CN103521668B - 一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法，包括下料、均匀化热处理、预成形、局部成形前加热、局部成形、终成形前加热、终成形，所述的局部成形，仅在初始阶段局部成形工件和局部成形凸模紧密接触，而在挤压终了阶段，工件和凸模则不完全接触，而是沿局部成形凸模的倒锥形反向向上自由流动；所述的终成形，首先终成形凸模的平面区域与终成形工件的异形六边顶端接触，使部分金属向下滑移流动，待部分金属充满平面区域完成后，金属才会完全接触终成形凸模，在金属向下滑移流动还会受到扇形阻力凹腔一定限制，流动阻力增大，流动速度降低，保证在终成形过程中此处金属处于相对静止状态，不随终成形凸模的下行而发生移动失稳。

Description

一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法

技术领域

本发明属于金属材料塑性精密成形加工技术，具体说属于轻合金精密成形领域，特别涉及采用预成形模具、局部加载模具、终成形模具实现高强复杂铝合金异形外六边座钣的精确挤压成形。

背景技术

复杂高强铝合金异形外六边座钣类零件广泛应用于航空航天、装备制造领域，是装备中缓冲瞬间大冲击力的重要部分及主要承载构件。该构件结构形状复杂，外形呈非对称形状，内、外部均有高的加强筋，内部为V形高筋高宽比≥3，截面形状复杂，壁厚差较大。采用普通整体挤压成形模具，为整体一次挤压加载成形，加工设备成形压力、载荷较大，加工设备损耗和模具磨损均较大；同时在V形高筋处，容易折叠缺陷；材料利用率较低，不利于产品的批量化生产。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，本发明提出了一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法，该方法通过分步重合技术实现成形压力小，V形高筋形成质量高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法，主要工艺包括下料——均匀化热处理——预成形——局部成形前加热——局部成形——终成形前加热——终成形，具体步骤如下：

(1)工序一：下料，在带锯机上下料，毛坯为锻造铝合金圆柱棒料；

(2)工序二：均匀化热处理；

(3)工序三：预成形，首先将加热好的铝合金圆柱棒料放入预成形模具的预成形凹模中，在压力机滑块下行加载过程中，预成形凸模、预成形凹模将铝合金圆柱棒料挤压成预成形工件，预成形工件的厚度H大于实际的最终产品铝合金异形外六边座钣的厚度，预成形工件的圆弧边的半径R小于实际的最终产品铝合金异形外六边座钣的圆弧边半径；

(4)工序四：局部成形前加热，预成形工件加热，局部加载模具预热；

(5)工序五：局部成形，将加热好的预成形工件放入预热好的局部加载模具中，在压力机滑块下行成形过程中，局部成形凸模、局部成形凹模将预成形工件挤压成局部成形工件，在成形过程中，仅在初始阶段预成形工件和局部成形凸模紧密接触，而在挤压终了阶段，工件和凸模则不完全接触，而是沿局部成形凸模的倒锥形反向向上自由流动，即同时出现V形局部成形高筋处金属向局部成形凸模的V形高筋预成形腔的方向和金属自由流动区两个方向流动；

(6)工序六：终成形前加热，局部成形工件加热，终成形模具预热；

(7)工序七：终成形，将加热好的局部成形工件放入终成形模具中，终成形模具包括终成形凸模、终成形凹模，终成形凸模的中心为终成形圆锥凸面，终成形凸模的三条直边向上形成三条V形终成形凸脊，V形终成形凸脊与终成形圆锥凸面之间相切连接形成平滑过渡，位于两两相邻V形终成形凸脊之间的终成形圆锥凸面从顶部到底部形成逐渐变大的喇叭口型引流终成形凸起扇面，两两相邻V形终成形凸脊之间的喇叭口型引流终成形凸起扇面上再设有一扇形阻力凹腔，在终成形圆锥凸面上形成三个扇形阻力凹腔，扇形阻力凹腔在终成形圆锥凸面上沿顶部向底部逐渐增大，与金属流动方向相反，在压力机滑块下行加载过程中，终成形凸模、终成形凹模将局部成形工件挤压成终成形工件，在成形过程中，与上述的(5)局部成形初始阶段不同，而是首先终成形凸模的平面区域与局部成形工件的异形六边顶端接触，使部分金属向下滑移流动，待部分金属充满平面区域完成后，金属才会完全接触终成形凸模，另外，在金属向下滑移流动还会受到扇形阻力凹腔一定限制，使此处金属的流动阻力增大，降低其流动速度，保证在终成形过程中此处金属处于相对静止状态，不随终成形凸模的下行而发生移动失稳。

