掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

一种超声振动辅助真空热压装置

文献发布时间:2023-06-19 18:34:06


一种超声振动辅助真空热压装置

技术领域

本发明涉及超声振动加工技术领域,特别涉及一种超声振动辅助真空热压装置。

背景技术

超声振动辅助热压工艺可以有效减小金属工件在成形过程中的流动应力,并在一定程度上可以促进显微组织的改变和织构的形成。

对于一些在热压过程中需要避免高温氧化的工件,需要实现一定程度的真空环境,则需要补充一定压力的惰性气体,如氮气或氩气,来进行气体保护。

现有超声振动辅助真空热压装置为腔体设计,活动门前开,在结构设计上较容易实现,但为了满足人工装卸模具和取放物料所需的操作空间和视野空间,需要较大的腔体空间和开门设计,空间设计尺度需远远超过模具尺度,同时,为满足真空度要求,较大的腔体设计需要更大的壁厚以满足强度和刚度要求,并需要更长的抽真空的时间及更高的能耗,由此造成制造成本高、能耗高和生产效率低的缺点。

发明内容

为了克服上述所述的不足,本发明的目的是提供一种超声振动辅助真空热压装置,通过引入上下开合的上装配体与下装配体的配合设计,提高了设计的紧凑性,方便了人工操作和观察,不再局限于密封箱体本身的设计尺寸,而且有效降低成本和能耗,并提高生产效率。

本发明解决其技术问题的技术方案是:

一种超声振动辅助真空热压装置,其中,包括相连接的上装配体和下装配体;所述上装配体内设置有超声激振器组件,所述超声激振器组件包括超声换能器和超声变幅杆,水冷密封导套连接在所述超声变幅杆的下端;所述下装配体分别与外接的真空保护气体管路、温度传感器连接,所述下装配体内设置有模具组件,所述模具组件包括保温圆筒及上下设置在所述保温圆筒内的上模具和下模具,所述超声变幅杆可插入所述上模具和下模具内;所述下装配体的侧壁上连接有加热线圈固定组件,所述加热线圈固定组件包括与所述保温圆筒连接的感应加热线圈,所述感应加热线圈与外接的高频感应加热机连接。

作为本发明的一种改进,所述上装配体上设置有第一感应加热隔离板,所述下装配体内的所述保温圆筒处设置有对应所述第一感应加热隔离板的第二感应加热隔离板。

作为本发明的进一步改进,所述超声激振器组件还包括激振器连接板和激振器固定压板,所述激振器连接板通过间隔立柱组件与上机架连接板连接,通过内六角螺钉将所述激振器固定压板、超声换能器和激振器连接板固定连接。

作为本发明的更进一步改进,所述水冷密封导套包括密封导套基体、铜法兰轴套和四通,所述密封导套基体连接在所述上装配体的下端,所述四通的左右两端口分别用于进水和出水,所述四通的上端口通过密封螺母套接在所述超声变幅杆上,所述四通的下端口通过所述铜法兰轴套连接在所述密封导套基体内。

作为本发明的更进一步改进,所述加热线圈固定组件还包括电绝缘板、密封胶、金属压板、内六角螺钉和电缆防水接头,通过内六角螺钉将所述密封胶、电绝缘板、金属压板固定连接在所述下装配体上,所述电缆防水接头套接在所述感应加热线圈上。

作为本发明的更进一步改进,所述电缆防水接头包括防水接头基体、橡胶密封件、塑料压紧棘爪、密封螺母、锁紧螺母和橡胶平垫圈,通过所述密封螺母对所述塑料压紧棘爪、橡胶密封件锁紧在所述防水接头基体上,所述防水接头基体通过所述锁紧螺母和橡胶平垫圈连接在所述下装配体上。

作为本发明的更进一步改进,所述上装配体上设置有密封盖板导向组件,所述密封盖板导向组件包括密封箱体盖板、拉杆导柱和模具弹簧,所述模具弹簧的上端通过拉杆导柱与内六角螺钉固定连接在所述激振器连接板上,所述模具弹簧的下端通过拉杆导柱连接在所述密封箱体盖板上。

作为本发明的更进一步改进,还包括快夹锁扣,所述快夹锁扣包括相对应的快夹锁扣本体和快夹锁扣勾头,所述快夹锁扣本体连接在所述上装配体上,所述快夹锁扣勾头连接在所述下装配体上。

