CN103341515A - 一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，主要包括上模板、芯轴、分瓣凸模拉杆、分瓣凸模、拉簧、凸模滑动导轨、分瓣凸模滑动底板、托板、筒形凹模，芯轴头部呈锥形，芯轴轴向开有中心孔，分瓣凸模拉杆一端插置在中心孔中，另一端固定在分瓣凸模滑动底板上，至少两块以上的分瓣凸模围绕分瓣凸模拉杆对称布置，通过拉簧与分瓣凸模拉杆连接固定，通过凸模滑动导轨置于分瓣凸模滑动底板的径向滑槽中，分瓣凸模内侧设有与芯轴的锥形头部相适应的锲形斜面，外侧弧形壁面设有弧形挤压凸起，挤压凸起的弧长大于两两相邻的挤压凸起之间空位的距离。本发明利用芯轴的轴向运动，使各分瓣凸模产生径向运动，使金属产生径向流动，产生环向的筋。

Description

一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具

技术领域

本发明涉及金属材料塑性加工工艺及成形技术领域，特别涉及一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具。

背景技术

镁合金的密度只有1.7g/cm³(比重约为钢的四分之一)，是目前最轻的一种金属结构材料，另外，从工程应用的角度，由于镁合金具有很高的比强度和比刚度、优良的阻尼减震性能和电磁屏蔽性能，使其成为面向未来、环境友好的实用结构材料。

但是，镁合金的晶体结构为密排六方结构，滑移面少，室温条件下塑性变形困难，成为阻碍变形镁合金开发应用的主要原因。目前，镁合金的塑性变形都需要加热到再结晶温度以上。

旋压技术作为一种先进的塑性成形工艺，由于其具有容易实现产品轻量化、柔性化、高效、精密成形制造等特点，已广泛应用于汽车、航空、航天、军工等金属精密加工技术领域。目前，旋压工艺对于成形带内筋的零件应用广泛。但是成形的环筋的质量往往不能达到要求，筋往往充填不满。特别是对于塑性成形性能低的镁合金材料来说，很容易出现裂纹、波纹、堆积、断裂等的缺陷。目前存在的旋压工艺对于镁合金来说，适应性并不好。

发明内容

本发明的主要目的是针对大型带环筋类的镁合金壳体零件的成形，提出一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，目的在于有效克服大型镁合金壳体零件的环筋采用传统挤压成形工艺成形力大的缺点和易产生各种缺陷。

本发明所采用的一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，主要包括上模板、芯轴、分瓣凸模拉杆、分瓣凸模、拉簧、凸模滑动导轨、分瓣凸模滑动底板、托板、筒形凹模，所述的芯轴头部呈锥形，尾部固定在上模板上，芯轴轴向开有中心孔，所述的分瓣凸模拉杆一端插置在中心孔中，另一端固定在分瓣凸模滑动底板上，至少两块以上的分瓣凸模围绕分瓣凸模拉杆对称布置在分瓣凸模滑动底板上部，所述的芯轴、分瓣凸模拉杆、分瓣凸模、拉杆固定板、托板整体置于筒形凹模的型腔内，托板从下方顶住分瓣凸模滑动底板的下部，所述的分瓣凸模通过拉簧与分瓣凸模拉杆连接固定，分瓣凸模的底部设置有凸模滑动导轨，分瓣凸模滑动底板上以分瓣凸模拉杆为中心对应设有径向滑槽，所述的凸模滑动导轨置于分瓣凸模滑动底板的径向滑槽中，所述的分瓣凸模呈扇形柱体，分瓣凸模内侧设有与芯轴的锥形头部相适应的锲形斜面，分瓣凸模的外侧弧形壁面设有弧形挤压凸起，分瓣凸模的弧形挤压凸起的弧长大于两两相邻的分瓣凸模的弧形挤压凸起之间空位的距离。

