CN101829698A - 一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的挤压成形工艺及模具 - Google Patents

一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的挤压成形工艺及模具 Download PDF

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周伯楚
郜建新
任凤章
贾淑果
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本发明属于有色金属材料挤压成形技术，涉及一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的精密挤压成形工艺，成形工艺有一序反挤压、二序正挤压两个步骤；一序反挤压利用一序反挤压凸模(6)与一序反挤压凹模配合并辅之以推件器(11)得到带连皮一序反挤压管坯(17)；利用正挤压凸模(14)、芯轴(13)构成的二序正挤压凸模和二序正挤压凹模(15)进行二序正挤压，其中二序正挤压凸模置入一序反挤压管坯(18)中，并向下移动对一序反挤压管坯(18)进行挤压，得到二序正挤压管坯(19)，完成二序正挤压过程。本发明工艺所生产的带凸缘薄壁长管形零件坯料，其内部质量、尺寸精度及材料的利用率得到大幅提高，同时也提高了生产效率并降低生产成本。

Description

一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的挤压成形工艺及模具
技术领域
本发明属于有色金属材料挤压成形技术，主要涉及的是一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的挤压成形工艺及模具。
背景技术
目前国内有色金属材质的带凸缘薄壁长管形零件加工时，零件坯料的来源有两种：铸造厚壁管坯和挤压厚壁管材。
采用铸造厚壁管加工零件的缺点是：由于存在气孔、疏松等缺陷，内部质量差；机加工使缺陷暴露，废品率较高；成品的材料利用率低，机加工工作量大；很难通过热处理使制件达到较高的强度。
挤压厚壁管材的应用虽然克服了铸管的大部分缺点，但也存在着机加工材料消耗大、材料利用率低、价格昂贵和订货困难等问题。
发明内容
本发明的目的即是通过提出一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的挤压成形工艺以及实现该工艺的模具，使可直接利用实心坯料通过挤压获得带凸缘薄壁长管形零件坯料，解决用铸造厚壁管坯加工带凸缘薄壁长管形零件所存在的问题，大幅降低零件后续机加工周期和成本。
本发明采取以下技术方案完成其发明任务：
一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的精密挤压成形工艺，该成形工艺有一序反挤压、二序正挤压两个步骤；在一序反挤压时，首先将加热后的实心毛坯放入一序反挤压凹模空腔下部、推件器的上端，一序反挤压凸模通过连接部分随油压机下降，进入一序反挤压凹模内挤压毛坯，毛坯金属沿着凸模与凹模之间的空腔向上流动，充满凸、凹模之间的空腔；一序反挤压凸模下移到距推件器上端一定距离时停止移动，一序反挤压凸模上移脱离凹模空腔，顶杆带动推件器顶出挤压后的带连皮的一序反挤压管坯，完成一序反挤压过程。将去除连皮的一序反挤压管坯加热后放入二序正挤压凹模空腔内，将正挤压凸模、芯轴构成的二序正挤压凸模放入二序正挤压凹模内并位于一序反挤压管坯的中心部位，油压机带动正挤压凸模、芯轴向下移动对一序反挤压管坯进行挤压，毛坯金属沿着芯轴的外壁与正挤压凸模之间的空腔向上流动，同时金属沿凹模的小孔径向下流动，使管坯壁减薄而长度增加；当凸缘达到一定厚度时挤压停止，二序正挤压凸模在油压机带动下上升与二序正挤压管坯分离后，顶杆向上运动将二序正挤压管坯顶出，使二序正挤压管坯与凹模分离，完成二序正挤压过程。
一种实现带凸缘薄壁长管形零件坯料精密挤压成形的模具，其主要由一序反挤压凸模、一序反挤压凹模、二序正挤压凸模、二序正挤压凹模组成：所述一序反挤压凸模为上部倒圆锥的实心轴，外径与挤压成型的挤压管坯的内径吻配，一序反挤压凸模通过其上端的锥形台与固定套的配合嵌于凸模固定板中，凸模固定板通过垫板、上模板与油压机活动横梁相联；一序反挤压凹模为预应力组合凹模的结构，其内腔为台阶式，台阶部分为锥面，嵌于预应力圈内并通过螺钉固定在下模座上；二序正挤压凸模为组合式结构，由正挤压凸模和芯轴组成，所述正挤压凸模为中空结构，其上端具有圆台，正挤压凸模的空腔内有一上下部直径不同的台阶通孔，下部的通孔直径稍大于上部通孔直径；所述的芯轴位于正挤压凸模的空腔内，其直径与上部通孔直径相吻合；正挤压凸模通过其上端圆形台阶嵌于凸模固定板的台阶圆孔内被固定并使凸模固定板通过垫板、上模板与油压机活动横梁相联；二序正挤压凹模为预应力组合凹模的结构，其内腔为台阶式，台阶部分为锥面，嵌于预应力圈内并通螺钉固定在下模座上。