本成形方法与现有技术相比：

1、控制工件和模具分别在不同区域、不同时间重合。如局部成形工序中，开始阶段预成形工件与局部成形凸模完全接触，在成形后期局部成形凸模和预成形工件则不完全接触，而是靠预成形凸模倒锥形反向自由流动；在终成形工序中，开始阶段终成形工件的顶部首先与终成形凸模平面接触，而在后期终成形凸模才逐渐完全与终成形工件全部重合。此连续均匀过渡设计在成形过程中保证了金属材料的均匀流动，使工件内部复杂型腔得以充填完整。

2、设计预成形工件外形尺寸为直边加圆弧的异形外六边形，其中圆弧半径R及直边长度L小于产品最终尺寸，而毛坯高度H高于传统整体加载工艺。传统整体加载成形时半径R处金属流动速度矢量较大，致使成形过程中，此处金属会首先充满模具型腔而导致成形载荷剧烈增大，而此时型腔其余部分确还没有充满，产生缺陷。圆弧半径R优化为可以使增加此处金属在成形过程中流动距离，增加成形阻力，使其与金属其它部分同时充填模具型腔，降低了成形压力，去除了整体加载成形的充不满缺陷。

3、终成形设计V形高筋反向完整充填方法，利用预成形工件高度H与半径R的配合，设计控制金属流向技术，使得内部V形高筋高宽比≥3充填方式向上方及两侧充填，去除了V形高筋在普通整体加载中的折叠缺陷。

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是本发明的高强复杂铝合金异形外六边座钣预成形模具装配图；

图2是高强复杂铝合金异形外六边座钣局部加载模具装配图；

图3是内异六边形导正圈立体图；

图4是凸模喇叭口型引流槽主视图；

图4-1是凸模喇叭口型引流槽立体图；

图5是凹模三幅式限流型腔主视图；

图5-1是凹模三幅式限流型腔立体图；

图6是三幅式快换顶块立体图；

图7是高强复杂铝合金异形外六边座钣终成形模具装配图；

图8是终成形凸模扇形阻力凹腔主视图；

图8-1是终成形凸模扇形阻力凹腔立体图；

图9是毛坯主视图；

图10是预成形工件主视图；

图10-1是预成形工件俯视图；

图11是局部成形工件主视图；

图11-1是局部成形工件剖视图；

图12是局部成形过程初始阶段示意图；

图12-1是局部成形过程终了阶段示意图；

图13是终成形工件主视图；

图13-1是终成形工件剖视图；

图14是终成形过程初始阶段示意图；

图14-1是终成形过程终了阶段示意图；

图15是高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压预成形模具1，包括预成形上模板101、预成形上垫板102、螺钉103、预成形凸模104、预成形凹模105、预成形下垫板106、预成形工件107、预成形顶杆108、预成形下模板109、螺钉110，所述的预成形上模板101和压力机的上滑块相连(未示出，行业中普遍连接结构)，所述的预成形凸模104通过螺钉103装于预成形上模板101和预成形上垫板102的下面，所述的预成形凹模105通过螺钉110和装于预成形下模板109和预成形下垫板106的上面，在预成形下模板109的中部开有通孔1081，通孔1081内装设有预成形顶杆108，预成形顶杆108在通孔1081中上下来回移动，对应在预成形凹模105内伸缩，用于将预成形工件107从在预成形凹模105中顶出。

如图10、图10-1所示，预成形工件107采用铝合金材料，为直边加圆弧的异形外六边，相邻两边分别为一直边与一圆弧边，如图1所示，所述的预成形凸模104、预成形凹模105亦对应成直边加圆弧的异形外六边形，预成形凸模104与预成形凹模105大小相适应。