所述的芯轴的尾部通过凸模固定板固定在上模板上。

所述的芯轴的中心孔呈上段直径大下段直径小的阶梯孔，分瓣凸模拉杆上端穿过下段中心孔与置于上段中心孔的拉杆固定板固定。

所述的拉簧通过拉簧固定板固定在分瓣凸模拉杆上。

所述的筒形凹模的型腔内装有筒形调节环，所述的芯轴、分瓣凸模拉杆、分瓣凸模、拉杆固定板、托板整体置于筒形调节环，筒形凹模的型腔侧壁四周上设置至少两个螺孔，调节螺杆螺接在螺孔中抵靠筒形调节环。

本成形凸模采用分瓣的方式，利用芯轴的轴向运动，根据斜楔加载的原理，使各分瓣模产生径向运动，进而使所接触的金属产生径向及轴向流动，产生环向的筋。当分瓣凸模加载到一定深度时，沿轴向收缩一定的深度，然后分瓣凸模旋转一定的角度，旋转到刚才没有挤压到的位置。采用上述方案后，本发明具有以下技术效果：工艺中，采用分瓣凸模径向挤压完成环筋的成形，可以大幅度减小成形时的挤压力，减小能耗。挤压变形过程中，壳体所成形的筋与壁部的应变相对均匀。同时，本发明所成形的环筋高度可达到50mm—100mm，所成形筋的质量稳定、可靠。产品成形后，分瓣凸模径向收缩，工件可以顺利地脱出，操作方便简单，生产效率高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的挤压模具的总装配图；

图2是本发明的挤压模具的总装配图A—A处剖视图；

图3是本发明的挤压成形后的环筋壳体零件图；

图4是本发明的挤压模具的分瓣凸模的剖视图；

图5是本发明的挤压模具的分瓣凸模的俯视图；

图6是本发明的挤压模具的分瓣凸模的仰视图；

图7是本发明的挤压模具的滑动导轨的剖视图；

图8是本发明的挤压模具的滑动导轨的左视图；

图9是本发明的挤压模具的滑动导轨的仰视图；

图10是本发明的环向筋成形过程流程示意图一；

图11是图10的环向筋成形后效果图；

图12是本发明的环向筋成形过程流程示意图二；

图13是本发明的环向筋成形过程流程示意图三；

图14是本发明的环向筋成形过程流程示意图四；

图15是本发明的环向筋成形过程流程示意图五。

具体实施方式

本发明通过具体实施例来具体说明。

如图1、图2所示，一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，主要包括上模板2、芯轴4、分瓣凸模拉杆6、拉杆固定板1、拉簧9、分瓣凸模7、凸模滑动导轨10、分瓣凸模滑动底板11、托板12、筒形凹模13，所述的芯轴4头部呈锥形，尾部通过凸模固定板5固定在上模板2上，芯轴4轴向开有中心孔41，所述的分瓣凸模拉杆6一端插置在中心孔41中，所述的芯轴4的中心孔41呈上段直径大下段直径小的阶梯孔，分瓣凸模拉杆6上端穿过中心孔41下段与置于中心孔41上段的拉杆固定板1固定，分瓣凸模拉杆6的下端固定在分瓣凸模滑动底板11上，至少两块以上的分瓣凸模7围绕分瓣凸模拉杆6为中心对称布置在分瓣凸模滑动底板11上部，所述的芯轴4、分瓣凸模拉杆6、分瓣凸模7、拉杆固定板1、托板12整体置于筒形凹模13的型腔内，托板12从下方顶住分瓣凸模滑动底板11的下部，所述的分瓣凸模7设有一盲孔79，拉簧9置于盲孔79，一端固定在盲孔79底部，另一端通过9拉簧固定板8固定在分瓣凸模拉杆6上，分瓣凸模7的底部通过螺栓和销钉固定有凸模滑动导轨10，分瓣凸模滑动底板11上以分瓣凸模拉杆6为中心对应设有径向滑槽(图未视出)，所述的凸模滑动导轨10置于分瓣凸模滑动底板11的径向滑槽中。

