CN108015254A - 变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法 - Google Patents
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Abstract
变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法，本发明涉及变形铝合金零件的半固态触变模锻装置及加工方法，它为了解决现有热锻造结合机械加工方式对于材料的利用率较低的问题。挤压方法：一、凸模固定板固定在上模板的下表面，凸模置于凸模固定板内，凹模固定套设置在下模板的上表面，凹模固定套内套设有凹模，凹模中为四级台阶空腔，在空腔中插有顶杆，完成整体模具的组装；二、对整体模具进行预热；三、坯料加热至半固态温度并保温；四、坯料运至凹模的凹腔中；五、合模进行半固态触变成形；六、降温；七、取件。本发明提出的挤压装置及挤压方法，成形精度高，机械加工余量少，材料利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及变形铝合金零件的半固态触变模锻装置及加工方法。
背景技术
变形铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性和成形加工性好等一系列优点，在汽车、摩托车、航空、航天、船舶、核工业及兵器工业都有着广泛的应用前景及不可替代的地位。近年来，随着国家对节能、减排、降耗和增效的需求越来越大，装备的轻量化需求越来越高。以汽车为例，每年变形铝合金结构件的应用提升非常明显。航空和航天领域变形铝合金结构件的应用需求更加迫切。装备的轻量化既包括产品设计的轻量化，又包括结构件的轻量化。其中在结构件轻量化的方面，使用的成形或加工技术非常关键。变形铝合金结构件主要的加工方法包括机械加工和热锻造。机械加工的优点是零件尺寸精度高，可以利用现有先进机床进行精密高精度零件的加工。但是机械加工产品的材料利用率较低。特别是复杂零件的机械加工材料利用率更低。所以，热锻造技术成为变形铝合金零件成形制造的重要方式。变形铝合金由于具有良好的塑性加工能力，利用设计好的模具能够使变形铝合金在加热状态下发挥其自身的塑性流动能力，充满模具型腔，从而成形出高性能的变形铝合金结构件。但是，对于热锻造而言，材料的变形抗力较高，对模具的冲击性较大，一般模具寿命较低。而且，对于结构复杂的变形铝合金结构件，热锻造难以成形。即使成形出半成品，其机械加工量也较大。所以如何降低材料在热成形中的变形抗力、提升产品的近净成形程度是变形铝合金热成形技术发展的重要方向。
半固态触变成形技术就是一种变形铝合金精密近净成形技术。它与常规热锻造技术相比，它具有材料变形抗力低、易成形复杂件的优点。半固态触变成形技术成形的对象是半固态浆料。由于半固态浆料是由近球状晶和围绕其周围的液相组成，所以其变形抗力较低，流动性较好，特别容易充填模具型腔。这对于成形形状复杂的变形铝合金结构件是非常有利的。半固态触变成形已经在一些铸造铝合金结构件的成形方面显示出巨大的技术优势。但是，在变形铝合金结构件的成形方面应用还不是很多。所以如何拓宽半固态触变成形技术在变形铝合金结构件成形方面的应用也是半固态触变成形急需解决的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有热锻造结合机械加工方式对于材料的利用率较低的问题，而提供一种变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法。
本发明变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置包括上模板、上模板螺栓、凸模固定板、压板螺栓、凸模、凹模压板、凹模、顶杆、凹模固定套、下模板和下螺模板螺栓，凸模固定板通过上模板螺栓固定在上模板的下表面，凸模固定板为空心结构，凸模固定板的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，所述的凸模由底座和模体形成一体结构，凸模的底座为与凸模固定板的台阶空腔配合的台阶形，凸模置于凸模固定板内，凸模的模体从凸模固定板中伸出，模体的端面有凸起的模头，模体的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面配合；
在下模板的中心处开有圆通孔，凹模固定套通过下螺模板螺栓固定在下模板的上表面，圆环状的凹模压板通过压板螺栓固定在凹模固定套的上表面，在凹模固定套内套设有凹模，凹模被凹模压板的下板面和凹模固定套的内圆锥面夹紧，凹模为空心结构，凹模的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔、二级空腔、三级空腔和四级空腔，顶杆的杆头卡嵌在三级空腔中，顶杆的杆体经四级空腔从下模板的圆通孔中穿出，一级空腔、二级空腔与顶杆的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面配合，凸模的模头伸入二级空腔内。