如图2所示，一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压局部加载模具2，包括局部成形凹模201、局部成形上模板202、局部成形上垫板203、螺钉204、局部成形凸模205、局部成形导正圈206、局部成形预块207、局部成形工件208、局部成形顶杆209、局部成形下垫板210、螺钉211、局部成形下模板212，所述的局部成形凸模205通过螺钉204装于局部成形上模板202和局部成形上垫板203的下面，所述的局部成形凹模201通过螺钉211装于局部成形下模板212和局部成形下垫板210的上面。

如图4、图4-1、图11、图11-1所示，所述的局部成形凸模205亦成直边加圆弧的异形外六边，与局部成形工件208轮廓对应，局部成形凸模205的中心呈圆锥凸面2052，如碗的外表面，局部成形凸模205的三条直边2056向上形成三条V形凸脊2053，V形凸脊2053与圆锥凸面2052相切之间连接形成平滑过渡，位于两两相邻V形凸脊2053之间的圆锥凸面2052从顶部到底部形成逐渐变大的喇叭口型引流凸起扇面，喇叭口型引流凸起扇面的底部延伸到弧形边2055的边沿，每条V形凸脊2053上设有一V形高筋预成形腔2054，V形高筋预成形腔2054的方向与局部成形凸模205的直边2056平行。

如图4、图4-1所示，圆锥凸面2052的顶部2051设计为平面，三条V形凸脊2053仅与圆锥凸面2052的锥面连接，三条V形凸脊2053没有直接相汇连接，这样更有利于局部成形工件208的塑性流动。

如图2、图4、图4-1、图5、图5-1所示，所述的局部成形凹模201对应局部成形凸模205的圆锥凸面2052和V形凸脊2053分别形成圆锥凹腔2012和V型沟槽2013，圆锥凹腔2012和V型沟槽2013之间形成从底部2011到口部2010形成逐渐变大的喇叭口型引流凹形扇面，与圆锥凸面2052的喇叭口型引流凸起扇面相对应，局部成形凹模201的口部2010亦对应形成异形外六边，与局部成形工件208的轮廓形状对应，局部成形凹模201的口部2010尺寸大于局部成形凸模205，在口部2010与预成形凸模205之间形成金属自由流动区20。

如图5、图5-1所示，V型沟槽2013的底部2011还形成三幅式限流槽2017，如图6所示，局部成形顶块207亦对应形成三辐条，如图2所示，局部成形顶块207置于三幅式限流槽2017内，局部成形顶块207下螺接局部成形顶杆209，局部成形顶杆209设置在局部成形下垫板210和局部成形下模板212共同形成的通孔200中，局部成形顶杆209在通孔200中上下活动，完成将局部成形工件208从局部成形凹模201中顶出。

如图3所示，局部成形导正圈206固定在局部成形凹模201的上方，该导正圈设计为异形六边形通腔2061，其中3条直边2062，3条圆弧边2063，相邻两边为一直边2062和圆弧边2063连接，并带圆角过渡，在局部成形工序中，通过3条圆弧边2063引导预成形工件107自动进入局部成形凹模201中，同时3条直边2062使预成形工件107与局部成形凹模201的中心重合，不需人工找正，实现预成形工件107与模具的自动化定位，定位精度可达±0.1mm。

预成形工件107挤压完成后，将加热好的预成形工件107通过局部成形导正圈206放入预热好的局部加载模具2中，在压力机滑块下行加载过程中，局部成形凸模205、局部成形凹模201将预成形工件107挤压成局部成形工件208，而后局部成形顶杆209通过局部成形顶块207将局部成形工件208顶出。

如图4、图4-1所示：局部成形凸模205在材料流动剧烈处设计了喇叭口型引流凸起扇面，在局部成形过程中，由于喇叭口的大头一端与金属的流动方向一致，通过喇叭口型引流凸起扇面使金属通过此处时受到的约束逐渐减少，自由度逐渐增大，同时在此处为圆锥凸面设计，使得充填阻力降低，加快了金属的流动速度，提高变形均匀性，使此处局部金属快速流动而降低成形载荷并避免产生穿流，涡流及折叠等缺陷。

