CN103567248B - 一种内外异形表面带筋圆筒挤压成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，包括上模板、芯轴、分体凹模、预应力圈、分体凸模机构、下模板、顶出机构、退模机构，芯轴上端固于上模板下方，下端为倒锥形头部，预应力圈置于下垫板上方，中部形成直壁空腔，顶杆机构包括顶杆、顶块，顶杆活动置于下模板的顶杆通孔中，顶块置于直壁空腔底部，分体凹模整体活动置于直壁空腔内，纵向分成两瓣以上，中部形成凹模腔，顶部周边形成分模倒锥腔，分体凸模机构整体置于凹模腔中，包括分体凸模，凸模固定板，分体凸模中部形成倒锥腔，顶部外周边形成锥形头部，分成两瓣以上，各凸模块能在凸模固定板上沿径向滑动，退模机构包括扩程块、回程圈，回程圈中部形成锥形环腔，扩程块为锲形块。

Description

一种内外异形表面带筋圆筒挤压成型模具

技术领域

本发明属于金属挤压成形技术，涉及难成形、难脱模的薄壁形件的挤压成形技术，特别涉及一种内外异形表面带筋圆筒挤压成型模具。

背景技术

随着航空航天等高技术产业的迅速发展，迫切需要大量采用结构轻巧、形状复杂系数小的大型轻合金整体薄壁构件，以减轻重量和提高整机工作性能。带内外筋大型整体复杂薄壁壳体就是其中的典型代表，如图4所示的一种内外异形表面带筋筒10，为难脱凸模、凹模的零件，内外异形表面10内外侧壁102、101都是曲面，而且内外曲面上含有突出的内筋104、外筋103；这种难脱模、难成形的复杂构件壁薄质轻、形状复杂、性能要求高，目前采用铸造工艺，虽然材料利用率得到提高，但由于铸造砂眼、疏松等各种铸造缺陷的影响，零件成品率低，最主要的是铸造材料机械性能低，不能满足高强度工件的设计要求。

目前也有采用机械加工的方法，但必须挤压成厚壁壳体，再通过切削的方法把内外筋加工出来，加工难度大，加工的零件需要多套辅助加工工装，成本较高，机加工破坏了金属流线，性能远低于挤压件的性能，加工效率低，而且材料利用率仅为10％～20％左右，也不能满足批量生产的需求。

只有采用塑性成形的方法能够满足，但采用传统塑性成形方法挤压该类型零件内外曲面成形困难，不能挤压这些复杂内外形，内外表面形状非规则曲线同时带有内外筋的薄壁零件，凸模和凹模脱模也困难，为了解决传统挤压方法难成形内外筋、曲面、难脱模的不足，开发一种可批量生产的、材料利用率高、效率高、产品性能好、成本低、工件易成形的模具具有很大的意义。

发明内容

本发明目的是提供一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，该模具生产内外异形表面带筋筒的效率高，材料利用率高，产品性能好，成本低。

本发明所采用的技术方案是：

一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，包括上模板、芯轴、分体凹模、预应力圈、分体凸模机构、下模板、顶出机构、退模机构，所述的芯轴的下端为倒锥形头部，上端固定于上模板的下方，所述的预应力圈置于下垫板上方，预应力圈的中部形成直壁空腔，所述的下模板中部设有顶杆通孔，所述的顶杆机构包括顶杆、顶块，顶块固定在顶杆上端，顶杆活动置于下模板的顶杆通孔中，顶块置于预应力圈的直壁空腔底部，所述的分体凹模整体活动置于预应力圈的直壁空腔内，分体凹模与直壁空腔形成紧密配合，分体凹模纵向分成至少两瓣以上，中部形成凹模腔，凹模腔的形状与内外异形表面带筋筒的外侧壁形状相同，顶部周边形成分模倒锥腔，所述的分体凸模机构整体置于分体凹模的凹模腔中，分体凸模机构包括分体凸模，凸模固定板，分体凸模置于凸模固定板上方，分体凸模的中部形成与芯轴的倒锥形头部相配合的倒锥腔，分体凸模的顶部的外周边形成锥形头部，分体凸模的外侧壁与内外异形表面带筋筒的内侧壁的形状相同，分体凸模分成至少两瓣以上，各凸模块能在凸模固定板上沿径向来回滑动，所述的退模机构包括扩程块、回程圈，扩程块置于回程圈上方，回程圈的中部内凹形成与分体凸模的锥形头部配合的锥形环腔，扩程块为与分体凹模顶部周边形成分模倒锥腔配合的倒锥形的锲形块。

