CN102615132B - 一种任意空间角度翻挤内形模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种任意空间角度翻挤内形模具，包括挤压内凸的若干凸模；挤压内凸的若干合页凹模；合页凹模的合页与凹模成型为一体，合页凹模可绕销(10)旋转，方便凹模与毛坯(2)脱离；大梁(7)沿毛坯轴线贯穿整个毛坯，承受凸模下挤压力，大梁(7)支撑在支架(1)上，与支架(1)各自独立，能够在支架(1)上独立沿轴线旋转，改变角度，达到改变挤压内凸方位，大梁(7)受力面与合页凹模底面贴合，合页凹模、前压环(5)、后压环(3)、大梁(7)相对固定。可以拆装、一次加热、挤压多个数量多角度内凸的模具装置，使压机加载方向与内凸方向一致，避免成形时受力不均，达到内凸容易成形，模具受力减小，提高模具寿命，批量生产的目的。

Description

一种任意空间角度翻挤内形模具

技术领域

本发明属于金属挤压成形技术，尤其涉及的是一种任意空间角度翻挤内形模具装置。具体地说是在筒体内侧壁有各种形状的凸起，这些凸起可以是实体也可以是侧壁翻边形式，这些凸起的方向不是在侧壁位置的法线方向，而是任意空间角度，本发明就是在通用挤压设备上，利用设备滑块的单向垂直运动形式把筒体内壁成形出一定高度、一定空间角度凸起的特殊模具结构和成形方法。

背景技术

对于封闭式形腔，在腔壁上有很多异形管形凸起，方的、圆的或各种非规则形状的管形凸起，这些突起方向都是向内，这些管型凸起类似与冲压中的翻边，但管形凸起翻遍系数远远小于冲压翻边规定的极限翻边系数0.8，最小达到0.1，趋近于0，也就是说高径比达到0.5以上；在成形这些管形突起如果使用普通模具结构，在形腔内部的翻边凹模与毛坯凸起会镶嵌在一起，而凹模能够脱模方向与上述方向交叉或垂直，镶嵌方向就像门的插销一样阻碍凹模从毛坯上分离，本发明就是提供一种封闭形腔内凸挤压脱模结构和小翻边系数挤压方法。

图1为筒形件侧壁带有内凸形状的管形，这个管形类似冲压工艺中的内孔翻边，但冲压中内孔翻边各处壁厚相等，但是本发明的内翻边壁厚不等，见图2剖视图；内翻边横截面形状有方形、圆形、异形，图1示意是圆形；

内翻边凸起高度大小不同，凸起高度大，见图2，材料流动剧烈，变形程度大，挤压过程中管壁易撑裂，挤压难度增加；在通用钣金冲压技术中，对翻边有严格的翻边极限系数限制，一般翻边系数0.8，小于0.8就会开裂，而且壁厚相同，钣金属于二维应变；而对于本发明极限翻遍系数可以达到0.1，高径比1，翻边部位变壁厚都是冲压工艺无法解决的。在挤压成形这样的管形内翻边后，凹模模口就嵌在管形翻孔根部，毛坯的内翻边材料会与凹模孔镶嵌在一起，凹模不能按照通行的脱模方向从水平方向向左退出，这样就需要有一种方法既要符合挤压成形规律使内翻边与凹模模口嵌在一起，又必须使凹模与毛坯材料从镶嵌处分开，把凹模取出来，同时凹模退出前后轨迹可控，保证定位尺寸精度，便于批量成形内凸。

对于筒形件挤压，可以采用通用反挤压方法完成，但是有些筒形件内壁带有实心、空心内凸，这些内凸高度不同，尺寸大小不同，形状不同，由于出现这些内凸，力的加载方向不同，难以与筒体反挤压同时成形。

筒体内壁的内凸轴向与筒体本身主轴方向呈任意空间角度，而通用压力机滑块方向是垂直向下，单向，应力方向要与内凸方向一致，压力机不变，增大了在普通压力机挤压内凸难度。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的不足提供一种任意空间角度翻挤内形模具。

为实现上述目的本发明的技术方案是：

一种任意空间角度翻挤内形模具，包括挤压内凸的若干凸模；挤压内凸的若干合页凹模；合页凹模的合页与凹模成型为一体，合页凹模可绕销(10)旋转，方便凹模与毛坯(2)脱离；大梁(7)沿毛坯轴线贯穿整个毛坯，承受凸模下挤压力，大梁(7)支撑在支架(1)上，与支架(1)各自独立，能够在支架(1)上独立沿轴线旋转，改变角度，达到改变挤压内凸方位，大梁(7)受力面与合页凹模底面贴合，合页凹模、前压环(5)、后压环(3)、大梁(7)相对固定；还包括斜板(8)，斜板(8)的角度与内凸空间角度相等，斜板(8)用于将内凸凹模的轴向改变成与压机滑块运动方向相同；前压环(5)与后压环(3)用于把凹模与毛坯(2)的位置相对固定，前压环(5)通过销(10)与合页凹模联接，后压环沿大梁(7)轴线控制毛坯自由度；大梁(7)上设置有大梁键槽(12)，在凹模底面设置有与大梁键槽(12)配合的键(13)。