本发明待加工变形铝合金支架零件是中部具有凸腔的板件，在两侧的支撑板之间形成(矩形)凸腔。
本发明变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法按以下步骤实现：
一、将上模板与液压机的活动横梁相连接，凸模固定板通过上螺模板栓固定在上模板的下表面，凸模固定板为空心结构，凸模固定板的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，凸模由底座和模体形成一体结构，凸模置于凸模固定板内，凸模的模体从凸模固定板中伸出，模体的端面有凸起的模头，模体的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面配合；
凹模固定套通过下螺模板螺栓固定在下模板的上表面，圆环状的凹模压板通过压板螺栓固定在凹模固定套的上表面，在凹模固定套内套设有凹模，凹模被凹模压板的下板面和凹模固定套的内圆锥面夹紧，凹模为空心结构，凹模的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔、二级空腔、三级空腔和四级空腔，顶杆的杆头卡嵌在三级空腔中，顶杆的杆体经四级空腔从下模板的圆通孔中穿出，一级空腔、二级空腔与顶杆的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面配合，完成整体模具的组装；
二、利用加热装置将整体模具加热至105℃～160℃之间，然后采用喷枪将含有石墨的水溶液润滑剂均匀喷涂在凸模、凹模和顶杆组成的型腔表面，得到预热后的模具；
三、将长方体变形铝合金坯料放入电阻炉中加热至半固态温度并保温，同时利用加热装置将整体模具加热至310℃～400℃，得到加热后的模具；
四、采用夹持工具将半固态温度保温的长方体变形铝合金坯料运输至凹模中的凹腔内；
五、通过液压机带动凸模下行，与凹模合模进行半固态触变成形，控制压力为350MPa～450MPa，保压后得到挤压变形的铝合金支架工件；
六、液压机带动凸模回程，将室温水浇至挤压变形的铝合金支架工件，降温冷却收缩，得到成形的铝合金支架工件；
七、通过液压机的顶出缸驱动顶杆将成形的铝合金支架工件从凹腔顶出，取出后空冷至室温，得到变形铝合金支架零件。
本发明所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法包括以下有益效果：
1、本发明提出的变形铝合金支架零件半固态触变挤压模具结构简单，能够较容易实现顶出和合模，成形零件的节奏紧凑。
2、本发明提出的变形铝合金支架零件半固态触变挤压凸模和凹模设计精密，成形零件不产生飞边，只有少量毛刺。其拔模斜度比精锻高，圆角半径采用直角设计，成形精度高，机械加工余量少，材料利用率由8％左右提升至30％以上。
3、本发明提出的变形铝合金支架零件半固态触变挤压方法操作简单，短流程，低成本。半固态坯料制备只需要将轧制板材根据所成形支架零件的体积并考虑生成毛刺体积进行分割。半固态制坯所需要的装备仅为常规电阻炉，制坯成本低且短流程。半固态触变挤压成形过程与常规热锻造基本一致，但材料流动充填能力明显提升。
附图说明
图1是半固态触变挤压变形铝合金支架零件的正面结构图；
图2是半固态触变挤压变形铝合金支架零件的背面结构图；
图3是本发明变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置的装配图；
图4是实施例中凸模的主视结构示意图；
图5是图4中A向的结构示意图；
图6是实施例中凸模的侧视结构示意图；
图7是实施例中凹模的俯视示意图；
图8是图7中A-A截面的结构示意图；
图9是图7中B-B截面的结构示意图；
图10是图7中C-C截面的结构示意图；
图11是图7中D-D截面的结构示意图；
图12是顶杆的主视结构示意图；
图13是实施例二得到的变形铝合金支架零件的宏观照片；
图14是实施例二得到的变形铝合金支架零件的微观组织图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置包括上模板1、上模板螺栓2、凸模固定板3、压板螺栓4、凸模5、凹模压板6、凹模7、顶杆8、凹模固定套9、下模板10和下螺模板螺栓11，凸模固定板3通过上模板螺栓2固定在上模板1的下表面，凸模固定板3为空心结构，凸模固定板3的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，所述的凸模5由底座5-1和模体5-2形成一体结构，凸模5的底座5-1为与凸模固定板3的台阶空腔配合的台阶形，凸模5置于凸模固定板3内，凸模5的模体5-2从凸模固定板3中伸出，模体5-2的端面有凸起的模头5-3，模体5-2的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面X配合；