作为本发明的更进一步改进,所述下装配体包括密封箱体,所述密封箱体包括密封箱体主体、焊接固定底板和焊接支撑底板,所述焊接固定底板与所述焊接支撑底板之间设置有水冷板,所述水冷板通过导热胶与所述密封箱体主体连接。

作为本发明的更进一步改进,所述密封箱体盖板上设置有密封盖板下导套,所述密封箱体上设置有对应所述密封盖板下导套的密封盖板定位销。

本发明通过引入上下开合的上装配体与下装配体的配合设计,提高了设计的紧凑性,方便了人工操作和观察,不再局限于密封箱体本身的设计尺寸;本发明通过引入水冷密封导套的设计,提高了超声变幅杆与密封盖板的密封可靠性,并对超声变幅杆有效降温,避免超声变幅杆将模具温度传导至超声换能器中产生换能器温度过高而失效。

附图说明

为了易于说明,本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的超声振动辅助真空热压装置的示意图;

图2为图1的侧视图;

图3为图1的A-A剖视图;

图4为图3所示B部分的放大结构示意图;

图5为图3所示C部分的放大结构示意图;

图6为本发明的加热线圈固定组件的电缆防水接头连接在下装配体的

爆炸示意图;

图7为不同材料对高频交变磁场的隔离作用实验设计及实验数据;

附图标记:1-上装配体,11-上机架连接板,12-间隔立柱组件,121-间隔立柱,122-六角螺母,13-超声激振器组件,131-激振器连接板,132-激振器固定压板,133-内六角螺钉,134-超声换能器,135-超声变幅杆, 14-水冷密封导套,141-密封螺母,142-金属平垫,143-胀紧密封圈,144-四通,145-硅胶平垫,146-铜法兰轴套,147-密封导套基体,148-密封平垫,15-水冷板,16-密封盖板下导套,17-第一感应加热隔离板,18-密封盖板导向组件,181-内六角螺钉,182-模具弹簧,183-拉杆导柱,184-密封盖板上导套,185-密封箱体盖板,19-快夹锁扣,191-快夹锁扣本体,192-快夹锁扣勾头,2-下装配体,21-密封盖板定位销,22-加热线圈固定组件,221-感应加热线圈,222-密封胶,223-电绝缘板,224-金属压板,225-内六角螺钉,226-电缆防水接头,2261-防水接头基体,2262-橡胶密封件,262-下模具,2263-塑料压紧棘爪,2264-密封螺母,263-模具保温圆筒,2265-锁紧锁母,2266-橡胶平垫圈,23-模具定位销,24-水冷板,25-硅胶密封条,26-模具组件,261-上模具,262-下模具,263-模具保温圆筒,27-第二感应加热隔离板,28-密封箱体,281-密封箱体主体,282-焊接固定底板,283-焊接支撑底板,29-水冷板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

如图1所示,本发明的一种超声振动辅助真空热压装置,包括相连接的上装配体1和下装配体2;上装配体1内设置有超声激振器组件13,超声激振器组件13包括超声换能器134和超声变幅杆135,水冷密封导套14连接在超声变幅杆135的下端。

下装配体2分别与外接的真空保护气体管路、温度传感器连接,下装配体2内设置有模具组件26,模具组件26包括保温圆筒263及上下设置在保温圆筒263内的上模具261和下模具262,超声变幅杆135可插入上模具261和下模具262内。

下装配体2的侧壁上连接有加热线圈固定组件22,加热线圈固定组件22包括与保温圆筒263连接的感应加热线圈221,感应加热线圈221与外接的高频感应加热机连接。

在本发明内,上装配体1上设置有第一感应加热隔离板17,下装配体2内的保温圆筒263处设置有对应第一感应加热隔离板17的第二感应加热隔离板27;具体地讲,采用了铜这一非铁磁性材料作为隔离材料布置了第一感应加热隔离板17和第二感应加热隔离板27,有效降低了额外加热功率消耗,针对不同材料对高频交变磁场的隔离作用进行了实验,实验设计及测试数据见图7所示,从中可以看出,纯铜和纯铝都可显著降低被隔离材料的温升,同时显著降低输入功率;第一感应加热隔离板17和第二感应加热隔离板27选用材质为非铁磁性金属材料,厚度不小于1mm,只在密封盖板及密封箱体为碳钢材质时配置,与密封箱体盖板通过导热胶连接固定。