所述的任意空间角度翻挤内形模具，所述凸模的形状、尺寸根据产品内凸具体尺寸而定，横截面形状可以是圆形、方形、圆锥形、方锥形、不规则形状；对于需要多道次挤压的内凸形状，凸模要相应有多道次凸模形状。

所述的任意空间角度翻挤内形模具，所述凹模形状要与产品内壁形状尺寸一致、吻合。

所述的任意空间角度翻挤内形模具，所述凸模采用螺纹与压机连接，便于快换。

采用本发明，压力机不需改变，采用现有普通单向单点压力机，设计一种模具开发一种方法克服上述空间角度内凸难以挤压成型的不足，提供一种可以拆装、一次加热、挤压多个数量多角度内凸的模具装置和方法，使压机加载方向与内凸方向一致，避免成形时受力不均，达到内凸容易成形，模具受力减小，提高模具寿命，批量生产的目的。

附图说明

图1为筒形毛坯，其形状为侧壁带有内凸形状的管形；

图2为图1的剖面图；

图3为本发明任意空间角度翻挤内形模具装置结构示意图；

图4为本发明任意空间角度翻挤内形模具装置结构示意图；

图5为毛坯翻边位置预制导正孔；

图6为锥形凸模扩锥；

图7为变薄引伸凸模初始位置；

图8为变薄引伸终了位置；.

图9为脱模过程示意图；

1、支架；2、毛坯；3、后压环；4、第一凸模；5、前压环；6、第一合页凹模；7、大梁；8、斜板；9、第二合页凹模；10、销；11、第二凸模；12、大梁键槽；13、凹模键。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1模具结构及装配

本发明的任意空间角度翻挤内形模具装置结构见图3，包括挤压内凸的第一凸模4和第二凸模11(凸模形状尺寸根据产品内凸具体尺寸而定，横截面形状可以是圆形、方形、圆锥形、方锥形、各种不规则形状都可以；对于需要多道次挤压的内凸形状，凸模要相应有多道次凸模形状)；挤压内凸的第一合页凹模6、第二合页凹模9(凹模形状要与产品内壁形状尺寸一致、吻合，每一个凹模外形尺寸保证自身工作受力安全即可，方的、圆的形状都行)；第一合页凹模6、第二合页凹模9的合页与凹模成型为一体，第一合页凹模6、第二合页凹模9可绕销10旋转，方便凹模与毛坯2脱离；大梁7是沿毛坯轴线贯穿整个毛坯，承受凸模下挤压力，要有较高强度，大梁7支撑在支架1上，与支架1各自独立，能够在支架1上独立沿轴线旋转，改变角度，达到改变挤压内凸方位，大梁7受力面与凹模底面贴合，这样第一合页凹模6、第二合页凹模9、前压环5、后压环3、大梁7相对固定成一体(大梁7依靠支架1上面的螺钉紧固，形成相互位置固定的整体装配，它们依靠自身的基准面定位毛坯)，能操作旋转；还包括斜板8，斜板8的角度与内凸空间角度相等，斜板8可以将内凸凹模轴向改变成与压机滑块运动方向相同，这样不论内凸向筒体内任何方向伸展，增加斜板8就可以把内凸方向垫垂直，使凸模垂直向下的压力方向与内凸凹模轴向吻合，凸模水平方向受力平衡，避免失稳；第一凸模4和第二凸模11采用螺纹与压机连接，便于快换；前压环5与后压环3用于把凹模与毛坯2的位置相对固定，前压环5通过销10与合页凹模联接，后压环沿大梁7轴线控制毛坯自由度；见图4所示，模具整体被斜板8垫起倾斜后，大梁7与凹模接触面也要倾斜，在垂直向下力作用下导致凹模与大梁7相对位置滑动，增加键的连接方式，在大梁7上加工大梁键槽12，在凹模底面加工出键13，保证大梁7与凹模相对位置不变。

模具装配过程如下：

步骤1：毛坯2与合页凹模(毛坯2上面有几个内凸相应的要设计几个相应尺寸的合页凹模，页可以将几个孔加工在一个合页凹模上)装配，旋转凹模进入毛坯，用前压环5、后压环3将毛坯2定位，旋转毛坯2使预钻孔直径线或称中心线与模具刻度线(模具刻度线在前压环5上，每个孔都有中心线，有几个孔就在前压环5相应位置设置几个模具刻度线)对齐，这样毛坯2与合页凹模自由度全部控制。

步骤2：穿入大梁7，保证大梁7两端露出长度相等，大梁键槽12插入键13(凹模键本实施例中只有一个，可以根据需要设置多个)，保证斜向挤压时凸模失稳和凹模滑移情况发生。

步骤3：大梁7放入支架1，螺钉从支架1上的顶丝孔旋入，紧定住大梁7，保证大梁7与支架1之间连接牢固。

步骤4：安装空间角度斜板8，根据毛坯内凸的空间角度，必须把内凸轴向垫起，使轴向与垂直向下方向即压机加载方向一致，空间角度变化，斜板尺寸就要变化，就要更换斜板，斜板零件视图见图8。