在下模板10的中心处开有圆通孔，凹模固定套9通过下螺模板螺栓11固定在下模板10的上表面，圆环状的凹模压板6通过压板螺栓4固定在凹模固定套9的上表面，在凹模固定套9内套设有凹模7，凹模7被凹模压板6的下板面和凹模固定套9的内圆锥面夹紧，凹模7为空心结构，凹模7的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔7-1、二级空腔7-2、三级空腔7-3和四级空腔7-4，顶杆8的杆头卡嵌在三级空腔7-3中，顶杆8的杆体经四级空腔7-4从下模板10的圆通孔中穿出，一级空腔7-1、二级空腔7-2与顶杆8的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面Y配合，凸模5的模头5-3伸入二级空腔7-2内。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是凸模5与凹模7的单边间隙为0.12mm。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述的上模板1通过T型螺栓与液压机的活动横梁相连接，所述的下模板10通过T型螺栓与液压机下横梁连接。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是凹模7中的凹腔平面相交处采用直角过度。
具体实施方式五：本实施方式变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法按以下步骤实施：
一、将上模板1与液压机的活动横梁相连接，凸模固定板3通过上螺模板栓2固定在上模板1的下表面，凸模固定板3为空心结构，凸模固定板3的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，凸模5由底座5-1和模体5-2形成一体结构，凸模5置于凸模固定板3内，凸模5的模体5-2从凸模固定板3中伸出，模体5-2的端面有凸起的模头5-3，模体5-2的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面X配合；
凹模固定套9通过下螺模板螺栓11固定在下模板10的上表面，圆环状的凹模压板6通过压板螺栓4固定在凹模固定套9的上表面，在凹模固定套9内套设有凹模7，凹模7被凹模压板6的下板面和凹模固定套9的内圆锥面夹紧，凹模7为空心结构，凹模7的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔7-1、二级空腔7-2、三级空腔7-3和四级空腔7-4，顶杆8的杆头卡嵌在三级空腔7-3中，顶杆8的杆体经四级空腔7-4从下模板10的圆通孔中穿出，一级空腔7-1、二级空腔7-2与顶杆8的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面Y配合，完成整体模具的组装；
二、利用加热装置将整体模具加热至105℃～160℃之间，然后采用喷枪将含有石墨的水溶液润滑剂均匀喷涂在凸模5、凹模7和顶杆8组成的型腔表面，得到预热后的模具；
三、将长方体变形铝合金坯料放入电阻炉中加热至半固态温度并保温，同时利用加热装置将整体模具加热至310℃～400℃，得到加热后的模具；
四、采用夹持工具将半固态温度保温的长方体变形铝合金坯料运输至凹模7中的凹腔内；
五、通过液压机带动凸模5下行，与凹模7合模进行半固态触变成形，控制压力为350MPa～450MPa，保压后得到挤压变形的铝合金支架工件；
六、液压机带动凸模5回程，将室温水浇至挤压变形的铝合金支架工件，降温冷却收缩，得到成形的铝合金支架工件；
七、通过液压机的顶出缸驱动顶杆8将成形的铝合金支架工件从凹腔顶出，取出后空冷至室温，得到变形铝合金支架零件。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中采用三梁四柱液压机。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是所述的变形铝合金坯料为2A12、5A06或7A04变形铝合金热轧板材。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是当变形铝合金坯料的材质为2A12时，步骤三加热至半固态温度的温度为620℃，保温22min～25min；
当变形铝合金坯料的材质为5A06时，步骤三加热至半固态温度的温度为615℃，保温25min～28min；
