CN106216472B - 一种伞型壳体构件温挤压成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伞型壳体构件温挤压成形方法，步骤：(1)，下料；(2)：将管形坯料加热，将成形模具装配在压力机上，成形模具主要包括闭式组合模具、顶杆，闭式组合模具包括组合凹模和组合凸模组件，组合凸模组件包括凸模、凸模阶梯型芯轴和凸模镶块，凸模镶块中部设置通孔，下部设置圆锥台形型腔，凸模阶梯型芯轴从通孔中穿过，组成“内柱外锥”定位装置，组合凹模包括凹模和预应力圈，凹模的上部形成环形沉腔、中部形成环形模腔，凹模的环形模腔、凸模镶块的圆锥台形型腔、凸模阶梯型芯轴和顶杆组成封闭的型腔，凸模镶块的下端面与环形沉腔的底面留有距离较小的环形间隙作为分流腔；(3)：从管形坯料上端进行挤压，成形伞形壳体构件。

Description

一种伞型壳体构件温挤压成形方法

技术领域

本发明属于金属塑性加工工艺及成形技术领域，涉及一种伞型壳体构件温挤压成形方法。

背景技术

目前，对于伞型壳体国内的主要生产手段是棒料或管料机械加工，存在材料浪费严重(材料利用率不足20％)，生产效率低，良品率下降，占用设备多，工人劳动强度大，制件性能有待提高等问题。

塑性加工具有高产、优质、低耗等显著特点，已成为当今先进制造技术的重要发展方向。温成形作为精密塑性成形技术之一，同冷成形相比，金属的变形压力有明显的降低。同热成形相比，锻件的尺寸精度、表面粗糙度和力学性能较好。伞型壳体塑性加工常用管型坯料镦挤成形方案，但是温镦挤工件偏心大、壁厚差难控制，模具磨损严重。本发明针对伞型壳体构件的温挤压成形，设计出成形模具及成形方法，能够有效解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的是针对伞型壳体构件，提供了一种伞型壳体构件温挤压成形方法，该成形模具及方法能提高了送料和定位的准确性，有效解决挤压件大壁厚差的问题，材料利用率提高，降低综合生产成本，实现节能降耗。

本发明通过以下技术方案实现：

一种伞型壳体构件温挤压成形方法，步骤包括：

步骤一：下料；

步骤二：将管型坯料加热到800～850℃，加热时间控制在30秒，将精密温挤压成形模具装配在压力机上，所述的伞型壳体构件精密温挤压成形模具，包括上模板、上模板垫板、凸模固定板、闭式组合模具、卸料板、顶杆、下模板垫板、下模板，所述的闭式组合模具包括组合凹模和组合凸模组件，组合凸模组件包括凸模、凸模阶梯型芯轴和凸模镶块，所述凸模镶块中部设置通孔，凸模镶块下部设置与通孔同轴的轴截面呈圆锥台形型腔，凸模阶梯型芯轴从凸模镶块的通孔中穿过，组成“内柱外锥”定位装置，所述的组合凹模包括凹模和预应力圈，凹模的上部轴向形成环形沉腔、中部形成环形模腔，下部形成贯通孔，随着凸模镶块和凸模阶梯型芯轴的下移，凸模镶块伸入凹模的环形沉腔中，凸模阶梯型芯轴置于凹模的环形沉腔中，顶杆置于凹模的贯通孔中，如此，凹模的环形模腔、凸模镶块的圆锥台形型腔、凸模阶梯型芯轴和顶杆组成封闭的型腔，凸模镶块的下端面与凹模的环形沉腔的底面留有距离较小的环形间隙，环形间隙作为分流腔；对挤压凸模、凹模均匀喷涂润滑剂，自动送料装置将加热的管型坯料送入模具中，随着凸模、凸模阶梯型芯轴下移，凸模阶梯型芯轴插入管型坯料的管腔中，管型坯料的上端面与凸模镶块下部的圆锥台形型腔的斜壁接触，通过“内柱外锥”的方式定位在凹模的模腔中；