步骤5：安装与凹模对应的凸模，本实施例中包括第一凸模4和第二凸模11，压机滑块固定有接头，把第一凸模4或第二凸模11旋入接头就完成了凸模与滑块的联接，固定。

步骤6：内凸压制，压机滑块带动第一凸模4下行，控制行程，控制压力，控制第一凸模4进入凹模深度，就完成了毛坯带有空间角度孔的挤压。

步骤7：若需压制第二个孔(本实施例有两个孔)，把大梁7旋转一定角度，毛坯的孔的轴线竖直朝上垂直于工作台面，轴线与滑块运动方向一致，更换第二凸模11，就可以压制该孔，根据该孔的空间角度要求可以更换斜板或不用斜板，本实施例不用斜板。

步骤8：空间角度内凸压制完成后，按照以上步骤反向把毛坯与模具分离，一件筒形件所有内凸挤压完成，更换第二件、第三件进行批量化生产。

本发明可以完成各种内凸形状压制，精度高，成形强度高；大梁可以旋转，一次加热可以完成不同位置内凸；增加的斜板可以完成各种空间角度内凸；通用性强，支架与大梁安装灵活，分体；局部凹模较小，压制后旋转脱模方便。

实施例2

本实施例采用实施例提供的模具，进一步提供一种在批量生产条件下，毛坯管形内凸挤压成型方法，解决工程上急需的难以成形的变壁厚、凸起高度大、翻边系数小的内翻边管形凸起成型困难、且挤压成形管型凸起后，毛坯与凹模难以分离的问题。步骤如下：

(1)加热毛坯与模具——预制导正孔21——锥形凸模扩锥——变薄挤压引伸

加热毛坯与模具，保证毛坯与模具在挤压变形过程中等温，比如对LC4铝合金来说，温度在430-470℃，镁合金在300℃-380℃，此时毛坯材料塑性高，能达到延伸率50％。

预制导正孔21(φ10)，见图5，在翻边轴心位置预钻孔以便下一步扩锥凸模与轴心位置找正，保证扩锥位置尺寸精确，预制导正孔21不能大于φ10，过大，用于变薄引伸的材料体积不够，过小无法起到导引作用，凸模受力不平衡，打滑、歪斜发生。

锥形凸模扩锥，压机固定锥形凸模，下行，等温扩预制导正孔21，挤压成锥口，见图6。

(3)变薄挤压引伸，见图7，根据变薄系数，在凸模工作位置增加双环22，挤压过程中，直径小的变薄、扩口一次锥孔，凸模继续下行，直径大一些的上边位置的环变薄扩口二次使一次变薄再次变薄，见图8终了位置，总之，一次引伸，两次变薄，最终，口部成形为图2中内翻边壁厚不等的内凸管形翻边形状。

脱模方法见图9，a：挤压内凸成形后凹模初始位置；b：凹模与合页沿销旋转离开内凸；c：凹模完全旋转出工件内腔；

挤压完成内凸后，敲击合页凹模的合页部位，使凹模顺时针旋转与内凸分离，继续撬动合页凹模，合页凹模从工件内部完全出来，夹钳把毛坯与前固定环、后固定环分离，继续安装下一个毛坯进行挤压内凸，进行批量生产。

本发明的变壁厚内翻边方法，可以广泛用于所有工件内凸与成形模具内嵌难以脱模的情况，在现有设备不变的条件下进行批量生产带内凸的挤压件。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种任意空间角度翻挤内形模具，其特征在于，包括挤压内凸的若干凸模；挤压内凸的若干合页凹模；合页凹模的合页与凹模成型为一体，合页凹模可绕销(10)旋转，方便凹模与毛坯(2)脱离；大梁(7)沿毛坯轴线贯穿整个毛坯，承受凸模下挤压力，大梁(7)支撑在支架(1)上，与支架(1)各自独立，能够在支架(1)上独立沿轴线旋转，改变角度，达到改变挤压内凸方位，大梁(7)受力面与合页凹模底面贴合，合页凹模、前压环(5)、后压环(3)、大梁(7)相对固定；还包括斜板(8)，斜板(8)的角度与内凸空间角度相等，斜板(8)用于将内凸凹模的轴向改变成与压机滑块运动方向相同；前压环(5)与后压环(3)用于把凹模与毛坯(2)的位置相对固定，前压环(5)通过销(10)与合页凹模联接，后压环沿大梁(7)轴线控制毛坯自由度；大梁(7)上设置有大梁键槽(12)，在凹模底面设置有与大梁键槽(12)配合的键(13)。

2.根据权利要求1所述的任意空间角度翻挤内形模具，其特征在于，所述凸模的形状、尺寸根据产品内凸具体尺寸而定，横截面形状是圆形、方形或不规则形状；对于需要多道次挤压的内凸形状，凸模要相应有多道次凸模形状。

3.根据权利要求1所述的任意空间角度翻挤内形模具，其特征在于，所述凹模形状要与产品内壁形状尺寸一致、吻合。

4.根据权利要求1所述的任意空间角度翻挤内形模具，其特征在于，所述凸模采用螺纹与压机连接，便于快换。

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