如图5、图5-1所示，局部成形凹模201底部设计三幅式限流槽2017，在局部成形过程中，三幅式限流槽2017加大了流动阻力，使局部挤压力增大，起到了限制金属流入得作用，从而保证金属充满凸模型腔，同时增加脱模力，以局部成形工件208在脱模时留在局部成形凹模201而不跟随局部成形凸模205上行，利于从局部成形凹模201取出工件，从而实现连续不间断生产，提高生产率。

如图6所示，局部成形顶块207设计为三幅并且可快速更换式结构，在顶块中心钻有螺孔2071，此螺孔2071可与局部成形顶杆209用螺钉相连接，如在生产过程中顶块损坏，可快速自由更换，利于连续不间断生产，提高生产率。

如图7所示，一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压终成形模具3，包括销钉310、终成形上模板302，终成形上垫板303、螺钉304、终成形凸模305、终成形导正圈306、终成形凹模301、终成形顶块307、终成形工件308、终成形顶杆309、终成形下垫板311、螺钉312、终成形下模板313，终成形凸模305通过螺钉304和销钉310装于终成形上模板302和终成形上垫板303的下面，终成形凹模301通过螺钉312和装于终成形下模板313和终成形下垫板311的上面。

如图8、图8-1、图13、图13-1所示，所述的终成形凸模305亦成直边加圆弧的异形外六边，与终成形工件308轮廓对应，终成形凸模305的中心为终成形圆锥凸面3052，如碗的外表面，终成形凸模305的三条直边3056向上形成三条V形终成形凸脊3053，V形终成形凸脊3053与终成形圆锥凸面3052相切连接之间形成平滑过渡，位于两两相邻V形终成形凸脊3053之间的终成形圆锥凸面3052形成从顶部到底部形成逐渐变大的喇叭口型引流终成形凸起扇面，喇叭口型引流终成形凸起扇面的底部和V形终成形凸脊3053与弧形边3055的边沿之间留有一平面区域3050，每条V形终成形凸脊3053上设有一V形高筋终成形腔3054，V形高筋终成形腔3054的方向与终成形凸模305的直边3056平行。

如图8、图8-1所示，终成形圆锥凸面3052的顶部3051设计为平台，三条V形终成形凸脊3053仅与终成形圆锥凸面3052的锥面连接，三条V形终成形凸脊2053相互隔有距离，没有直接相汇连接，这样更有利于终成形工件308的塑性流动。

如图8、图8-1所示，两两相邻V形终成形凸脊3053之间的喇叭口型引流终成形凸起扇面上再设有一扇形阻力凹腔314，在终成形圆锥凸面3052上形成三个扇形阻力凹腔314，扇形阻力凹腔314在终成形圆锥凸面3052上沿顶部3051向底部逐渐增大，与金属流动方向相反。在终成形过程中，使此处金属的流动阻力增大，降低其流动速度，保证在终成形过程中此处金属处于静止状态，不随终成形凸模305的下行而发生移动失稳，避免在终成形工件308的中心圆台部分3081发生推料、折叠等缺陷。

如图7所示，所述的终成形凹模301与终成形工件308的轮廓相同，结构组成与局部成形凹模201相似，亦包括对应终成形凸模305的终成形圆锥凸面3052和V形终成形凸脊3053分别形成终成形圆锥凹腔3012和V型终成形沟槽3013，终成形圆锥凹腔3012和V型终成形沟槽3013之间形成从底部3011到口部3010形成逐渐变大的喇叭口型引流凹形扇面，与终成圆锥凸面2052的喇叭口型引流凸起扇面相对应，终成形凹模301的口部3010亦对应形成异形外六边，与终成形工件308的外形形状对应，终成形凹模301的口部3010尺寸与终成形凸模305大小相一致。

