CN107626760A - 一种大型带凸耳镁合金构件成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型带凸耳镁合金构件成形方法，步骤：(1)、下料；(2)、热处理镁合金毛坯；(3)、将复合挤成形模具整体预热，复合挤成形模具包含预成形或终成形冲头、不规则非轴对称凹模以及模腔内的薄“田”字和厚“田”字顶块；(4)、将镁合金毛坯放凹模型腔内；(5)、镁合金毛坯在预成形冲头压力的作用下，首先正挤成形轴向的“田”字交叉筋和径向的墩粗过程；之后，将预成形冲头换成终成形冲头，厚的“田”字顶块换成薄的“田”字顶块，预成形挤压件在终成形冲头压力的作用下，首先正挤成形剩余的“田”字交叉筋部分与反挤成形一部分挤压件的两边“耳朵”，最后反挤成形最终的挤压件形状；(6)、将挤压件取出。

Description

一种大型带凸耳镁合金构件成形方法

技术领域

本发明涉及金属材料塑性加工及成形技术领域，具体涉及一种大型带凸耳镁合金构件成形模具及方法。

背景技术

大型构件在航天航空、国防军工、交通运输等领域是具有代表性的结构形式之一。其往往成形工艺复杂，难以一次成形，既降低了生产效率，也增加了生产成本。复合挤进行大塑形变形技术也未得到成熟的发展，使得异形大型构件的生产遇到了瓶颈。而且镁合金成形性能较差，在成形过程中，容易产生缺陷，这些因素共同导致了复合挤大塑形变形技术发展缓慢。但是通过控制金属的流动，可以改变这些缺陷，通过合理的分配金属流动，可以使镁合金大型构件降低废品率和提高材料利用率。本复合挤成形方法完美的利用了金属的流动规律，使成形工艺简单，可以极大的提高了生产效率和改善挤压件的性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种大型带凸耳镁合金构件成形方法，通过合理的分配金属流动，降低镁合金大型构件的废品率和提高材料利用率，成形工艺简单，极大地提高了生产效率和改善挤压件的性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大型带凸耳镁合金构件成形方法，它包含如下步骤：

1、棒材下料；

2、均匀化热处理，形成镁合金毛坯；

3、将镁合金毛坯加热到成形温度并保温，并将复合挤成形模具整体预热到镁合金坯料温度以上并保温，所述的复合挤成形模具包含与压力机滑块相连的预成形凸模组件或终成形凸模组件、与压力机下部结构相连的下模具组件和凹模组件以及整体的顶出联动装置；所述的预成形凸模组件包含预成形冲头，所述的终成形凸模组件包含终成形冲头；所述的凹模组件包含不规则非轴对称凹模以及处于不规则非轴对称凹模内部的“田”字四瓣凹模，所述的“田”字顶块分为薄“田”字顶块和厚“田”字顶块两种；所述的下模具组件包含异形固定板；“田”字四瓣凹模通过异形固定板与不规则非轴对称凹模连接；所述的整体的顶出联动装置包含圆柱形顶杆及与“田”字四瓣凹模相配合的“田”字顶块；

4、将预热保温后的模具安装在压力机上；给“田”字四瓣凹模、不规则非轴对称凹模、“田”字顶块与预成形冲头均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的镁合金毛坯放入不规则非轴对称凹模型腔内；

5、压力机带动预成形凸模组件向下运动，使镁合金毛坯在凹模组件组成的型腔内成形预成形挤压件；镁合金毛坯在预成形冲头压力的作用下，首先正挤成形轴向的“田”字交叉筋和径向的墩粗过程，接着成形不规则非轴对称凹模的外围轮廓；预成形以后，卸掉预成形凸模组件和顶出厚的“田”字顶块，然后将终成形凸模组件通过紧固螺栓与压力机滑块固定，将预热的薄的“田”字顶块放进凹模组件的型腔内，接着压力机滑块带动终成形凸模组件向下运动，挤压凹模组件型腔内的预成形挤压件；预成形挤压件在终成形冲头压力的作用下，首先正挤成形剩余的“田”字交叉筋部分与反挤成形一部分挤压件的两边“耳朵”，最后反挤成形最终的挤压件形状；

