一种变螺距螺旋叶片压制成型模具及其调节方法

1.本发明涉及冲压模具技术领域，尤其涉及一种变螺距螺旋叶片压制成型模具及其调节方法。


背景技术：

2.螺旋输送机被广泛的应用在化工、粮食、饲料输送等行业中，螺旋叶片是其输送物料的主要零件。目前在gx系列和ls系列螺旋输送机中螺旋轴焊接的都是等直径等螺距螺旋叶片，这种螺旋叶片采用的都是标准结构，用现有的胎具压制技术进行冷压或热压便可以成形，由于是专业厂家批量生产，所以其制造成本低，可以从市场直接购买。但是在特殊情况下，比如农业生物工程等设备上会采用变螺距螺旋结构的方式进行输送。有研究表明，在同一根轴上的螺旋叶片在不同螺距的情况下具有料流均匀、无静止层、可防止物料架空等优点。
3.现有的螺旋叶片模具分为上模和下模，上模与液压机的活动横梁连接，下模与工作台底座连接，将螺旋叶片毛坯件放在下模上，液压机带动上模向下冲压，将螺旋叶片毛坯件压制成型。不同直径不同螺距的螺旋叶片需要制作不同的模具。
4.变螺距螺旋叶片又分为等直径变螺距和变直径变螺距，这些特殊结构形式往往需求量不大，但是每个设计参数的改变，都需要一套专用胎具，导致企业生产的成本大幅增加。如果用现有技术去加工变螺距螺旋叶片，那么每个螺距都需要制造一种新的压制模具，而有些尺寸的螺旋叶片需求量可能很少，由此就引发了模具浪费严重的问题。


技术实现要素：

5.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种变螺距螺旋叶片压制成型模具及其调节方法，能够实现多个不同大小螺距的螺旋叶片由同一个模具加工，大大提高螺旋叶片加工的灵活性，降低了制造成本，且结构简单，使用方便，适于规模化推广。
6.技术方案：为实现上述目的，本发明的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具及其调节方法，包括可相对夹压螺旋叶片的上模具和下模具，上模具和下模具的相对侧分别设有离散分布的若干夹压件，夹压件在对应模具上的高度可调；同一模具上若干夹压件的触压端点组成空间点状阵列，所述空间点状阵列对应拟合螺旋叶片的螺旋曲面。
7.进一步地，与上模具对应的夹压件为上压件，与下模具对应的夹压件为下压件；若干上压件与若干下压件一一竖向相对。
8.进一步地，所述下压件可更换地设置在下模具上；所述上模具内设有竖向腔道，上压件活动设置在竖向腔道内，且上压件的下端伸出于竖向腔道；竖向腔道内还设有活动限制机构，活动限制机构可限制上压件在竖向腔道内的竖向位移。
9.进一步地，所述活动限制机构为夹紧机构，夹紧机构与上压件夹持配合，通过夹紧上压件，可固定上压件下端伸出于竖向腔道的长度。
10.进一步地，所述活动限制机构包括限位件，限位件与上压件的顶端限位配合；限位
件与上压件的顶端之间有填充物，通过改变填充物的填充程度，可对应调节上压件顶端的上移极限。
11.进一步地，所述上模具包括上模本体，上模本体的上方连接有安装座，所述限位件为设置在上模本体和安装座之间的转动盘；所述竖向腔道设置在上模本体内；所述转动盘内设有若干容纳腔道，且容纳腔道对应容纳所述填充物；若干容纳腔道与若干竖向腔道一一对应，所述转动盘可相对上模本体转动至容纳腔道与对应的竖向腔道竖向连通，使填充物在重力作用下填充至限位件与上压件之间。
12.进一步地，所述填充物为层叠的若干填充片，所述填充片的形状、所述竖向腔道的截面形状以及所述容纳腔道的截面形状一致；所述转动盘与所述上模本体紧密贴合，避免填充片塞入转动盘和上模本体之间。
13.进一步地，所述竖向腔道内设置有防止上压件脱离的限位结构。
14.进一步地，所述下模具的上端设置有插孔，所述下压件活动插设在所述插孔内；所述下压件与所述插孔之间还设置有垫圈，通过改变垫圈的厚度可微调所述下压件的高度。