步骤三：从管型坯料上端进行单向等速挤压，使管型坯料在封闭组合模具内流动挤压变形，随着凸模向下运动，坯料开始填充相对封闭的型腔，多余金属从分流腔中挤出形成飞边，最终变形金属完全填充满整个型腔，成形伞型壳体构件，进行卸料、顶出，取出挤压完毕的零件；

所述步骤二是将管型坯料加热到830±10℃，加热20秒，保温10秒。对挤压凸模、凹模均匀喷涂由油酸57％+硫化钼17％+石墨26％混合液组成的润滑剂。

所述步骤二在润滑之前，采用喷枪喷水来冷却挤压冲头。

所述步骤二为料便于管型坯料放置在凹模的模腔中，所述的凹模和预应力圈上加工导槽，导槽与环形间隙之间存在相通，此时，凹模的环形模腔、凸模镶块的圆锥台形型腔、凸模阶梯型芯轴和顶杆组成相对封闭的型腔。

所述步骤三在挤压成形完成后，将压机上工作台停止加载并向上直线运动，弹簧回弹作用使卸料板向上运动，并带动凸模镶块向上移动和伞型壳体构件脱离，脱模后，通过橡胶回弹对顶杆的作用，将挤压成形的伞型壳体构件从组合凹模中顶出。

本发明主要是采用闭式组合模具和内柱外锥精确定位技术，使管型坯料在封闭组合模具内流动成形伞型壳体构件。提高了送料和定位的准确性，有效解决挤压件大壁厚差的问题，使材料利用率提高，降低综合生产成本，实现节能降耗。

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是本发明的模具整体组合装配示意图；

图2是本发明的挤压成形的伞型壳体构件挤压工艺示意图；

图3是本发明的模具的精确定位装置装配示意图；

图4是本发明的模具的凹模半剖示意图；

图5是本发明的模具的凹模俯视示意图；

图6是本发明的模具的凸模半剖示意图；

图7是本发明的模具的凸模镶块剖示意图；

图8是本发明的模具的凸模阶梯型芯轴半剖示意图；

图9是本发明的模具的顶杆头部半剖示意图；

图10是本发明的模具的顶杆杆身示意图；

图11是本发明的模具的预应力圈俯视图；

图12是图11中B向示意图；

图13是图11中A-A向示意图；

图14是图1中C处放大图。

具体实施方式

以下面结合附图和实例对本发明进一步说明：

如图1～14所示，一种伞型壳体构件精密温挤压成形模具1，包括上模板11、上模板垫板12、凸模固定板13、闭式组合模具2、卸料板14、顶杆15、下模板垫板16、下模板17，所述的闭式组合模具2包括组合凹模21和组合凸模组件22，组合凸模组件22包括凸模221、凸模阶梯型芯轴222和凸模镶块223，凸模阶梯型芯轴222采用3Cr2W8V，凸模镶块223采用5CrMnMo，凸模221采用45号钢，有效避免应力集中，节省了高价模具钢的使用，提高模具寿命，所述的凸模镶块223的中部设置通孔2233，凸模镶块223的下部设置与通孔2233同轴的轴截面呈圆锥台形型腔2232，凸模阶梯型芯轴222从凸模镶块223的通孔2233中穿过，组成“内柱外锥”定位装置，管型坯料9置于内柱外锥之间精确定位；所述的组合凹模21包括凹模211和预应力圈212，凹模211的上部轴向形成同轴的环形沉腔2115、中部形成同轴的环形模腔2114，下部形成同轴的贯通孔2113，凹模211除了受挤压件对其的内压力之外，还受到预应力圈212对其施加的很大的外应力，内外应力部分或者全部相互抵消，因此可以显著提高其承载能力，随着凸模镶块223和凸模阶梯型芯轴222的下移，凸模镶块223伸入凹模211的环形沉腔2115中，凸模阶梯型芯轴222置于凹模211的环形沉腔2115中，顶杆15置于凹模211的的贯通孔2113中，如此，凹模211的环形模腔2114、凸模镶块223的圆锥台形型腔2232、凸模阶梯型芯轴222和顶杆15组成封闭的型腔，凸模镶块223的下端面2231与凹模211的环形沉腔2115的底面2111留有距离较小的环形间隙23(如图14所示)，环形间隙23作为分流腔，即凸模镶块223的下端面2231与凹模211的环形沉腔2115的底面2111未完全接触，可以降低模腔内的工作压力，有利于减小模腔表面的磨损，从而提高模具的寿命；同时可以对坯料体积的波动起到调节补充的作用，并可降低对于下料精度的苛刻要求。