当变形铝合金坯料的材质为7A04时，步骤三加热至半固态温度的温度为622℃，保温20min～22min。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是步骤三中长方体变形铝合金坯料的体积是变形铝合金支架零件(待加工产品)体积的1.1～1.15倍。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五至九之一不同的是步骤三中凸模5加热温度控制在310℃～350℃之间，凹模7加热温度控制在380℃～400℃之间。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八不同的是当变形铝合金坯料的材质为2A12时，步骤五中控制压力为350MPa～380MPa，保压时间为20s～22s；
当变形铝合金坯料的材质为5A06时，步骤五中控制压力为380MPa～410MPa，保压时间为21s～23s；
当变形铝合金坯料的材质为7A04时，步骤五中控制压力为410MPa～450MPa，保压时间为23s～25s。
实施例一：本实施例变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置包括上模板1、上模板螺栓2、凸模固定板3、压板螺栓4、凸模5、凹模压板6、凹模7、顶杆8、凹模固定套9、下模板10和下螺模板螺栓11，凸模固定板3通过上螺模板栓2固定在上模板1的下表面，凸模固定板3为空心结构，凸模固定板3的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，所述的凸模5由底座5-1和模体5-2形成一体结构，凸模5的底座5-1为与凸模固定板3的台阶空腔配合的台阶形，凸模5置于凸模固定板3内，凸模5的模体5-2从凸模固定板3中伸出，模体5-2的端面有凸起的模头5-3，模体5-2的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面X配合；
在下模板10的中心处开有圆通孔，凹模固定套9通过下螺模板螺栓11固定在下模板10的上表面，圆环状的凹模压板6通过压板螺栓4固定在凹模固定套9的上表面，在凹模固定套9内套设有凹模7，凹模7被凹模压板6的下板面和凹模固定套9的内圆锥面夹紧，凹模7为空心结构，凹模7的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔7-1、二级空腔7-2、三级空腔7-3和四级空腔7-4，顶杆8的杆头卡嵌在三级空腔7-3中，顶杆8的杆体经四级空腔7-4从下模板10的圆通孔中穿出，一级空腔7-1、二级空腔7-2与顶杆8的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面Y配合，凸模5的模头5-3伸入二级空腔7-2内。
本实施例待加工的半固态触变挤压变形铝合金支架零件的三维结构图如图1和图2所示。该变形铝合金支架零件是中部具有凸腔的板件，在两侧的支撑板之间形成矩形凸腔，支撑板的形状为直角梯形，在支架外凸面的上边沿和下边沿设置有沿边。
本实施例挤压装置中凸模5与凹模7单边间隙为0.12mm，凸模5与凹模7合模配合时，凸模5深入凹模7深度h为20mm，凸模5与凹模7六个垂直方向配合面与中轴线之间的斜度为1度。凸模5与凸模固定板3配合间隙为单边0.05mm。凸模5六个配合面之间直角连接。其中凸模5通过凸模固定板3和上模板螺栓2与上模板1连接，其中凸模5与上模板1接触处高出凸模固定板3上表面0.5mm，使上模板1与凸模5上表面压紧。上模板1通过T型螺栓与液压机活动横梁相连接。
顶杆8放入凹模7中的凹模型腔内，顶杆8与凹模7之间的间隙为0.1mm。凹模7型腔平面相交处采用直角过度。凹模7型腔部分的粗糙度为Ra0.8。凹模7前后两侧加强筋处以及上端较大面积处均采用1度拔模斜度。利用凹模压板6和压板螺栓4将凹模7固定在凹模固定套9上。凹模7上表面高出凹模固定套9的距离为1mm，凹模7下表面也高出凹模固定套9的距离为1mm，以保证凹模压板6将凹模7紧压入凹模套9中。凹模固定套9和下模板10利用螺栓11连接。下模板10利用T型螺栓与液压机下横梁连接。
本实施例所述的凸模高度为210mm，上底座5-1的大端为圆柱形，直径为259mm，高30mm，上部采用圆柱体台阶式结构，较小圆柱体直径为200mm，高度50mm。下部垂直方向拔模斜度为1度。模头5-3的高度为41.4mm，模头端部的宽度为46.7mm。所述的凹模7的高度为200mm，顶端面的直径261mm，侧面采用3度斜度。凹模型腔上部与凸模配合部分斜度为1度。一级空腔7-1、二级空腔7-2与顶杆8的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面Y配合。
应用具体实施方式五变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法得到的半固态触变挤压成形的变形铝合金支架表面质量良好，零件充型完整，微观组织具备变形组织特征。获得的半固态触变挤压成形的变形铝合金支架的力学性能达到：对于5A05变形铝合金，抗拉强度大于280MPa，延伸率大于16％；2A12变形铝合金，抗拉强度大于390MPa，延伸率大于15％；7A04变形铝合金，抗拉强度大于380MPa，延伸率大于8％。