6、压力机滑块带动凸模组件向上的运动；压力机顶出缸向上运动，使整体的顶出联动装置向上运动，使挤压件的底部上升到不规则非轴对称凹模的出口端，然后取出；将凸模组件与凹模组件合模，将与压力机滑块和下工作台相连的紧固螺栓拧松，卸载掉模具。

优选地，所述的不规则非轴对称凹模上设有沿中心轴不对称的类似椭圆形的型腔；类似椭圆形的型腔上设有拔模斜度；

优选地，所述的“田”字四瓣凹模为由四瓣小凹模构成“田”字形凹模；四瓣小凹模的中部形成“十”字形型腔；“十”字形型腔上设有拔模斜度；“十”字形型腔的边角处倒有圆角；

优选地，所述的不规则非轴对称凹模的上端设有挡料装置；所述的挡料装置包含底部设有长方形通孔的弓形板及安装在长方形通孔内的挡料板。

采用上述方案后，本发明有益效果为：本发明所述的一种大型带凸耳镁合金构件成形方法，采用不规则非轴对称凹模，复合挤结构设计巧妙、可靠性好、成形精度高。在成型过程分预成形与终成形两个阶段、组合式凹模结构和整体的顶出联动装置，通过改变“田”字顶块的厚薄，阶段性成形挤压件的“田”交叉筋部分，使其成形完整，流线分布均匀，成形性好，无缺陷；通过预成形与终成形阶段性成形挤压件的外围轮廓与挤压件的两边“耳朵”，能够很好的控制金属的流动，使两“耳”被均匀反挤到一定的高度，不产生折皱、高低不一等缺陷；通过整体的顶出联动装置，使交换厚薄“田”字顶块与取料变得简单，简化了整体的操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的模具总装图；

图2是坯料在待挤压时模具工作状态示意图；

图3是坯料在预成形挤压成形时模具工作状态示意图；

图4是坯料在终成形挤压成形时模具工作状态示意图；

图5是预成形冲头的主视图；

图6是图5的俯视图；

图7是图5的左视图；

图8是终成形冲头的主视图；

图9是图8的俯视图；

图10是图8的左视图；

图11是不规则非轴对称凹模的结构示意图；

图12是图11中A-A方向的剖视图；

图13是“田”字四瓣凹模的主视图；

图14是图13中B-B方向的剖视图；

图15是异形固定板的主视图；

图16是图15中C-C方向的剖视图；

图17是图15中D-D方向的剖视图；

图18是弓形板的主视图；

图19是图18中E-E方向的剖视图。

附图标记说明：

1、上模板；2、紧固件；3、上固定板；4、终成形冲头；5、弓形板；6、挡料板；7、不规则非轴对称凹模；8、异形固定板；9、十”字固定板；10、下模板；11、圆柱形顶杆；12、“十”字形顶杆；13、薄“田”字顶块；14、“田”字四瓣凹模；15、预成形冲头；16、镁合金毛坯；17、厚“田”字顶块；18、预成形挤压件；19、最终的挤压件；7-1、类似椭圆形的型腔型腔；14-1、“十”字形型腔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

参看图1-19所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含与压力机滑块相连的凸模组件、与压力机下部结构相连的下模具组件和凹模组件以及整体的顶出联动装置；所述的凸模组件包含上模板1、上固定板3、冲头；上模板1通过紧固件2与压力机的上滑块固定连接；冲头通过上固定板3和紧固件2固定在上模板1上；所述的凹模组件包含不规则非轴对称凹模7以及处于不规则非轴对称凹模内部的“田”字四瓣凹模14；所述的下模具组件包含下模板10、与下模板相连的“十”字固定板9、与“十”字固定板相连的异形固定板8；“田”字四瓣凹模14通过异形固定板8与不规则非轴对称凹模7连接；异形固定板8通过紧固件2与“十”字固定板9固定连接；“十”字固定板9通过紧固件2与下模板10固定连接；下模板10通过紧固件2与装配在压力机的下工作台上；所述的整体的顶出联动装置包含圆柱形顶杆11、处于“十”字固定板内部的“十”字形顶杆12及与“田”字四瓣凹模相配合的“田”字顶块13；圆柱形顶杆11的末端与压力机的顶出缸连接；圆柱形顶杆11的顶端穿过下模板与“十”字形顶杆12的末端连接；“十”字形顶杆12的顶端与“田”字顶块13连接。

