一种金属加工用冷镦装置

技术领域

本发明涉及冷镦设备领域，特别是指一种具有低湿度降温的金属加工用冷镦装置。

背景技术

冷镦是利用模具在常温下对金属棒料镦粗成形的锻造方法，通常用来制造螺钉、螺栓、铆钉等的头部，冷墩成型模具是一公、一母，采用冷镦工艺制造紧固件，不但效率高、质量好，而且用料省、成本低。实际生产中由于冷镦时金属材料会产生变形和加工硬化，在进行急剧塑性变形的过程中会产生大量的热，为此需要为模具及时降温；而现有的模具的冷却效果一般，致使模具温度极易过高，进而很大程度上影响了冷镦模具的寿命，降低了产品的制造精度。

另外，现有的冷却装置多采用以水为吸热介质的喷淋或者喷雾方式，其冷却环境的湿度也因此长时处于高值状态，结合模具表面的高温及氧气充足等条件，致使模具表面容易生锈腐蚀，进而影响工件的加工质量。此外，喷淋或者喷雾方式的冷却方式，其吸热介质的更替速度通常较慢，且吸热介质通常难以覆盖模具的所有表面，致使模具的各个部位容易出现冷热不均的情况，容易影响模具的使用寿命和产品质量，为此，其冷却效果并不理想。

发明内容

本发明提供一种金属加工用冷镦装置，以克服现多数的冷镦装置存在的冷却效果不理想，模具表面容易生锈腐蚀、使用寿命短，影响工件的产品质量的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种金属加工用冷镦装置，包括冷镦机、冷却机构和呈封闭状态的机壳；机壳内部形成冷却室。上述冷镦机在上述冷却室内对金属棒料进行冷镦加工，上述冷却机构包括制冷器、制冷室、输出管道、旋流吹嘴、空压机、吸湿器和回流管道；该制冷器呈圆柱形，制冷室的横截面亦呈圆形，该制冷器同轴地固定装设于该制冷室内，制冷器用于冷却流经制冷室内的冷却气体；该冷却气体为氮气、惰性气体或者空气。该制冷器的外周面上固定设有一个或者多个换热叶片；制冷室、输出管道、旋流吹嘴、冷却室、回流管道首尾依次连通形成封闭的循环回路，输出管道和回流管道的内壁上分别固定装配有对流经的冷却气体进行除湿的该吸湿器；空压机与该输出管道连通，空压机用于驱动该冷却气体在该循环回路中持续单向的高速循环流动。

进一步地，该旋流吹嘴包括依次连通的旋流段和呈喇叭状的扩散段，该旋流段的外周面上固定设有至少一个第一进气连接管，该第一进气连接管沿该旋流段的内周壁的切线方向延伸，该输出管道通过该第一进气连接管向该旋流段输送冷却气体。优选该旋流段设有呈旋转对称分布的两个、三个、四个或者六个该第一进气连接管。冷锻机的冷锻模具的公模和母模分别配置有至少一个该旋流吹嘴，该旋流吹嘴固定装配于机壳内壁上，旋流吹嘴朝向合模状态的对应公模、母模吹出冷却气体。

进一步改进地，上述换热叶片呈螺旋状结构或者分布呈螺旋状结构，换热叶片外沿与制冷室内周壁的间距为制冷室内径的0.22～0.25倍；该换热叶片上随机分布地设有多个通气孔。

进一步改进地，上述旋流段的端面上设有第二进气连接管；该第二进气连接管的延伸方向与该旋流段的轴向呈0～30°夹角，或者该第二进气连接管的延伸方向与该旋流段的轴向平行且非同轴设置。

进一步改进地，上述第二进气连接管的横截面积大于或者等于所有上述第一进气连接管的横截面积。

进一步改进地，上述旋流吹嘴设于上述冷却室的至高处，上述回流管道的旋流段设于该冷却室的至低处。

进一步改进地，上述输出管道和上述回流管道内分别配设有一上述空压机，输出管道装配的空压机朝向上述冷却室方向吹风，回流管道装配的空压机朝向上述制冷室方向吹风。

进一步改进地，上述输出管道和上述旋流吹嘴的外周面分别包覆有保温层。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明的冷镦装置通过气体作为换热介质，其流速快，对模具的冲击性小，使其能够与所有模具的内部、外部的所有外表面直接接触而及时、快速的换热，降低模具的各个局部的温差，保障产品性能和质量。另外，该输出管道将冷却气体沿切线射入旋流段内而形成旋转气流，使得冷却气体在旋流吹嘴内沿螺旋路径向前推进并经扩散段的扩散，有利于冷却气体能够快速而全面地扩散冷却室内的所有空间内，使得冷却气体能够对冷却室内的模具进行全面而快速的高效降温。此外，冷却气体在封闭循环回路中持续单向循环流动，既保障了冷却气体的干燥性，有利于冷却气体的换热稳定性和降低对模具的化学侵袭而保障工件的产品质量。最后，该制冷器与该制冷室的空间结构及其形状设置有效提高冷却气体与换热叶片的接触率，有效提高冷却气体的冷却效果而使其输出时温度更低，通气孔的设置有利于提高冷却气体的通行性和与换热叶片的接触面积，有利于提高换热效率。

附图说明

图1为本实施方式的冷镦装置的主视结构示意图。

图2为本实施方式的旋流段的剖视结构示意图。

图3为本实施方式的单一换热叶片的制冷器的右视结构示意图。

图4为本实施方式的多个换热叶片的制冷器的右视结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图1，本实施方式的金属加工用冷镦装置，包括冷镦机1、冷却机构2和呈封闭状态的机壳3；金属工件于该冷镦机1实现冷镦加工，机壳3内部形成冷却室30，该冷镦机1在上述冷却室30内对金属棒料进行冷镦加工。