实施例二：本实施例变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法按以下步骤实施：
一、将上模板1与液压机的活动横梁相连接，凸模固定板3通过上螺模板栓2固定在上模板1的下表面，凸模固定板3为空心结构，凸模固定板3的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，凸模5由底座5-1和模体5-2形成一体结构，凸模5置于凸模固定板3内，凸模5的模体5-2从凸模固定板3中伸出，模体5-2的端面有凸起的模头5-3，模体5-2的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面X配合；
凹模固定套9通过下螺模板螺栓11固定在下模板10的上表面，圆环状的凹模压板6通过压板螺栓4固定在凹模固定套9的上表面，在凹模固定套9内套设有凹模7，凹模7被凹模压板6的下板面和下模板10的上板面夹紧，凹模7为空心结构，凹模7的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔7-1、二级空腔7-2、三级空腔7-3和四级空腔7-4，顶杆8的杆头卡嵌在三级空腔7-3中，顶杆8的杆体经四级空腔7-4从下模板10的圆通孔中穿出，一级空腔7-1、二级空腔7-2与顶杆8的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面Y配合，完成整体模具的组装；
二、利用加热装置将整体模具加热至120℃，然后采用喷枪将含有石墨的水溶液润滑剂均匀喷涂在凸模5、凹模7和顶杆8组成的型腔表面，得到预热后的模具；
三、将长方体变形5A06铝合金坯料放入电阻炉中加热至半固态温度615℃并保温20min，同时利用加热装置将凸模加热至350℃，凹模加热至400℃，得到加热后的模具，其中长方体变形铝合金坯料长度为73.6mm，宽度为53.6mm，高度为43mm；该长方体坯料的体积是半固态触变挤压成形的支架的体积的1.12倍；
四、采用夹持工具将半固态温度保温的长方体变形铝合金坯料运输至凹模7中的凹腔内；
五、通过5000kN的三梁四柱液压机带动凸模5下行，凸模进入凹模的深度h为20mm，与凹模7合模进行半固态触变成形，控制压力为360MPa，保压21s后得到挤压变形的铝合金支架工件；
六、液压机带动凸模5回程，将室温水浇至挤压变形的铝合金支架工件，降温冷却收缩，得到成形的铝合金支架工件；
七、通过液压机的顶出缸驱动顶杆8将成形的铝合金支架工件从凹腔顶出，取出后空冷至室温，得到变形铝合金支架零件。
本实施例得到的变形铝合金支架零件的微观组织图如图14所示。
Claims (10)
1.变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于该变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置包括上模板(1)、上模板螺栓(2)、凸模固定板(3)、压板螺栓(4)、凸模(5)、凹模压板(6)、凹模(7)、顶杆(8)、凹模固定套(9)、下模板(10)和下螺模板螺栓(11)，凸模固定板(3)通过上模板螺栓(2)固定在上模板(1)的下表面，凸模固定板(3)为空心结构，凸模固定板(3)的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，所述的凸模(5)由底座(5-1)和模体(5-2)形成一体结构，凸模(5)的底座(5-1)为与凸模固定板(3)的台阶空腔配合的台阶形，凸模(5)置于凸模固定板(3)内，凸模(5)的模体(5-2)从凸模固定板(3)中伸出，模体(5-2)的端面有凸起的模头(5-3)，模体(5-2)的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面(X)配合；
在下模板(10)的中心处开有圆通孔，凹模固定套(9)通过下螺模板螺栓(11)固定在下模板(10)的上表面，圆环状的凹模压板(6)通过压板螺栓(4)固定在凹模固定套(9)的上表面，在凹模固定套(9)内套设有凹模(7)，凹模(7)被凹模压板(6)的下板面和凹模固定套(9)的内圆锥面夹紧，凹模(7)为空心结构，凹模(7)的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔(7-1)、二级空腔(7-2)、三级空腔(7-3)和四级空腔(7-4)，顶杆(8)的杆头卡嵌在三级空腔(7-3)中，顶杆(8)的杆体经四级空腔(7-4)从下模板(10)的圆通孔中穿出，一级空腔(7-1)、二级空腔(7-2)与顶杆(8)的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面(Y)配合，凸模(5)的模头(5-3)伸入二级空腔(7-2)内。