如图1、图2、图4、图5、图6所示，所述的分瓣凸模7呈扇形柱体，分瓣凸模7内侧设有与芯轴4的锥形头部相适应的锲形斜面72和与分瓣凸模拉杆6对应处设置有盲孔79，分瓣凸模的外侧弧形壁面设有弧形挤压凸起71，如图12所示，分瓣凸模7的弧形挤压凸起71的弧长大于两两相邻的分瓣凸模7的弧形挤压凸起之间空位78的距离。

如图1、图2所示，筒形凹模13的型腔内装有筒形调节环16，预加工空心坯料14置于调节环16内，所述的芯轴4、分瓣凸模拉杆6、分瓣凸模7、托板12整体置于预加工空心坯料14的内管中，筒形凹模13的型腔侧壁四周上设置至少两个螺孔(图未示出)，调节螺杆15螺接在螺孔中抵靠筒形调节环16，用于调校的调节环16的中心位置，从而保证预加工空心坯料14的内管的中心与分瓣凸模拉杆6中心一致，这样每个分瓣凸模7的挤压凸起71与空心坯料14的内管壁的距离相等，挤压成形的环筋整体均匀。

如图1、图7、图8、图9所示，凸模滑动导轨10的底部设有T型导轨101，分瓣凸模滑动底板11对应设有径向的T型滑槽(图未视出)，所述的凸模滑动导轨10的T型导轨101置于分瓣凸模滑动底板11的T型滑槽中。

本发明的一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形成形方法是：

(1)、如图1、图2所示，工作时，现将处理好的空心坯料14放入筒形凹模13，然后调节调节螺杆15，使调节环16压紧空心坯料14；

(2)、如图1、图2所示，芯轴4带着分瓣凸模7下降到一定的高度，分瓣凸模7置于空心坯料14的内管中，然后托板12由顶出缸顶出上升，托住分瓣凸模滑动底板11，然后芯轴4向下运动，利用锥面驱动分瓣凸模7在分瓣凸模滑动底板11上的滑槽中径向运动，如图10所示(以两块分瓣凸模7为示意)，两块分瓣凸模7的挤压凸起71分别挤压空心坯料14的内管壁面，挤压完一个道次后，如图11所示，空心坯料14的内壁面的形成两个与挤压凸起71对应的凹坑141，由于两块分瓣凸模7的挤压凸起71的之间存在一定的空位78，以及两块分瓣凸模7之间存在间隙，所以在挤压过程中空心坯料14的内壁未被挤压的部分可以向挤压凸起71的之间存的空位78做塑性流动形成径向隆起142(反挤流动起来的一部分金属)，这在一定程度上保证空心坯料14的内壁塑性变形比较均匀，同时减小芯轴4推压分瓣凸模7的作用力，芯轴4回程，然后分瓣凸模7在拉簧9的作用下在分瓣凸模滑动底板11的滑槽中自动归位；

(3)、当芯轴4再下到上述第2步挤压相同的高度后，托板12带动分瓣凸模滑动底板11、分瓣凸模7及分瓣凸模拉杆6在芯轴4的中心孔41中旋转一定角度，到达分瓣凸模7的挤压凸起71与径向隆起142对应的位置，然后再循环上面第2步的挤压动作，如图13、图12所示，空心坯料14的径向隆起142在分瓣凸模7的挤压下，径向隆起142已被压平与凹坑141的底面一致，分瓣凸模7继续挤压，原来的径向隆起142已被压出比凹坑141更深的凹坑1421(如图14所示)，挤压完毕后分瓣凸模7缩回从凹坑1421中退出，托板12再旋转一定的角度，再次对凹坑141进行挤压(如图15所示)，挤完一周的环形筋，达到加工的要求后，芯轴4同分瓣凸模拉杆6、分瓣凸模7、拉杆固定板1一起下降到下一个环形筋的位置，再重复上面的动作，最后形成合格的带环筋的壳体类零件3(如图3所示)。