15.进一步地，一种变螺距螺旋叶片压制成型模具的调节方法，包括以下步骤：s1：更换下模具上的下压件，使若干下压件的上端所组成的空间点状阵列与螺旋叶片的螺旋曲面相对应；s2：转动所述转动盘，使容纳腔道与竖向腔道竖向相对，此时填充物可在容纳腔道与竖向腔道之间活动；s3：上模具朝下模具移动，直至下压件抵住一一对应的上压件，从而调节上压件在竖向腔道内的位置，从而使若干上压件的下端所组成的空间点状阵列也与螺旋叶片的螺旋曲面相对应；s4：再次转动所述转动盘，使容纳腔道与竖向腔道错开；一部分填充物被留在上压件的顶端与转动盘之间，转动盘和填充物能够对上压件的上移极限进行限制。
16.有益效果：本发明的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具及其调节方法，其有益效果如下：
17.1)模具上离散式分布有多个夹压件，通过夹压件的触压端点所形成的点状阵列，来模拟螺纹叶片成型后的螺旋曲面，以对螺旋叶片进行压制，还可以通过改变各个夹压件的高度来适应不同的螺距的螺旋叶片，从而达到降低模具制造成本的作用；
18.2)在对模具进行调节，使其适应不同螺距的螺纹叶片时，采用拔插的方式更换下模具上的下压件，使用方便；而上压件在上模具内可活动升降，当上模具下移至上压件压在下压件上时，上压件可以自动形成与下压件相匹配的形状，从而快速对上压件进行调节，使用方便。
附图说明
19.附图1为本发明的整体结构示意图；
20.附图2为上模具的内部结构示意图；
21.附图3为下模具的侧视图；
22.附图4为上模具的俯视图；
23.附图5为螺旋叶片毛坯件的结构图。
24.附图6为一种变螺距螺旋叶片压制成型模具的调节方法的流程示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
26.如附图1至6所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具及其调节方法，包括可相对夹压螺旋叶片的上模具1和下模具2，上模具1与液压机的活动横梁连接，下模具2与工作台的底座连接，上模具1和下模具2竖向相对，在液压机的带动下，上模具1可压向下模具2，对下模具2上的螺旋叶片毛坯件16进行冲压。
27.现有技术中的螺旋叶片冲压模具，分为上模和下模两部分，上模和下模都做成和螺旋叶片相适应的螺旋面，只要螺旋叶片的直径或者螺距某个参数改变，其螺旋曲面就不一样，就要制作对应的模具。
28.而在本发明中，所述上模具1和所述下模具2的相对侧分别设有离散分布的若干夹压件，夹压件在对应模具上的高度可调，可通过更换夹压件的方式来调节夹压件的高度，也可在对应模具内设置相应的高度调节机构，通过高度调节机构来带动夹压件在模具内活动升降，从而改变夹压件的高度。夹压件上用于夹压螺旋叶片的一端为触压端，同一模具上若干夹压件的触压端点组成空间点状阵列，所述空间点状阵列对应拟合螺旋叶片成品件21的螺旋曲面。
29.螺旋叶片是由螺旋曲面构成，而一个曲面可以看成是无限的点组成，由此可以假设由有限个点近似的形成一个曲面。根据上述的螺旋曲面成型原理，把螺旋曲面进行空间分割，划分成有限个点，由有限个点近似的组合成曲面。夹压件的数量越多，所形成的螺旋曲面越精确，但是成本也越高，刚度也越差，所以在实际应用中，需要合理优化设计夹压件的数量。而在面对不同螺距的螺旋叶片时，对应调节各个夹压件的高度，即可改变若干夹压件的触压端点组成空间点状阵列的形状。
30.根据夹压件与模具的对应关系，将与上模具1对应的夹压件称为上压件3，将与下模具2对应的夹压件称为下压件4。若干上压件3与若干下压件4一一竖向相对，当上压件3压住螺旋叶片时，上压件3的正下方有下压件4作为支撑，使螺旋叶片的成型效果更好。
31.所述下压件4可更换地设置在下模具2上，通过更换下压件4来适应不同螺距的螺旋叶片。所述上模具1内设有竖向腔道5，上压件3活动设置在竖向腔道5内；竖向腔道5有下腔口，上压件3的下端伸出于竖向腔道5；竖向腔道5内还设有活动限制机构，活动限制机构可限制上压件3在竖向腔道5内的竖向位移，进而调节上压件3下端伸出于竖向腔道5的长度，以适应不同螺距的螺旋叶片。