如图1、图6、图8所示，所述上模板11与压机(图中未显示)的上部结构连接，上模板11的下部连接上模板垫板12，凸模221的轴向设置阶梯通孔2211，及凸模阶梯型芯轴222的大端2221设计成T型，凸模阶梯型芯轴222从下向下穿过阶梯通孔2211，并用凸模固定板13压紧连接上模板垫板12，上模板11、上模板垫板12、凸模固定板13通过螺栓紧固连接。

如图1、图3、图7所示，所述凸模镶块223两端通过螺栓固定在卸料板14上，卸料板14通过卸料螺钉和弹簧固定在下模板17上。

如图1、图4、图5、图11、图12、图13所示，所述凹模211与预应力圈212组成组合凹模21，为料便于管型坯料9放置在凹模211的模腔2114中，在凹模211和预应力圈212的上部分别纵向加工凹模导槽2112和预应力圈导槽2121，凹模导槽2112和预应力圈导槽2121组合构成导槽，其中凹模导槽2112与凹模211的环形沉腔2115相通，此时，凹模211的环形模腔2114、凸模镶块223的圆锥台形型腔2232、凸模阶梯型芯轴222和顶杆15组成相对封闭的型腔，此处之所以说相对封闭，是因为凹模导槽2112与凹模211的环形沉腔2115相通，所以导槽与环形间隙23之间存在相通，预应力圈213的内表面上加工螺旋上升式孔道(图未示出)，用泵将冷却液输进孔道以冷却模具，冷却液由下孔道(图未示出)流进，由上孔道(图未示出)流出，组合凹模21安装在下模板17上，组合凹模21的下部通过螺栓与下模板垫板15、下模板17紧固连接。

如图1、图9、图10、图4所示，所述的下模板17和下模板垫板16中部设有与凹模211的底部的贯通孔2114相通的顶杆通孔18，所述的顶杆15包括杆身151和顶杆头部152，顶杆头部152设置在杆身151的上端，所述的顶杆头部152的直径与凹模211的贯通孔2113直径一致，并留有通气孔153，顶杆头部152置于贯通孔2113内，杆身152置于顶杆通孔18中，所述的组合凸模组件22、组合凹模21、下模板垫板16及下模板17的顶杆通孔18的中心线重合；所述的顶杆15的下端面与压板19连接，普通橡胶置于压板19中间，通过六角螺钉与下模板17连接紧固，以橡胶来产生顶出力。

如图1、图2、图7所示，一种利用上述挤压模具温挤压成形伞型壳体构件的方法，步骤包括：

步骤一：选用带锯机下料；

步骤二：管型坯料9采用局部加热方式，管型坯料9加热区域占整个高度的2/3，考虑到管型坯料壁薄，热容量小，失热快，为减少加热氧化，提高加热效率和表面质量，采用中频感应加热器，将管型坯料9加热到830±10℃，加热20秒，保温10秒，将伞型壳体构件精密温挤压成形模具1装配在200吨曲柄压力机(图未示出)上使用，对凸模221、凹模211均匀喷涂由油酸57％+硫化钼17％+石墨26％混合液组成的润滑剂，在润滑之前，采用喷枪喷水来冷却挤压冲头，将管型坯料9推放到凹模211的模腔2114中，随着凸模221、凸模阶梯型芯轴222下移，凸模阶梯型芯轴222插入管型坯料9的管腔91中，管型坯料9的上端92与凸模镶块223的圆锥台形型腔2232的斜壁接触，通过“内柱外锥”的方式定位在凹模211的模腔2114中；

步骤三：从管型坯料9的上端92进行单向等速挤压，使管型坯料9在封闭或相对封闭的模腔内流动挤压变形，随着凸模221向下运动，管型坯料9开始填充封闭或相对封闭的型腔，多余金属从分流腔中挤出形成飞边，最终变形金属完全填充满整个型腔，成形伞型壳体构件93，在挤压成形完成后，将压机上工作台停止加载并向上直线运动，弹簧回弹作用使卸料板14向上运动，并带动凸模镶块223向上移动和伞型壳体构件93脱离，脱模后，通过橡胶回弹对顶杆15的作用，将挤压成形的伞型壳体构件93从组合凹模21中顶出。