所述的芯轴置于上垫板下方通过紧固螺钉装于上模板的下方。

所述的预应力圈置于下垫板上通过紧固螺钉装于下模板上方，所述的下垫板中部形成空腔，顶出机构的顶块置于下垫板的空腔中。

所述的分体凸模机构的凸模固定板上设有径向滑槽，滑槽数量与分体凸模的凸模块数量对应，凸模块下设有滑块，凸模块活动固定在凸模固定板上，滑块置于凸模固定板的径向滑槽中。

所述的退模机构的扩程块上方还设有可拆换的压板。

本发明利用分体凹模、预应力圈、分体凸模机构、顶出机构、退模机构解决了内外异形表面带筋筒难以成形及脱模的问题，材料利用率高，成本低，可批量生产，除了适用内外异形表面带筋筒类似的回转件之外，也可用于非回转形零件成形挤压，根据工件形状不同采用不同形式的分体凹模和分体凸模即可。

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是内外异形表面带筋筒的毛坯示意图；

图2是内外异形表面带筋筒的冲孔坯件示意图；

图3是内外异形表面带筋筒的冲底坯件示意图；

图4是内外异形表面带筋筒示意图；

图5是本发明的挤压成形模具的挤压工艺过程图一；

图6是本发明的挤压成形模具的凸模、凹模脱模示意图一；

图7是本发明的挤压成形模具的凸模、凹模脱模示意图二；

图8是本发明的挤压成形模具的分体凸模剖视图(图9中A-A向剖)；

图9是本发明的挤压成形模具的分体凸模府视图；

图10是本发明的挤压成形模具的分体凹模剖视图(图11中B-B向剖)；

图11是本发明的挤压成形模具的分体凹模府视图。

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5、图6、图7所示，一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具1，包括上模板2、芯轴3、分体凹模4、预应力圈5、分体凸模机构6、下模板7、顶出机构8、退模机构9。

如图5、图6所示，芯轴3下端为倒锥形头部31，上端32置于上垫板22下方通过紧固螺钉23装于上模板2的下方，上垫板22主要起调节、缓冲等作用。

如图5、图6所示，所述的预应力圈5置于下垫板71上通过紧固螺钉72装于下模板7上方，预应力圈5中部形成直壁空腔51，下模板7中部设有顶杆通孔74。顶杆机构8包括顶杆81、顶块82，顶块82固定在顶杆81上端，所述的顶杆81活动置于下模板7的顶杆通孔74中，顶块82置于预应力圈5的直壁空腔51底部，所述的下垫板71中部形成空腔73，顶块82置于下垫板71的空腔73中。

如图10、图11所示，分体凹模4纵向分成至少两瓣以上，如图11所示，分体凹模4分成8瓣扇形凹模块，第一瓣扇形凹模块41，顺时针，第二瓣扇形凹模块、第五瓣扇形凹模块45、直到第八瓣扇形凹模块48，分体凹模4中部形成凹模腔42，凹模腔42的形状与内外异形表面带筋筒10的外侧壁101形状相同，如凹模腔42的曲面形状与内外异形表面带筋筒10的外曲面101相同，凹模腔42的侧壁上设有成形内外异形表面带筋筒10的外筋103的凹槽46，分体凹模4顶部周边形成分模倒锥腔43，如图5、图6、图7所示，分体凹模4整体活动置于预应力圈5的直壁空腔51内，分体凹模4与直壁空腔51形成紧密配合。