本发明所提出的一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的挤压成形工艺具有如下优点：利用本发明方法所生产的带凸缘薄壁长管形零件坯料，其内部质量、尺寸精度及材料利用率得到大幅度提高，同时提高了生产效率并降低生产成本；大幅降低后续机加工工序的加工余量。
附图说明
图1为一序反挤模具装配结构示意图。
图2为二序正挤模具装配结构示意图。
图3为坯料加工流程图。
图中：1、上模板，2、上垫板，3、凸模固定板，4、一序反挤压凸模，5、预应力圈，6、一序反挤压凹模，7、垫环，8、模座，9、下垫板，10、下模座，11、推件器，12、顶杆，13、芯轴，14、正挤压凸模，15、二序正挤压凹模，16、实心毛坯，17、带连皮一序反挤压管坯，18、一序反挤压管坯，19、二序正挤压管坯。
具体实施方式
结合附图给出本发明的实施例：
如图1所示，所述一序反挤压凸模4为上部倒圆锥的实心轴，外径与挤压成型的一序挤压管坯的内径吻配，一序反挤压凸模4通过其上端的平底锥形台由固定套和凸模固定板3通过螺钉连接到上模板1并用销钉定位，凸模固定板3通过上垫板2、上模板1与油压机活动横梁相联；一序反挤压凹模6为预应力组合凹模的结构，其内腔为台阶式，台阶部分为锥面，以便于金属流动降低挤压力；一序反挤压凹模6嵌于预由应力圈5内，凹模孔上部直径与实心毛坯16吻配，组合凹模由螺钉固定在模座8上，并通过螺钉固定在下模座10上；推件器11位于凹模内孔下部，顶杆12位于推件器下端且穿过下垫板9、下模座10中部通孔。
如图2所示，二序正挤压凸模为组合式结构，由正挤压凸模14和芯轴13组成，所述正挤压凸模14为中空结构，其上端具有圆台，正挤压凸模的空腔内有一上下部直径不同的台阶通孔且下部的通孔直径稍大于上部通孔直径；所述芯轴13为上端具有圆台的通轴且位于正挤压凸模的空腔内，其直径与上部通孔直径相吻配；芯轴的下部伸出正挤压凸模，穿入垫环7；正挤压凸模14通过其上端圆形台阶嵌于凸模固定板的台阶圆孔内被固定并使凸模固定板3通过上垫板2、上模板1与油压机活动横梁相联；二序正挤压凹模15为预应力组合凹模的结构，其内腔为台阶式，台阶部分为锥面，并嵌于预由应力圈5内，组合凹模由螺钉固定在模座8上；模座8与下垫板9之间设置有垫环7；垫板9位于垫环7的下端，并通过螺钉固定在下模座10上；顶杆12位于芯轴13下端且穿过下垫板9、下模座10中部通孔。
一序反挤压凹模6、二序正挤压凹模15均采用预应力凹模结构，因为预应力圈5给予凹模很大的切向压缩应力而大大改善凹模受力时的应力分布，使凹模壁所受应力峰值显著降低，从而提高凹模的强度；一定尺寸的两层预应力组合的凹模强度是整体凹模的13倍；除此之外预应力组合凹模还能减小凹模尺寸提高热处理质量，凹模损坏后仅需更换内圈，预应力圈仍可使用；台阶部分采用锥面过渡有利于金属流动。一序反挤压凹模6、二序正挤压凹模15的区别是：尺寸不同，两序凹模的高度不同，由于二序为正挤压，挤压时金属向下流动凹模的高度可适当降低：锥面台阶的高度不同，正挤压凹模较反挤压凹模高，原因是正挤压工序中金属变形程度较大单位挤压力较大，增加台阶的高度使锥面延长以便金属流动降低挤压力提高模具的寿命；正挤压时管壁要减薄变长，为保证挤压件的形状要加导向段，因此正挤压凹模下端小孔的长度较反挤压凹模小。
一种带有凸缘薄壁长管形零件的精密挤压成形工艺，该工艺包括以下步骤：
首先将加热到700-800℃后并保温的实心圆柱形毛坯16放入一序反挤压凹模6空腔下部、推件器11的上端，随后上模板1随油压机活动横梁下降，带动上模板1、上垫板2、凸模固定板3及一序反挤压凸模4逐渐进入一序反挤压凹模6空腔后对毛坯挤压，毛坯金属沿着凸凹模之间的空腔向上流动，一序反挤压凸模4下移到距推件器11上端一定距离时停止移动，该距离有挤压工艺确定，完成一序反挤压后上模板1随油压机活动横梁上升，带动上模板1、上垫板2、凸模固定板3及一序反挤压凸模4上升，一序反挤压凸模4离开一序反挤压凹模6空腔后，顶出油缸顶起顶杆12并带动推件器11顶出一序反挤压挤压件17。
将已去除连皮的一序反挤压挤压管坯18再加热到700-800℃后保温，放入二序正挤压凹模15空腔中，随后上模板随油压机活动横梁下降，带动上模板1、上垫板2、凸模固定板3、芯轴13及正挤压凸模14向下移动，芯轴13对一序反挤压管坯18进行挤压，金属沿着芯轴13外壁与正挤压凸模之间的空腔向上流动，同时金属沿凹模15的小孔径向下流动，使管坯壁减薄而长度增加；当凸缘达到一定厚度时挤压停止，挤压完成后，二序正挤压凸模在油压机活动横梁带动下上升且与二序正挤压管坯19分离，顶杆12将二序挤压管坯19向上顶出，使其与二序正挤压凹模15分离。