32.一种实施例中，所述活动限制机构为夹紧机构，夹紧机构与上压件3夹持配合，通过夹紧在竖向腔道5内活动位移的上压件3，可固定上压件3下端伸出于竖向腔道5的长度，进而对上压件3下端伸出于竖向腔道5的长度进行调节。
33.一种实施例中，所述活动限制机构包括限位件，限位件与上压件3的顶端限位配合；限位件与上压件3的顶端之间有填充物，通过改变填充物的填充程度，可对应调节上压件3顶端的上移极限。当上模具1下移时，上压件3对应下压螺旋叶片，受到反向作用的上压件3会在竖向腔道5内上移，由于上压件3的上移极限受到填充物和限位件的限制，因此上压件3下端伸出于竖向腔道5的最小长度也受到限制，从而适应不同螺距的螺旋叶片。
34.如附图2中所示，所述上模具1包括上模本体6，上模本体6的上方固定连接有安装座7，上模本体6通过安装座7与液压机的活动横梁连接。所述限位件为设置在上模本体6和
安装座7之间的转动盘8，上模本体6和安装座7之间有转轴13，转动盘8与转轴13转动配合，使转动盘8可相对上模本体6水平转动。所述竖向腔道5设置在上模本体6内，且竖向腔道5竖向贯通上模本体6。所述转动盘8内设有若干容纳腔道9，容纳腔道9竖向设置，且容纳腔道9对应容纳所述填充物。若干容纳腔道9与若干竖向腔道5一一对应，所述转动盘8可相对上模本体6转动至容纳腔道9与对应的竖向腔道5竖向连通，使填充物在重力作用下填充至限位件与上压件3之间，从而改变填充物的填充程度，而当转动盘8可相对上模本体6转动至容纳腔道9与对应的竖向腔道5错开时，填充物的填充程度被保留下来，由此可以限制上压件3的上移极限。
35.如附图1中所示，转动盘8和安装座7之间有横向的定位螺栓14，通过定位螺栓14可以固定转动盘8和安装座7之间的相对位置，由于安装座7和上模本体6固定连接，因此也可以通过定位螺栓14来固定转动盘8和上模本体6的相对位置，以调节容纳腔道9与竖向腔道5相互对应或相互错开的状态。
36.一种实施例中，所述填充物为层叠的若干填充片10，所述填充片10的形状、所述竖向腔道5的截面形状以及所述容纳腔道9的截面形状一致，使填充片10可在在竖向腔道5和容纳腔道9内竖向位移。所述转动盘8与所述上模本体6紧密贴合，避免填充片10塞入转动盘8和上模本体6之间。另一种实施例中，填充物为填充颗粒，相应地，转动盘8与所述上模本体6紧密贴合，避免填充颗粒塞入转动盘8和上模本体6之间。填充片10的厚度或填充颗粒的粒径大小都与夹压件的调节精度相适应，如下压件4的调节精度为1mm，那么填充片10的厚度也为1mm。
37.所述竖向腔道5内设置有防止上压件3脱离的限位结构，如附图2所示，竖向腔道5的下腔口设有限位环15，上压件3为具有阶梯面的柱状体，且上压件3的下端为半圆球状，限位环15与上压件3的阶梯面配合，使上压件3不会在重力作用下从竖向腔道5内滑落。
38.所述下模具2的上端设置有插孔，所述下压件4活动插设在所述插孔内。下压件4也为具有阶梯面的柱状体，下压件4的上端为半圆球状，所述下压件4与所述插孔之间还设置有垫圈11，垫圈11位于阶梯面和插孔孔口之间，通过改变垫圈11的厚度可微调所述下压件4的高度。由于位于不同位置的每个下压件4的尺寸都是不同的，每更换一种螺旋叶片，都要对应加工不同尺寸的下压件4，这样会导致浪费。根据通用性的原则，以10mm为间隔生产若干个下压件4，其中缺失的尺寸通过不同厚度的垫圈11进行补偿，垫圈11的厚度分别是1mm，2mm，5mm，从而以最经济的方法组合出需要的下压件4尺寸。
39.一种变螺距螺旋叶片压制成型模具的调节方法，包括以下步骤：
40.s1：更换下模具2上的下压件4，通过插拔的方式拔出旧的下压件4，再换上新的下压件4，并根据所需尺寸添加对应的垫圈11；使若干下压件4的上端顶点所组成的空间点状阵列与螺旋叶片成品件21的螺旋曲面相对应；