如图7所示，在V型终成形沟槽3013的底部3011形成三幅式限流槽3017，终成形顶块307亦对应形成三辐条(未画出，结构与局部成形顶块207完全相同)，如图7所示，终成形顶块307置于三幅式限流槽3017内，终成形顶块307下螺接终成形顶杆309，终成形顶杆309设置在终成形下垫板311和终成形下模板313共同形成的通孔300中，终成形顶杆309在通孔300中上下活动，完成将终成形工件308从终成形凹模301中顶出。

如图7所示，终成形导正圈306固定在终成形凹模301的上方，该导正圈设计为异形六边形通腔3061，其中3条直边，3条圆弧边，相邻两边为一直边和圆弧边连接，并带圆角过渡(结构与局部成形导正圈206完全相同)，在终成形工序中，通过3条圆弧边引导局部成形工件208自动进入终成形凹模301中，同时3条直边使局部成形工件208与终成形凹模301的中心重合，不需人工找正，实现局部成形工件208与模具的自动化定位，定位精度可达±0.1mm。

局部成形工件208挤压完成后，将加热好的局部成形工件208通过终成形导正圈306放入预热好的终成形载模具3中，在压力机滑块下行加载过程中，终成形凸模305、终成形凹模301将局部成形工件208挤压成终成形工件308(即铝合金异形外六边座钣)，而后终成形顶杆309通过终成形顶块307将终成形工件308从终成形凹模301中顶出。

综上所述，本发明局部加载模具2、终成形模具3具有以下优点：

1、局部成形凹模、终成形凹模的六边形导正圈使得工件在放置过程中实现精确自动找正，提高定位精度达±0.1mm，降低劳动强度、提高生产效率。

2、局部成形凹模、终成形凹模底部设计三幅式限流腔，虽会在工件的底面形成三幅式凸起，即金属材料流入了限流腔，但是也同样不是缺陷，此处限流腔也同时是成形工件尺寸形状的一部分，有+2mm的加工余量，同时起到限流和成形的作用，保证金属充满局部成形凸模、终成形凸模模型腔。同时利于从凹模顶出工件，实现连续不间断生产。

3、局部加载及终成形模具顶块设计为三幅式可快速更换结构，如在生产过程中损坏，可实现快速自由更换。

4、局部成形凹模的凹腔与局部成形凸模有一定的关系，局部成形凸模外形尺寸要小于凹模模腔尺寸，才在局部成形凹模与局部成形凸模之间形成一个金属材料可以自由流动区。

5、终成形凸模与终成形凹模模腔符合最终产品尺寸，终成形凹模模腔与终成形凸模大小一致，终成形凸模外形相比局部成形凸模外缘平面部分，在局部成形过程中，金属沿局部成形凸模锥形面自由向上流动，所以会使成形的局部成形工件成形为类似圆锥型的外形，此时工件的总高度会比终成形凸模的平台部分高出30-40mm，所以会使得在终成形时，终成形凸模的平面部分先与终成形工件顶端接触，然后才是金属材料充满终成形凸模表面及V型高筋。

另外，终成形凸模设计扇形阻力凹腔限流的作用，避免工件发生推料、折叠等缺陷。实现构件内部复杂表面精确成形，降低了生产成本。

如图15所示，以下介绍使用上述模具加工高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法，主要工艺包括下料——均匀化热处理——预成形——局部成形前加热——局部成形——终成形前加热——终成形。

(1)工序一：下料

如图9所示：在带锯机上下料，毛坯为7A04锻造铝合金圆柱棒料1070

(2)工序二：均匀化处理：加热温度：470℃±5℃，保温6h；

(3)工序三：预成形

如图2所示，首先将加热好的铝合金圆柱棒料1070放入预成形模具1的预成形凹模105中，在压力机滑块下行加载过程中，预成形凸模104、预成形凹模105将铝合金圆柱棒料1070挤压成预成形工件107，而后预成形顶杆108将预成形工件107从预成形凹模105中顶出。