本发明的一种伞型壳体构件温挤压方法，具有实质性的技术特点和显著的效果是：

表1伞型壳体传统棒料切削工艺与无缝钢管精密温挤压新工艺比较

采用无缝钢管精密温挤压新工艺加工该伞型壳体构件，单件可节省原材料1.2kg，材料利用率提高近2倍(由不足17％提高到45％以上)；生产效率提高近5倍；降低了综合生产成本，实现了节能降耗。

Claims (5)

1.一种伞型壳体构件温挤压成形方法，其特征在于：步骤包括：

步骤一：下料；

步骤二：将管型坯料加热到800～850℃，加热时间控制在30秒，将精密温挤压成形模具装配在压力机上，所述的伞型壳体构件精密温挤压成形模具，包括上模板、上模板垫板、凸模固定板、闭式组合模具、卸料板、顶杆、下模板垫板、下模板，所述的闭式组合模具包括组合凹模和组合凸模组件，组合凸模组件包括凸模、凸模阶梯型芯轴和凸模镶块，所述凸模镶块中部设置通孔，凸模镶块下部设置与通孔同轴的轴截面呈圆锥台形型腔，凸模阶梯型芯轴从凸模镶块的通孔中穿过，组成“内柱外锥”定位装置，所述的组合凹模包括凹模和预应力圈，凹模的上部轴向形成环形沉腔，中部形成环形模腔，下部形成贯通孔，随着凸模镶块和凸模阶梯型芯轴的下移，凸模镶块伸入凹模的环形沉腔中，凸模阶梯型芯轴置于凹模的环形沉腔中，顶杆置于凹模的贯通孔中，如此，凹模的环形模腔、凸模镶块的圆锥台形型腔、凸模阶梯型芯轴和顶杆组成封闭的型腔，凸模镶块的下端面与凹模的环形沉腔的底面留有距离较小的环形间隙，环形间隙作为分流腔；对挤压凸模、凹模均匀喷涂润滑剂，自动送料装置将加热的管型坯料送入模具中，随着凸模、凸模阶梯型芯轴下移，凸模阶梯型芯轴插入管型坯料的管腔中，管型坯料的上端面与凸模镶块下部的圆锥台形型腔的斜壁接触，通过“内柱外锥”的方式定位在凹模的模腔中；

步骤三：从管型坯料上端进行单向等速挤压，使管型坯料在封闭组合模具内流动挤压变形，随着凸模向下运动，坯料开始填充相对封闭的型腔，多余金属从分流腔中挤出形成飞边，最终变形金属完全填充满整个型腔，成形伞型壳体构件，进行卸料、顶出，取出挤压完毕的零件。

2.如权利要求1所述的一种伞型壳体构件温挤压成形方法，其特征在于：所述步骤二是将管型坯料加热到830±10℃，加热20秒，保温10秒，对挤压凸模、凹模均匀喷涂由油酸57％+硫化钼17％+石墨26％混合液组成的润滑剂。

3.如权利要求1所述的一种伞型壳体构件温挤压成形方法，其特征在于：所述步骤二在润滑之前，采用喷枪喷水来冷却挤压冲头。

4.如权利要求1所述的一种伞型壳体构件温挤压成形方法，其特征在于：所述步骤二为了便于管型坯料放置在凹模的模腔中，所述的凹模和预应力圈上加工导槽，导槽与环形间隙之间存在相通，此时，凹模的环形模腔、凸模镶块的圆锥台形型腔、凸模阶梯型芯轴和顶杆组成相对封闭的型腔。

5.如权利要求1所述的一种伞型壳体构件温挤压成形方法，其特征在于：所述步骤三在挤压成形完成后，将压机上工作台停止加载并向上直线运动，弹簧回弹作用使卸料板向上运动，并带动凸模镶块向上移动和伞型壳体构件脱离，脱模后，通过橡胶回弹对顶杆的作用，将挤压成形的伞型壳体构件从组合凹模中顶出。