在本发明内,上装配体1上设置有密封盖板导向组件18,密封盖板导向组件18包括密封箱体盖板185、拉杆导柱183和模具弹簧182,模具弹簧182的上端通过拉杆导柱183与内六角螺钉181固定连接在激振器连接板131上,模具弹簧182的下端通过拉杆导柱183连接在密封箱体盖板185上。

下装配体2包括密封箱体281,密封箱体28包括密封箱体主体281、焊接固定底板282和焊接支撑底板283,焊接固定底板282与焊接支撑底板283之间设置有水冷板24,水冷板24通过导热胶与密封箱体主体281连接。

具体地讲,密封箱体28的一端布置孔位进行真空和保护气体管路的连接以及温度传感器的连接;如图3所示,密封箱体28由密封箱体主体281、焊接固定底板282和焊接支撑底板283拼焊组成,在焊接固定底板282和焊接支撑底板283之间形成水冷板24的安装空间,水冷板24通过导热胶与密封箱体主体281底板连接,整个装置共包括3处典型位置的水冷板,分别为水冷板15、水冷板24和水冷板29,总计6个,由此可以对箱体的温度有效散热。

在本发明内,模具组件26由上模具261和带销轴孔的下模具262以及起保温作用的模具保温圆筒263组成,模具定位销23将模具保温圆筒263和第二感应加热隔离板27固定。

密封箱体盖板185上设置有密封盖板下导套16,密封箱体28上设置有对应密封盖板下导套16的密封盖板定位销21。

本发明包括快夹锁扣19,快夹锁扣19包括相对应的快夹锁扣本体191和快夹锁扣勾头192,快夹锁扣本体191连接在上装配体1上,快夹锁扣勾头192连接在下装配体2上;如图3所示,硅胶密封胶条25为硅胶材料,截面类型为D型或双D型,内部中空,通过硅胶密封胶条25与密封箱体28上端面连接;模具弹簧182会施加压紧力作用于密封箱体盖板185和密封箱体28之间的硅胶密封胶条25,进而产生密封作用,同时将快夹锁扣19进一步锁紧固定,从而保证热压装置在真空和保护气体正负气压作用下的密封可靠性,快夹锁扣19的锁紧作用通过快夹锁扣本体192对快夹锁扣勾头191的拉紧实现。

在本发明内,密封箱体28和密封箱体盖板185的连接通过密封盖板定位销21和密封盖板下导套16进行定位,密封箱体28和密封箱体盖板185连接后,在感应加热线圈221的上部和下部水平布置的碳钢材料都会处于感应区,由此产生不必要的加热功率损失。

在本发明内,超声激振器组件13还包括激振器连接板131和激振器固定压板132,激振器连接板131通过间隔立柱组件12与上机架连接板11连接,通过内六角螺钉133将激振器固定压板132、超声换能器134和激振器连接板131固定连接,间隔立柱组件12包括间隔立柱121和六角螺母122,通过六角螺母122和间隔立柱121将激振器连接板131和上机架连接板11固定连接,具体地讲,超声激振器组件13通过间隔立柱组件12与上机架连接板11连接,上机架连接板11与压力机运动部件连接,间隔立柱组件12由间隔立柱121和六角螺母122组成,间隔立柱121的设计高度由超声激振器13的固定节面上部的高度决定;超声激振器组件13由激振器连接板131、激振器固定压板132、内六角螺钉133、超声换能器134以及超声变幅杆135组成,超声变幅杆135与密封箱体盖板185之间通过水冷密封导套14进行连接,通过水冷密封导套14的水冷作用可以避免超声变幅杆135端部的高温产生的水冷密封导套14内部的密封件的过热以及避免热传导带来的超声换能器过热而失效。