本成形方法采用分瓣凸模7的方式，利用芯轴4的轴向运动，根据斜楔加载的原理，使各分瓣凸模7产生径向运动，进而使所接触的空心坯料14产生径向及轴向流动，产生环向的筋。当分瓣凸模7加载到一定深度时，沿轴向收缩一定的深度，然后分瓣凸模7旋转一定的角度，旋转到刚才没有挤压到的位置，然后挤压与上次相同的深度，由于在分瓣凸模7设计时径向挤压凸起71与两相邻的分瓣凸模7的挤压凸起71之间空位78的尺寸有相应的关系，所以的径向挤压所施加的材料在弧长范围内可以完全覆盖在环向范围内没有变形的金属。此次加载完后，在筒壁的整个环向已经全部完成一定深度的挤压。

另外，随分瓣凸模7的径向行进的深度增加，产生的空位78的尺寸也逐渐变大，本发明可以根据成形壳体类零件的直径大小来决定分瓣的数量，如图2所示，8块分瓣凸模7分瓣凸模7置于空心坯料14的内管中，在每次径向挤压时，每个分瓣凸模7在径向所施加的周向面积仅占整个环向的1/8，因此所需的径向载荷就可以大大降低，并且，分瓣凸模7结构可以有效防止在后续的挤压时金属流动失稳或产生折叠。

如图11所示，本图只画2块分瓣凸模7置于空心坯料14的内管中是为简化图面，以利于更好的说明本发明的或形方法原理，如图12所示，分瓣凸模7在A区的区间径向挤压一定深度后，退回，然后逆时针旋转至B区的区间范围内，径向挤压一定深度。以此类推，分瓣凸模7由C区逆时针旋转。

Claims (5)

1.一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，其特征在于：主要包括上模板、芯轴、分瓣凸模拉杆、分瓣凸模、拉簧、凸模滑动导轨、分瓣凸模滑动底板、托板、筒形凹模，所述的芯轴头部呈锥形，尾部固定在上模板上，芯轴轴向开有中心孔，所述的分瓣凸模拉杆一端插置在中心孔中，另一端固定在分瓣凸模滑动底板上，至少两块以上的分瓣凸模围绕分瓣凸模拉杆对称布置在分瓣凸模滑动底板上部，所述的芯轴、分瓣凸模拉杆、分瓣凸模、拉杆固定板、托板整体置于筒形凹模的型腔内，托板从下方顶住分瓣凸模滑动底板的下部，所述的分瓣凸模通过拉簧与分瓣凸模拉杆连接固定，分瓣凸模的底部设置有凸模滑动导轨，分瓣凸模滑动底板上以分瓣凸模拉杆为中心对应设有径向滑槽，所述的凸模滑动导轨置于分瓣凸模滑动底板的径向滑槽中，所述的分瓣凸模呈扇形柱体，分瓣凸模内侧设有与芯轴的锥形头部相适应的锲形斜面，分瓣凸模的外侧弧形壁面设有弧形挤压凸起，分瓣凸模的弧形挤压凸起的弧长大于两两相邻的分瓣凸模的弧形挤压凸起之间空位的距离。

2.如权利要求1所述的一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，其特征在于：所述的芯轴的尾部通过凸模固定板固定在上模板上。

3.如权利要求1所述的一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，其特征在于：所述的芯轴的中心孔呈上段直径大下段直径小的阶梯孔，分瓣凸模拉杆上端穿过下段中心孔与置于上段中心孔的拉杆固定板固定。

4.如权利要求1所述的一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，其特征在于：所述的拉簧通过拉簧固定板固定在分瓣凸模拉杆上。

5.如权利要求1所述的一种镁合金壳体类零件环筋的挤压成形模具，其特征在于：所述的筒形凹模的型腔内装有筒形调节环，所述的芯轴、分瓣凸模拉杆、分瓣凸模、拉杆固定板、托板整体置于筒形调节环，筒形凹模的型腔侧壁四周上设置至少两个螺孔，调节螺杆螺接在螺孔中抵靠筒形调节环。

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