参看图1-10所示，所述的冲头分为终成形冲头4和预成形冲头15两种；

参看图11-12所示，所述的不规则非轴对称凹模7上设有沿中心轴不对称的类似椭圆形的型腔7-1；类似椭圆形的型腔7-1上设有拔模斜度；

参看图13-14所示，所述的“田”字四瓣凹模14为由四瓣小凹模构成“田”字形凹模；四瓣小凹模的中部形成“十”字形型腔14-1；“十”字形型腔14-1上设有拔模斜度；“十”字形型腔14-1的边角处倒有圆角；

参看图1-4所示，所述的“田”字顶块分为薄“田”字顶块13和厚“田”字顶块17两种；

参看图1-4、18-19所示，所述的不规则非轴对称凹模7的上端设有挡料装置；所述的挡料装置包含底部设有长方形通孔的弓形板5及安装在长方形通孔内的挡料板6。

本具体实施方式的具体操作步骤为：

1、棒材下料；

2、均匀化热处理，形成镁合金毛坯16；

3、将镁合金毛坯加热到成形温度并保温，并将复合挤成形模具整体预热到镁合金坯料温度以上并保温；

4、将预热保温后的成形模具安装在压力机上；给“田”字四瓣凹模14、不规则非轴对称凹模7、“田”字顶块13与预成形冲头15均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的镁合金毛坯16放入不规则非轴对称凹模7的型腔内(参看图2所示)；

5、压力机带动预成形凸模组件向下运动，使镁合金毛坯16在凹模组件组成的型腔内成形预成形挤压件18；镁合金毛坯16在预成形冲头15压力的作用下，首先正挤成形轴向的“田”字交叉筋和径向的墩粗过程，接着成形不规则非轴对称凹模的外围轮廓(参看图3所示)；预成形以后，卸掉预成形凸模组件和顶出的厚“田”字顶块17，然后将终成形凸模组件通过紧固件与压力机滑块固定，将预热的薄“田”字顶块13放进凹模组件的型腔内，接着压力机滑块带动终成形凸模组件向下运动，挤压凹模组件型腔内的预成形挤压件18；预成形挤压件18在终成形冲头4压力的作用下，首先正挤成形剩余的“田”字交叉筋部分与反挤成形一部分挤压件的两边“耳朵”，最后反挤成形最终的挤压件19形状(参看图4所示)；

6、压力机滑块带动凸模组件向上的运动；压力机顶出缸向上运动，使整体的顶出联动装置向上运动，使最终的挤压件19的底部上升到不规则非轴对称凹模7的出口端，然后取出；将凸模组件与凹模组件合模，将与压力机滑块和下工作台相连的紧固螺栓拧松，卸载掉模具。

参看图1-4所示，本具体实施方式设计了预成形与终成形两个阶段、组合式凹模结构和整体的顶出联动装置：通过改变“田”字顶块的厚薄，阶段性成形挤压件的“田”交叉筋部分，使其成形完整，流线分布均匀，成形性好，无缺陷；通过预成形与终成形阶段性成形挤压件的外围轮廓与挤压件的两边“耳朵”，能够很好的控制金属的流动，使两“耳”被均匀反挤到一定的高度，不产生折皱、高低不一等缺陷；通过整体的顶出联动装置，使交换厚薄“田”字顶块与取料变得简单，简化了整体的操作；通过合理的设计不规则非轴对称凹模的拔模斜度与“田”字四瓣凹模的拔模斜度和圆角，可以合理的分配金属的流动，产生完美的流线，不造成缺陷，易成形挤压件和取件容易；在挤压件成形的过程中，坯料经历了三个变形阶段：一是预成形时，坯料同时进行正轴向与径向的复合变形；二是终成形初始阶段时，坯料同时进行径向、正轴向和反轴向的复合变形；三是终成形结束阶段时，坯料进行单一的反挤压变形。坯料经过整体的复合变形后，其挤压件的晶粒明显得到了机械细化和性能得到了显著的提高。