41.s2：拧下所述定位螺栓14，使转动盘8可转动；然后转动所述转动盘8，使容纳腔道9与竖向腔道5竖向相对，再拧上定位螺栓14，使容纳腔道9和竖向腔道5维持相互对应的状态；此时填充物可在容纳腔道9与竖向腔道5之间活动；
42.s3：启动液压机，液压机带动上模具1朝下模具2移动，直至下压件4抵住一一对应的上压件3，从而调节上压件3在竖向腔道5内的位置；由于此时上压件3与下压件4相对，所以此时若干上压件3的下端顶点所组成的空间点状阵列也与螺旋叶片成品件21的螺旋曲面
相对应；
43.s4：拧下定位螺栓14，再次转动所述转动盘8，使容纳腔道9与竖向腔道5相互错开；一部分填充物随着转动盘8的转动而移动，另一部分填充物则被留在上压件3的顶端与转动盘8之间，转动盘8和填充物能够对上压件3的上移极限进行限制，此时再次拧上定位螺栓14，使容纳腔道9和竖向腔道5维持相互错开的状态，此时上压件3也完成了与螺旋叶片的螺旋曲面相适应的调整。
44.传统的模具调节方式需要工作人员分别对上模具1和下模具2上的夹压件进行调整，而采用本发明的模具调节方法，在调整完下压件4后，使上压件3与上压件3相抵并匹配，即可完成上压件3的调整，不需要工作人员重复调整两次，可以提高调整的工作效率，也不会出现上模具1和下模具2不匹配的情况。
45.螺旋叶片毛坯件16的形状如附图5所示，螺旋叶片毛坯件16的中部有内孔17，螺旋叶片毛坯件16上还设有定位孔18。所述下模具2上端中心设置有向上延伸的导柱19，导柱19与内孔17相配合，且导柱19与内孔17的形状适配，所述上模具1的底端中心设置有向下延伸的套筒20，套筒20与导柱19插接配合，以进行定位。
46.本发明的模具的工作过程如下：首先在钢板上切割出螺旋叶片毛坯件16如附图5所示，其外径和内孔17以及切角大小均根据螺旋叶片展开尺寸公式确定，在安装下压件4的最大同心圆上，确定最大高度尺寸的下压件4，该下压件4作为基准压柱，计算出该下压件4上端顶点与螺旋叶片毛坯件16接触所对应的点，并钻定位孔18。然后将螺旋叶片毛坯件16的内孔17套入导柱19上，起到中心定位的作用，同时将螺旋叶片毛坯件16上定位孔18与最大高度尺寸的下压件4的顶端对齐，起到周向定位的作用。然后启动液压机，上模具1下移，上压件3与螺旋叶片毛坯件16接触并下压，挤压在上压件3和下压件4之间的螺旋叶片毛坯件16产生塑性变形，最后变成螺旋叶片成品件21。
47.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：包括可相对夹压螺旋叶片的上模具(1)和下模具(2)，上模具(1)和下模具(2)的相对侧分别设有离散分布的若干夹压件，夹压件在对应模具上的高度可调；同一模具上若干夹压件的触压端点组成空间点状阵列，所述空间点状阵列对应拟合螺旋叶片的螺旋曲面。2.根据权利要求1所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：与上模具(1)对应的夹压件为上压件(3)，与下模具(2)对应的夹压件为下压件(4)；若干上压件(3)与若干下压件(4)一一竖向相对。3.根据权利要求2所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：所述下压件(4)可更换地设置在下模具(2)上；所述上模具(1)内设有竖向腔道(5)，上压件(3)活动设置在竖向腔道(5)内，且上压件(3)的下端伸出于竖向腔道(5)；竖向腔道(5)内还设有活动限制机构，活动限制机构可限制上压件(3)在竖向腔道(5)内的竖向位移。4.根据权利要求3所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：所述活动限制机构为夹紧机构，夹紧机构与上压件(3)夹持配合，通过夹紧上压件(3)，可固定上压件(3)下端伸出于竖向腔道(5)的长度。5.