动性好，其表面质量大幅度提高，同时获得相对较好的成型制件表面质量和较高的尺寸精度。

3、本发明挤压筒外套和内衬通过过盈配合连接，当挤压筒磨损时，有利于更换内衬，另外挤压筒与挤压模通过平面配合方式连接，使模具和内衬端面所受的单位压力都比较小，不易变形。

4、本发明挤压垫片圆柱面上开有圆孔，这样有利于旋转挤压垫片，方便装卸挤压垫片，提高使用效率。

5、本发明设计合理、增加金属塑性、减少胚料与模具的摩擦力、改善产品质量且延长模具使用寿命，具有良好的经济效益。

附图说明：

图1是本发明的整体三维示意图；

图2是本发明的挤压筒的分解图；

图3是本发明的挤压轴分解图；

图4是本发明的挤压模具分解图；

图5是本发明的挤压轴结构图；

图6是本发明的上模下模分解图；

图7是本发明的连接垫片示意图；

图8是本发明的上模的主视图；

图9是本发明的上模的俯视图；

图10是本发明的下模的俯视图。

具体实施方式

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实施例：参见图1--图10，图中，1-挤压轴，2-换能器，3-变幅杆，4-销钉，5-双头螺柱，6-挤压垫片，7-内衬，8-外衬，9-后环，10-前环，11-模垫，12-连接螺栓，13-定位销，14-分流孔，15-模芯，16-焊合室，17-模套，18-模架，19-螺栓，20-螺旋槽，21-上模，22-下模，23-挤压筒，24-挤压模具。

本发明包括挤压轴1，换能器2，变幅杆3，挤压垫片6，挤压筒23，挤压模具24，销钉4，连接螺栓12，双头螺柱5。换能器通过螺栓连接在变幅杆上端，变幅杆上开有螺旋槽，超声波发生器与换能器连接组成超声波系统，超声装置安装在挤压轴的内部，通过四个销钉将变幅杆上端的法兰盘固定于挤压轴，这样就完成了超声辅助系统的固定。挤压垫片圆柱面上开有圆孔，这样有利于旋转挤压垫片，方便装卸挤压垫片，提高使用效率。轴向开有螺纹孔，同时变幅杆小端也开有螺纹孔，挤压垫片与变幅杆通过双头螺柱连接在一起，有利于更换挤压垫片，从而提高工件表面质量。挤压筒23由内衬7和外衬8组成，挤压外衬和内衬通过过盈配合连接，当挤压筒磨损时，有利于更换挤压内衬。挤压筒与挤压模通过平面配合方式连接，使模具和内衬端面所受的单位压力都比较小，不易变形。

首先参照图1和图2完成超声波辅助机构，换能器2通过螺栓连接在变幅杆上端，变幅杆3上开有螺旋槽，可以实现纵扭复合振动，有利于减小挤压垫片的摩擦。超声装置安装在挤压轴的内，通过四个销钉将变幅杆上端的法兰盘固定于挤压轴。变幅杆3与挤压垫片6通过双头螺柱5连接。变幅杆的振动传给双头螺柱，螺杆又传给挤压垫片，实现超声辅助的功效，挤压垫片挤压坯料，坯料通过平面分流组合模24的上模21表面的分流孔，流进到下模22表面的焊合室，焊合室16把分流孔14流出来的金属汇集在一起重新焊合，由于金属不断聚集，挤压力不断增加，直至挤出模孔，从而实现超声波辅助挤压。

挤压模具包括模架18、后环9、前环10、模套17、模垫11、上模21、下模22、定位销13和连接螺栓12，定位销13用来进行上、下模的定位，而连接螺栓12是把上、下模牢固地连接在一起，使平面分流组合模形成一个整体，便于操作，并可以增加强度。上模21和下模22固定好后与模垫11相连，然后装到模套17里，最后模套17和后环9，前环10都装到模架18内。

上模有分流孔14、分流桥和模芯15，下模上有焊合室16、模孔型腔。焊合室把分流孔流出来的金属汇集在一起重新焊合起来形成以模芯为中心的整体坯料，由于金属不断聚集，静压力不断增大，直至挤出模孔。

定位销用来进行上下模的定位，而连接螺栓是把上下模牢固地连接在一起，使平面分流组合模形成一个整体，便于操作，并可以增加强度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。