采用上述方案后，本发明有益效果为，采用不规则非轴对称凹模，复合挤结构设计巧妙、可靠性好、成形精度高，在成型过程中，预成形阶段通过预成形冲头合理的控制金属的流动，将金属的体积分配完好，以使终成形阶段金属可以完美的流动，达到预期的效果，形成挤压件；并且本发明所述的成形方法能有效减少成形工艺，大大提高生产效率，节约成本和改善材料组织性能。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种大型带凸耳镁合金构件成形方法，其特征在于：它包含如下步骤：

(1)、棒材下料；

(2)、均匀化热处理，形成镁合金毛坯；

(3)、将镁合金毛坯加热到成形温度并保温，并将复合挤成形模具整体预热到镁合金坯料温度以上并保温，所述的复合挤成形模具包含与压力机滑块相连的预成形凸模组件或终成形凸模组件、与压力机下部结构相连的下模具组件和凹模组件以及整体的顶出联动装置；所述的预成形凸模组件包含预成形冲头，所述的终成形凸模组件包含终成形冲头；所述的凹模组件包含不规则非轴对称凹模以及处于不规则非轴对称凹模内部的“田”字四瓣凹模，所述的“田”字顶块分为薄“田”字顶块和厚“田”字顶块两种；所述的下模具组件包含异形固定板；“田”字四瓣凹模通过异形固定板与不规则非轴对称凹模连接；所述的整体的顶出联动装置包含圆柱形顶杆及与“田”字四瓣凹模相配合的“田”字顶块；

(4)、将预热保温后的模具安装在压力机上；给“田”字四瓣凹模、不规则非轴对称凹模、“田”字顶块与预成形冲头均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的镁合金毛坯放入不规则非轴对称凹模型腔内；

(5)、压力机带动预成形凸模组件向下运动，使镁合金毛坯在凹模组件组成的型腔内成形预成形挤压件；镁合金毛坯在预成形冲头压力的作用下，首先正挤成形轴向的“田”字交叉筋和径向的墩粗过程，接着成形不规则非轴对称凹模的外围轮廓；预成形以后，卸掉预成形凸模组件和顶出厚的“田”字顶块，然后将终成形凸模组件通过紧固螺栓与压力机滑块固定，将预热的薄的“田”字顶块放进凹模组件的型腔内，接着压力机滑块带动终成形凸模组件向下运动，挤压凹模组件型腔内的预成形挤压件；预成形挤压件在终成形冲头压力的作用下，首先正挤成形剩余的“田”字交叉筋部分与反挤成形一部分挤压件的两边“耳朵”，最后反挤成形最终的挤压件形状；

(6)、压力机滑块带动凸模组件向上的运动；压力机顶出缸向上运动，使整体的顶出联动装置向上运动，使挤压件的底部上升到不规则非轴对称凹模的出口端，然后取出；将凸模组件与凹模组件合模，将与压力机滑块和下工作台相连的紧固螺栓拧松，卸载掉模具。

2.如权利要求1所述的一种大型带凸耳镁合金构件成形方法，其特征在于：所述的不规则非轴对称凹模上设有沿中心轴不对称的类似椭圆形的型腔；类似椭圆形的型腔上设有拔模斜度。

3.如权利要求1所述的一种大型带凸耳镁合金构件成形方法，其特征在于：所述的“田”字四瓣凹模为由四瓣小凹模构成“田”字形凹模；四瓣小凹模的中部形成“十”字形型腔；“十”字形型腔上设有拔模斜度；“十”字形型腔的边角处倒有圆角。

4.如权利要求1所述的一种大型带凸耳镁合金构件成形方法，其特征在于：所述的不规则非轴对称凹模的上端设有挡料装置；所述的挡料装置包含底部设有长方形通孔的弓形板及安装在长方形通孔内的挡料板。