如图5、图7、图8、图9所示，分体凸模机构6整体置于分体凹模4的凹模腔42中，分体凸模机构6包括分体凸模61，凸模固定板62，分体凸模61的中部形成与倒锥形头部31相配合的倒锥腔64，分体凸模61的顶部的外周边形成锥形头部63，分体凸模61的外侧壁68与内外异形表面带筋筒10的内侧壁102的形状相同，如外侧壁68的曲面形状与内外异形表面带筋筒10的内曲面102相同，外侧壁68上设有成形内筋104的凹槽69，分体凸模61分成至少两瓣以上，如图9所示分体凸模61分成8瓣扇形凸模块，第一瓣凸模块611，顺时针，第二瓣凸模块、第五瓣凸模块615、直到第八瓣凸模块618，凸模固定板6上设有径向滑槽65，滑槽65数量与分体凸模61的数量对应，各凸模块下设有滑块66，分体凸模61活动固定在凸模固定板62上，滑块66置于凸模固定板62的径向滑槽65中，各凸模块能在凸模固定板62上沿径向滑槽65来回滑动。

如图6所示，退模机构9包括扩程块91、回程圈92，扩程块91置于回程圈92上方，回程圈92的中部内凹形成与分体凸模61的锥形头部63配合的锥形环腔94，扩程块91为与分体凹模4顶部周边形成分模倒锥腔43配合的倒锥形的锲形块，扩程块91上方还设有可拆换的压板93，压板93经常受芯轴3的倒锥形头部31的挤压，属易损件，以便更换。

本发明一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具1的挤压工艺流程如下：锯切下料---冲孔---冲底---径向镦挤成形，如图1、图2、图3、图4所示，合金毛坯109，经过冲孔成形为直侧壁内筒的冲孔坯件108，冲孔坯件108的内筒底部经过冲孔形成冲底坯件107，将冲底坯件107和内外异形表面带筋筒挤压成型模具1进行加热，冲底坯件107加热温度350°-400°(材料中温态，更容易发生塑性变形)内外异形表面带筋筒挤压成型模具1加热温度420°。

径向镦挤成形挤压工作过程：如图3、图5所示，将分体凹模4整体活动置于预应力圈5的直壁空腔51内，冲底坯件107置于分体凹模4的凹模腔42中，分体凸模机构6置于冲底坯件107的直侧壁内筒106中，顶部芯轴3向下运动，芯轴3与分体凸模6接触后，芯轴3的倒锥形头部31插入的倒锥腔64中，分体凸模6受压沿径向方向运动，从而镦挤冲底坯件107，冲底坯件107材料受压发生塑性变形，分体凸模6逐渐嵌入冲底坯件107内壁，而与此同时冲底坯件107的外表面也会向分体凹模4的凹槽46和分体凸模61的凹槽69部位流动，成形完成后停止加压，冲底坯件107被挤压成的内外异形表面带筋筒10。

如图6、图7为内外异形表面带筋筒10的脱模示意图，首先，顶杆机构8将分体凹模4、内外异形表面带筋筒10和分体凸模机构6整体从预应力圈5的直壁空腔51中向上推出并托住，也可以在分体凹模4、内外异形表面带筋筒10和分体凸模机构6下方与预应力圈5顶部之间放置一支撑板(图未视出)，然后使用吊耳将退模机构9吊至分体凹模4和分体凸模机构6的上方，退模机构9的回程圈92的锥形环腔94套于分体凸模61的锥形头部63，扩程块91锲入分体凹模4的分模倒锥腔43中，压板93置于扩程块91的上方，芯轴3向下运动抵压压板93，给压板93加压使得扩程块91推动分体凹模4散开，回程圈9受压推动分体凸模61沿径向向中心退缩，完成内外异形表面带筋筒10的脱模。

本发明的一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具1及挤压工艺流程与现有技术比较，优点如下：

1、在压力机上，利用分体凹模4、预应力圈5、分体凸模机构6、顶出机构8、退模机构9解决了内外异形表面带筋筒10难以成形及脱模的问题，除了适用内外异形表面带筋筒10类似的回转件之外，也可用于非回转形零件成形挤压，根据工件形状不同采用不同形式的分体凹模4和分体凸模61，应用范围可以扩展到钢、铜合金类似工件生产，提高制品表面质量和尺寸精度，材料利用率高，简化了工艺过程，降低了生产成本；