在本发明内,水冷密封导套14包括密封导套基体147、铜法兰轴套146和四通144,密封导套基体147连接在上装配体1的下端,四通144的左右两端口分别用于进水和出水,四通144的上端口通过密封螺母141套接在超声变幅杆135上,四通144的下端口通过铜法兰轴套147连接在密封导套基体147内;具体地讲,密封箱体盖板185在非工作时与超声变幅杆135的相对位置由密封盖板导向组件18确定,密封盖板导向组件18包括密封箱体盖板185、内六角螺钉181、模具弹簧182、拉杆导柱183以及密封盖板上导套184,其中,模具弹簧182在拉杆导柱183与内六角螺钉181锁紧后,将处于压缩状态,该压缩力可抵抗水冷密封导套14与超声变幅杆135之间的摩擦力,从而使超声变幅杆135最下端与密封箱体盖板185底面的相对位置在非工作模式下保持不变;水冷密封导套14由密封导套基体147、铜法兰轴套146、胀紧密封圈143、金属平垫142、硅胶平垫145、四通144、密封螺母141以及密封平垫148组成;密封导套基体147与密封箱体盖板185之间通过密封平垫148进行密封;超声变幅杆135与密封导套基体147之间通过铜法兰轴套146进行配合,可以增加超声变幅杆135在受压过程中的刚度。在四通144旋入密封导套基体147的过程中会同时压紧硅胶平垫145和胀紧密封圈143,从而实现四通144内部的水密封和超声变幅杆135下端与外界的气密封;锁紧螺母141在锁紧的过程中会压紧金属平垫142和胀紧密封圈143,从而保证四通144上部的水密封;金属平垫142的作用可有效避免四通144或锁紧螺母141在锁紧过程中对胀紧密封圈143的扭转作用,减少扭转回弹,从而更有效地对胀紧密封圈143产生胀紧作用。在四通144中通过的冷却水可以在超声变幅杆135靠近胀紧密封圈143的较大区域形成一个冷源,及时对胀紧密封圈143进行保护;胀紧密封圈143的密封能力可通过锁紧力进行调节,磨损部分可以通过增加锁紧力进行补偿,从而可以满足摩擦损耗较大的环境中使用;在四通144内,流经其中的冷却水可以及时对胀紧密封圈143旁边材料进行冷却,提高胀紧密封圈143的寿命,从而超声变幅杆135与密封盖板的密封可靠性,同时避免超声变幅杆135将模具温度传导至超声换能器中产生换能器温度过高而失效。

在本发明内,加热线圈固定组件22还包括电绝缘板223、密封胶22、金属压板224、内六角螺钉225和电缆防水接头226,通过内六角螺钉225将密封胶222、电绝缘板223、金属压板224固定连接在下装配体2上,电缆防水接头226套接在所述感应加热线圈上,具体地讲,加热线圈固定组件22由感应加热线圈221、密封胶222、电绝缘板223、金属压板224、内六角螺钉225以及电缆防水接头226组成;内六角螺钉225与密封箱体28的螺纹连接需要打螺纹胶,以保证密封;电绝缘板223可以为尼龙材质。电缆防水接头226的使用,方便对高频加热线圈221的安装位置进行调整和定位,并可以起到很好的密封作用;电缆防水接头226由防水接头基体2261、橡胶密封件2262、塑料压紧棘爪2263、密封螺母2264、锁紧螺母2265以及橡胶平垫圈2266组成;通过密封螺母2264对塑料压紧棘爪2263和橡胶密封件2262的锁紧作用,可有效保证高频加热线圈延伸出的直线段铜管与外界的空气隔绝。

本发明具备如下优点:

1、通过引入上下开合的设计,提高了设计的紧凑性,方便了人工操作和观察,不再局限于密封箱体本身的设计尺寸。

2、通过引入水冷密封导套14的设计,提高了超声变幅杆135与密封箱体盖板185的密封可靠性,并对超声变幅杆135有效降温,避免超声变幅杆135将模具温度传导至超声换能器134中产生换能器温度过高而失效。

3、通过引入感应加热隔离板的设计,有效避免高频加热线圈对碳钢材质的密封箱体上下面的无效加热,减小了高频加热系统的额外功率输出,降低了能耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

相关技术
  • 一种振动辅助热压印的装置及方法
  • 一种超声振动辅助注塑成型的方法与装置
  • 一种圆管内壁超声振动辅助磨料流精密光整加工装置
  • 一种超声振动透镜微转动辅助激光加工装置
  • 一种型面约束超声振动辅助旋转磨料流光整加工装置
  • 一种用于覆铜板热压的热压机真空度辅助装置
  • 一种应用于真空罐封浸渍工艺的超声波辅助振动连接结构
技术分类

06120115616491