继续参照图1，上述冷却机构2包括制冷器21、制冷室22、输出管道23、旋流吹嘴24、吸湿器28、空压机25和回流管道26。继续参照图1、图3、图4，制冷器21固定装配于制冷室22内，制冷器21用于冷却流经制冷室22内的冷却气体，上述制冷器21呈圆柱形，上述制冷室22的横截面呈圆形，上述制冷器21同轴地固定装设于该制冷室22内；该制冷器21的外周面上固定设有一个或者多个换热叶片27。进一步地，上述换热叶片27呈螺旋状结构或者分布呈螺旋状结构，换热叶片27外沿与制冷室22内周壁的间距为制冷室22内径的0.22～0.25倍；参照图3，该换热叶片27上随机分布地设有多个通气孔。该制冷器21与该制冷室22的空间结构及其形状设置有效提高冷却气体与换热叶片27的接触率，有效提高冷却气体的冷却效果而使其输出时温度更低，通气孔的设置有利于提高冷却气体的通行性和与换热叶片27的接触面积，有利于提高换热效率。

继续参照图1，上述旋流吹嘴24设于上述冷却室30的至高处，上述回流管道26的旋流段设于该冷却室30的至低处。且优选上述输出管道23和上述旋流吹嘴24的外周面分别包覆有保温层。优选上述输出管道23和上述回流管道26内分别配设有一上述空压机25，输出管道23装配的空压机25朝向上述冷却室30方向吹风，回流管道26装配的空压机25朝向上述制冷室22方向吹风。制冷室22、输出管道23、旋流吹嘴24、冷却室30、回流管道26首尾依次连通形成封闭的循环回路，空压机25与该输出管道23连通，空压机25用于驱动该冷却气体在该循环回路中持续单向的高速循环流动。冷锻机1的冷锻模具的公模11和母模12分别配置有一个或者两个该旋流吹嘴24，该旋流吹嘴24固定装配于机壳3内壁上，旋流吹嘴24朝向合模状态的对应公模11、母模12吹出冷却气体。

继续参照图1，上述输出管道23和回流管道26的内壁上分别固定装配有两个对流经的冷却气体进行除湿的该吸湿器28，该吸湿器28优选采用非隔断方式装配于管道内壁上，即该吸湿器28的外表面与对应处的管道内壁形成横截面面积较其它位置小的通道，冷却气体采用跨越式穿行该通道，通过不断循环而逐步实现对绝大部分的冷却气体进行除湿处理。

继续参照图1，该冷却机构2中的换热工作为：如图1中的实心箭头指示的冷却气体流动方向所示，制冷器21工作而吸收周围热量而使其周围温度下降，制冷器21外周的换热叶片27也同步降温，回流管道26吹入制冷室22的冷却气体将热量传递至其流经制冷器21和换热叶片27，使得冷却气体温度快速降低，并经输出管道23、旋流吹嘴24输送至冷却室30内，低温的冷却气体经过各个模具的内外部的外表面并迅速带走其经过的表面的热量，使得各模具的表面得以降温，携带热量的冷却气体经回流管道26输入至制冷室22中完成一次循环流动。冷却气体在封闭循环回路中持续单向循环流动，既保障了冷却气体的干燥性，有利于冷却气体的换热稳定性和降低对模具的化学侵袭而保障工件的产品质量。

继续参照图1，该旋流吹嘴24包括依次连通的旋流段241和呈喇叭状的扩散段242，该旋流段241的外周面上固定设有至少一个第一进气连接管243，该第一进气连接管243沿该旋流段的内周壁的切线方向延伸，该输出管道23通过该第一进气连接管243向该旋流段241输送冷却气体；优选该旋流段241设有呈旋转对称分布的两个、三个、四个或者六个该第一进气连接管243。该冷却气体可以是空气，但优选为氮气、惰性气体。

继续参照图1、图2，本实施方式的冷镦装置通过气体作为换热介质，其流速快，对模具的冲击性小，使其能够与所有模具的内部、外部的所有外表面直接接触而及时、快速的换热，降低模具的各个局部的温差，能够极大限度消除产品内部因温差形成的应力，保障产品性能和质量。另外，该输出管道23将冷却气体沿切线射入旋流段内而形成旋转气流，使得冷却气体在旋流吹嘴24内沿螺旋路径向前推进并经扩散段242的扩散，有利于冷却气体能够快速而全面地扩散冷却室30内的所有空间内，使得冷却气体能够对冷却室30内的模具进行全面而快速的高效降温。

上述旋流段241的端面上设有第二进气连接管244；该第二进气连接管244的延伸方向与该旋流段241的轴向呈0～30°夹角，或者该第二进气连接管244的延伸方向与该旋流段241的轴向平行且非同轴设置。且上述第二进气连接管244的横截面积大于或者等于所有上述第一进气连接管243的横截面积。该第二进气连接管244的结构配置使其吹入的冷却气体为主流气体，而该第一进气连接管243则成为辅流气体，辅流气体与主流气体相遇后能够相互冲击和引导形成旋转前进的气流，能够提高气流的流动速度和提高其流动的顺畅性，能够促进新吹入冷却室30的冷却气体能够快速、全面地更替已在冷却室30内的旧气体，能够有效促进循环回路中的气流循环效率，保证各模具与冷却气体的热交换效率。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。