如图10、图10-1所示，预成形工件107的厚度H大于实际的最终产品铝合金异形外六边座钣的厚度，预成形工件107的圆弧边1075的半径R小于实际的最终产品铝合金异形外六边座钣的圆弧边半径，本发明采用预成形工件优化设计技术，在体积不变原则条件下，增大预成形工件高度H，减小圆弧半径R，而传统的整体加载挤压成形时，预成形工件外形尺寸与终成形工件外形尺寸相同，面积较大，厚度较低，在成形过程中，金属在内部V型高筋处的流动方式主要为水平向中心流动，因此，在预成形工件在V型高筋成形过程中产生了折叠缺陷。

(4)工序四：

局部成形前加热，预成形工件107加热温度470℃±5℃，保温4h；

局部加载模具2预热温度430℃±5℃，保温4h。

(5)工序五：局部成形

如图2、图12、图12-1所示，将加热好的预成形工件107通过局部成形导正圈206放入预热好的局部加载模具2中，在压力机滑块下行成形过程中，局部成形凸模205、局部成形凹模201将预成形工件107挤压成局部成形工件208，在成形过程中，如图12所示，仅在初始阶段局部成形工件208和局部成形凸模205紧密接触，而在挤压终了阶段，工件和凸模则不完全接触，如图2、图12、图12-1、图11、图11-1所示，而是沿局部成形凸模205的倒锥形反向向上自由流动，即局部成形工件208的异形六边的3条直边2086和圆弧边2085均可以在局部成形凸模205和局部成形凹模201之间留有的金属自由流动区20实现自由流动，实现V形局部成形高筋处金属主要流动方向为向上及V型向两侧自由流动，即同时出现V形局部成形高筋处金属向局部成形凸模205的V形高筋预成形腔2054的方向和金属自由流动区20两个方向流动，避免了现有整体挤压成形时产生的折叠缺陷，在较小的载荷下实现局部成形工件208的复杂内部结构及V局部成形形高筋处金属充满型腔，而后局部成形顶杆209通过局部成形顶块207将局部成形工件208顶出。

(6)工序六：

终成形前加热，局部成形工件208加热温度470℃±5℃，保温4h；

终成形模具3预热温度430℃±5℃，保温4h。

(7)工序七：终成形

如图7、图14、图14-1所示，将加热好的局部成形工件208通过终成形导正圈206放入终成形模具3中，在压力机滑块下行加载过程中，终成形凸模305、终成形凹模301将局部成形工件208挤压成终成形工件308，在成形过程中，如图14、图12所示，与局部成形工件208的局部加载初始阶段不同，因为局部成形工件208的异形六边在局部成形凹模201中上自有向上流动，所以终成形初始阶段终成形凸模305与终成形工件308不完全同时接触，而是首先终成形凸模305的平面区域3050与终成形工件308的异形六边顶端接触，使部分金属向下滑移流动，待部分金属充满平面区域305完成后，金属才会完全接触终成形凸模305，另外，在金属向下滑移流动还会受到扇形阻力凹腔314一定限制，使此处金属的流动阻力增大，降低其流动速度，保证在终成形过程中此处金属处于相对静止状态，不随终成形凸模305的下行而发生移动失稳，避免在终成形工件308的中心圆台部分3081(如图13、图13-1所示)发生推料、折叠等缺陷，而此工序金属大部分时间处于流动状态，不会出现死区，降低了成形载荷，提高了充填效率。

本成形方法与现有技术相比：

1、设计预成形工序与局部加载工序、终成形工序之间的工件尺寸为连续均匀过渡，控制工件和模具分别在不同区域、不同时间重合。如局部成形工序中，开始阶段预成形工件与局部成形凸模完全接触，在成形后期局部成形凸模和预成形工件则不完全接触，而是靠预成形凸模倒锥形反向自由流动；在终成形工序中，开始阶段终成形工件的顶部首先与终成形凸模平面接触，而在后期终成形凸模才逐渐完全与终成形工件全部重合。此连续均匀过渡设计在成形过程中保证了金属材料的均匀流动，使工件内部复杂型腔得以充填完整。