Claims (2)

1.一种带凸缘薄壁长管形零件坯料的精密挤压成形工艺，其特征在于：所述的成形工艺有一序反挤压、二序正挤压两个步骤；在一序反挤压时，首先将加热后的实心毛坯(16)放入一序反挤压凹模(6)空腔下部、推件器(11)的上端，一序反挤压凸模(4)通过连接部分随油压机下降，进入一序凹模内挤压毛坯，毛坯金属沿着凸模与凹模之间的空腔向上流动，充满凸凹模之间的空腔；一序反挤压凸模(4)下移到距推件器(11)上端一定距离时停止移动，一序反挤压凸模(4)上移脱离一序凹模空腔，顶杆(12)带动推件器(11)顶出挤压后的带连皮一序反挤压管坯(17)，完成一序反挤压过程；将去除连皮的一序反挤压管坯(18)加热后放入二序正挤压凹模(15)空腔内，油压机带动正挤压凸模(14)、芯轴(13)向下移动对一序反挤压管坯(18)进行挤压，毛坯金属沿着芯轴的外壁与二序凸模之间的空腔向上流动，同时金属沿凹模15的小孔径向下流动，使管坯壁减薄而长度增加；当凸缘达到一定厚度时挤压停止，二序正挤压凸模在油压机带动下上升与二序正挤压管坯(19)分离后，顶杆(12)向上运动将二序正挤压管坯(19)顶出，使二序正挤压管坯(19)与二序凹模(15)分离，完成二序正挤压过程。
2.一种实现带凸缘薄壁长管形零件坯料精密挤压成形的模具，其主要由一序反挤压凸模(4)、一序反挤压凹模(6)、二序正挤压凸模、二序正挤压凹模(15)组成：所述一序反挤压凸模为(4)为上部倒圆锥的实心轴，外径与挤压成型的挤压管坯的内径吻配，一序反挤压凸模(4)通过其上端的锥形台与固定套的配合嵌于凸模固定板(3)中，凸模固定板通过上垫板(2)、上模板(1)与油压机活动横梁相联；一序反挤压凹模(6)为预应力组合凹模的结构，内腔为台阶式，台阶部分为锥面，嵌于预应力圈(5)内并通过螺钉固定在模座(8)上；二序正挤压凸模为组合式结构，由正挤压凸模(14)和芯轴(13)组成，所述正挤压凸模(14)为中空结构，其上端具有圆台，正挤压凸模的空腔内有一上下部直径不同的台阶通孔，下部的通孔直径稍大于上部通孔直径；所述的芯轴(13)位于正挤压凸模的空腔内，其直径与上部通孔直径相吻配；正挤压凸模(14)通过其上端圆形台阶嵌于凸模固定板的台阶圆孔内被固定并使凸模固定板(3)通过上垫板(2)、上模板(1)与油压机活动横梁相联；二序正挤压凹模(15)为预应力组合凹模的结构，其内腔为台阶式，台阶部分为锥面，嵌于预应力圈(5)内并通螺钉固定在模座(8)上。
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