根据权利要求3所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：所述活动限制机构包括限位件，限位件与上压件(3)的顶端限位配合；限位件与上压件(3)的顶端之间有填充物，通过改变填充物的填充程度，可对应调节上压件(3)顶端的上移极限。6.根据权利要求5所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：所述上模具(1)包括上模本体(6)，上模本体(6)的上方连接有安装座(7)，所述限位件为设置在上模本体(6)和安装座(7)之间的转动盘(8)；所述竖向腔道(5)设置在上模本体(6)内；所述转动盘(8)内设有若干容纳腔道(9)，且容纳腔道(9)对应容纳所述填充物；若干容纳腔道(9)与若干竖向腔道(5)一一对应，所述转动盘(8)可相对上模本体(6)转动至容纳腔道(9)与对应的竖向腔道(5)竖向连通，使填充物在重力作用下填充至限位件与上压件(3)之间。7.根据权利要求6所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：所述填充物为层叠的若干填充片(10)，所述填充片(10)的形状、所述竖向腔道(5)的截面形状以及所述容纳腔道(9)的截面形状一致；所述转动盘(8)与所述上模本体(6)紧密贴合，避免填充片(10)塞入转动盘(8)和上模本体(6)之间。8.根据权利要求6所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：所述竖向腔道(5)内设置有防止上压件(3)脱离的限位结构。9.根据权利要求3所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具，其特征在于：所述下模具(2)的上端设置有插孔，所述下压件(4)活动插设在所述插孔内；所述下压件(4)与所述插孔之间还设置有垫圈(11)，通过改变垫圈(11)的厚度可微调所述下压件(4)的高度。10.根据权利要求6所述的一种变螺距螺旋叶片压制成型模具的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：更换下模具(2)上的下压件(4)，使若干下压件(4)的上端所组成的空间点状阵列与螺旋叶片的螺旋曲面相对应；s2：转动所述转动盘(8)，使容纳腔道(9)与竖向腔道(5)竖向相对，此时填充物可在容纳腔道(9)与竖向腔道(5)之间活动；s3：上模具(1)朝下模具(2)移动，直至下压件(4)抵住一一对应的上压件(3)，从而调节
上压件(3)在竖向腔道(5)内的位置，从而使若干上压件(3)的下端所组成的空间点状阵列也与螺旋叶片的螺旋曲面相对应；s4：再次转动所述转动盘(8)，使容纳腔道(9)与竖向腔道(5)错开；一部分填充物被留在上压件(3)的顶端与转动盘(8)之间，转动盘(8)和填充物能够对上压件(3)的上移极限进行限制。

技术总结
本发明公开了一种变螺距螺旋叶片压制成型模具及其调节方法，包括上模具和下模具，上模具和下模具的相对侧分别设有离散分布的若干夹压件，夹压件在对应模具上的高度可调；同一模具上若干夹压件的触压端点组成空间点状阵列，空间点状阵列对应拟合螺旋叶片的螺旋曲面；若干上压件与若干下压件一一竖向相对。所述下压件可更换地设置在下模具上；所述上模具内设有竖向腔道，上压件活动设置在竖向腔道内，且上压件的下端伸出于竖向腔道；竖向腔道内还设有活动限制机构，活动限制机构可限制上压件在竖向腔道内的竖向位移。本发明能够实现多个不同大小螺距的螺旋叶片由同一个模具加工，大大提高螺旋叶片加工的灵活性。大大提高螺旋叶片加工的灵活性。大大提高螺旋叶片加工的灵活性。


技术研发人员：李正峰 黄钟书 耿培化 王建柱
受保护的技术使用者：南通理工学院
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/16