2、本发明既可用于专用液压机，也可用于普通液压机，工作稳定，操作简单，便于连续生产，缩短生产周期，提高生产效率；

3、利用本发明的挤压方法生产，可以减少切削余量，节省材料和能源；

4、本发明属于挤压成形，所以保留了金属流线及细化了组织，提高了零件的性能；

5、本发明的分体凹模4、分体凸模61都分为八瓣，还可以将分体凸模4、分体凹模61分为两瓣、四瓣、六瓣等来满足不同工件的需要。

本发明为难成形、难脱模的薄壁形零件提供了一种便捷的挤压生产方式，随着航空航天的高速发展，应用的大型复杂筋结构、内外不规则曲面的零件也越来越多，本发明的在这一领域有很大的应用前景。

Claims (5)

1.一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，其特征在于：包括上模板、芯轴、分体凹模、预应力圈、分体凸模机构、下模板、顶出机构、退模机构，所述的芯轴的下端为倒锥形头部，上端固定于上模板的下方，所述的预应力圈置于下垫板上方，预应力圈的中部形成直壁空腔，所述的下模板中部设有顶杆通孔，所述的顶出机构包括顶杆、顶块，顶块固定在顶杆上端，顶杆活动置于下模板的顶杆通孔中，顶块置于预应力圈的直壁空腔底部，所述的分体凹模整体活动置于预应力圈的直壁空腔内，分体凹模与直壁空腔形成紧密配合，分体凹模纵向分成至少两瓣以上，中部形成凹模腔，凹模腔的形状与内外异形表面带筋筒的外侧壁形状相同，顶部周边形成分模倒锥腔，所述的分体凸模机构整体置于分体凹模的凹模腔中，分体凸模机构包括分体凸模，凸模固定板，分体凸模置于凸模固定板上方，分体凸模的中部形成与芯轴的倒锥形头部相配合的倒锥腔，分体凸模的顶部的外周边形成锥形头部，分体凸模的外侧壁与内外异形表面带筋筒的内侧壁的形状相同，分体凸模分成至少两瓣以上，各凸模块能在凸模固定板上沿径向来回滑动，所述的退模机构包括扩程块、回程圈、压板，压板置于扩程块的上方，扩程块置于回程圈上方，回程圈的中部内凹形成与分体凸模的锥形头部配合的锥形环腔，扩程块为倒锥形的锲形块，与分体凹模顶部周边形成分模倒锥腔配合，脱模时，顶出机构将分体凹模、内外异形表面带筋筒和分体凸模机构整体从预应力圈的直壁空腔中向上推出并托住，然后将退模机构吊至分体凹模和分体凸模机构的上方，退模机构的回程圈的锥形环腔套于分体凸模的锥形头部，扩程块锲入分体凹模的分模倒锥腔中，芯轴向下运动抵压压板，给压板加压使得扩程块推动分体凹模散开，回程圈受压推动分体凸模沿径向向中心退缩，完成内外异形表面带筋筒的脱模。

2.根据权利要求1所述的一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，其特征在于：所述的芯轴置于上垫板下方通过紧固螺钉装于上模板的下方。

3.根据权利要求1所述的一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，其特征在于：所述的预应力圈置于下垫板上通过紧固螺钉装于下模板上方，所述的下垫板中部形成空腔，顶出机构的顶块置于下垫板的空腔中。

4.根据权利要求1所述的一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，其特征在于：所述的分体凸模机构的凸模固定板上设有径向滑槽，滑槽数量与分体凸模的凸模块数量对应，凸模块下设有滑块，凸模块活动固定在凸模固定板上，滑块置于凸模固定板的径向滑槽中。

5.根据权利要求1所述的一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，其特征在于：所述的退模机构的扩程块上方的压板可拆换。