2、设计预成形工件外形尺寸为直边加圆弧的异形外六边形，其中圆弧半径R及直边长度L小于产品最终尺寸，而毛坯高度H高于传统整体加载工艺。传统整体加载成形时半径R处金属流动速度矢量较大，致使成形过程中，此处金属会首先充满模具型腔而导致成形载荷剧烈增大，而此时型腔其余部分确还没有充满，产生缺陷。圆弧半径R优化为可以使增加此处金属在成形过程中流动距离，增加成形阻力，使其与金属其它部分同时充填模具型腔，降低了成形压力，去除了整体加载成形的充不满缺陷。

3、终成形设计V形高筋反向完整充填方法，利用预成形毛坯高度H与半径R的配合，设计控制金属流向技术，使得内部V形高筋高宽比≥3充填方式由水平向中心折叠充填改为向上方及两侧充填，去除了V形高筋在普通整体加载中的折叠缺陷。

4、本发明挤压力较普通整体成形挤压力降低60％～70％，成形载荷较传统整体成形降低60％以上，极大减轻了设备及模具的损耗。

综上所述，本发明的有益效果是，采用控制工件和模具分步重合技术、优化设计预成形尺寸控制金属流向技术及控制金属流动顺序降低载荷技术实现高强复杂铝合金异形外六边座钣的精确挤压成形。

Claims (1)

1.一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法，其特征在于：主要工艺包括下料——均匀化热处理——预成形——局部成形前加热——局部成形——终成形前加热——终成形，具体步骤如下：

(1)工序一：下料，在带锯机上下料，毛坯为锻造铝合金圆柱棒料；

(2)工序二：均匀化热处理；

(3)工序三：预成形，首先将加热好的铝合金圆柱棒料放入预成形模具的预成形凹模中，在压力机滑块下行加载过程中，预成形凸模、预成形凹模将铝合金圆柱棒料挤压成预成形工件，预成形工件的厚度H大于实际的最终产品铝合金异形外六边座钣的厚度，预成形工件的圆弧边的半径R小于实际的最终产品铝合金异形外六边座钣的圆弧边半径；

(4)工序四：局部成形前加热，预成形工件加热，局部加载模具预热；

(5)工序五：局部成形，将加热好的预成形工件放入预热好的局部加载模具中，在压力机滑块下行成形过程中，局部成形凸模、局部成形凹模将预成形工件挤压成局部成形工件，在成形过程中，仅在初始阶段预成形工件和局部成形凸模紧密接触，而在挤压终了阶段，工件和凸模则不完全接触，而是沿局部成形凸模的倒锥形反向向上自由流动，即同时出现V形局部成形高筋处金属向局部成形凸模的V形高筋预成形腔的方向和金属自由流动区两个方向流动；

(6)工序六：终成形前加热，局部成形工件加热，终成形模具预热；

(7)工序七：终成形，将加热好的局部成形工件放入终成形模具中，终成形模具包括终成形凸模、终成形凹模，终成形凸模的中心为终成形圆锥凸面，终成形凸模的三条直边向上形成三条V形终成形凸脊，V形终成形凸脊与终成形圆锥凸面之间相切连接形成平滑过渡，位于两两相邻V形终成形凸脊之间的终成形圆锥凸面从顶部到底部形成逐渐变大的喇叭口型引流终成形凸起扇面，两两相邻V形终成形凸脊之间的喇叭口型引流终成形凸起扇面上再设有一扇形阻力凹腔，在终成形圆锥凸面上形成三个扇形阻力凹腔，扇形阻力凹腔在终成形圆锥凸面上沿顶部向底部逐渐增大，与金属流动方向相反，在压力机滑块下行加载过程中，终成形凸模、终成形凹模将局部成形工件挤压成终成形工件，在成形过程中，与上述的(5)局部成形初始阶段不同，而是首先终成形凸模的平面区域与局部成形工件的异形六边顶端接触，使部分金属向下滑移流动，待部分金属充满平面区域完成后，金属才会完全接触终成形凸模，另外，在金属向下滑移流动还会受到扇形阻力凹腔一定限制，使此处金属的流动阻力增大，降低其流动速度，保证在终成形过程中此处金属处于相对静止状态，不随终成形凸模的下行而发生移动失稳。