2.根据权利要求1所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于凸模(5)与凹模(7)的单边间隙为0.12mm。
3.根据权利要求1所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于所述的上模板(1)通过T型螺栓与液压机的活动横梁相连接，所述的下模板(10)通过T型螺栓与液压机下横梁连接。
4.根据权利要求1所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于凹模(7)中的凹腔平面相交处采用直角过度。
5.变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法，其特征在于该方法是按下列步骤实现：
一、将上模板(1)与液压机的活动横梁相连接，凸模固定板(3)通过上螺模板栓(2)固定在上模板(1)的下表面，凸模固定板(3)为空心结构，凸模固定板(3)的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，凸模(5)由底座(5-1)和模体(5-2)形成一体结构，凸模(5)置于凸模固定板(3)内，凸模(5)的模体(5-2)从凸模固定板(3)中伸出，模体(5-2)的端面有凸起的模头(5-3)，模体(5-2)的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面(X)配合；
凹模固定套(9)通过下螺模板螺栓(11)固定在下模板(10)的上表面，圆环状的凹模压板(6)通过压板螺栓(4)固定在凹模固定套(9)的上表面，在凹模固定套(9)内套设有凹模(7)，凹模(7)被凹模压板(6)的下板面和凹模固定套(9)的内圆锥面夹紧，凹模(7)为空心结构，凹模(7)的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔(7-1)、二级空腔(7-2)、三级空腔(7-3)和四级空腔(7-4)，顶杆(8)的杆头卡嵌在三级空腔(7-3)中，顶杆(8)的杆体经四级空腔(7-4)从下模板(10)的圆通孔中穿出，一级空腔(7-1)、二级空腔(7-2)与顶杆(8)的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面(Y)配合，完成整体模具的组装；
二、利用加热装置将整体模具加热至105℃～160℃之间，然后采用喷枪将含有石墨的水溶液润滑剂均匀喷涂在凸模(5)、凹模(7)和顶杆(8)组成的型腔表面，得到预热后的模具；
三、将长方体变形铝合金坯料放入电阻炉中加热至半固态温度并保温，同时利用加热装置将整体模具加热至310℃～400℃，得到加热后的模具；
四、采用夹持工具将半固态温度保温的长方体变形铝合金坯料运输至凹模(7)中的凹腔内；
五、通过液压机带动凸模(5)下行，与凹模(7)合模进行半固态触变成形，控制压力为350MPa～450MPa，保压后得到挤压变形的铝合金支架工件；
六、液压机带动凸模(5)回程，将室温水浇至挤压变形的铝合金支架工件，降温冷却收缩，得到成形的铝合金支架工件；
七、通过液压机的顶出缸驱动顶杆(8)将成形的铝合金支架工件从凹腔顶出，取出后空冷至室温，得到变形铝合金支架零件。
6.根据权利要求1所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法，其特征在于所述的变形铝合金坯料为2A12、5A06或7A04变形铝合金热轧板材。
7.根据权利要求5所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法，其特征在于当变形铝合金坯料的材质为2A12时，步骤三加热至半固态温度的温度为620℃，保温22min～25min；
当变形铝合金坯料的材质为5A06时，步骤三加热至半固态温度的温度为615℃，保温25min～28min；
当变形铝合金坯料的材质为7A04时，步骤三加热至半固态温度的温度为622℃，保温20min～22min。
8.根据权利要求5所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法，其特征在于步骤三中长方体变形铝合金坯料的体积是变形铝合金支架零件体积的1.1～1.15倍。
9.根据权利要求5所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法，其特征在于步骤三中凸模(5)加热温度控制在310℃～350℃之间，凹模(7)加热温度控制在380℃～400℃之间。
10.根据权利要求5所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法，其特征在于当变形铝合金坯料的材质为2A12时，步骤五中控制压力为350MPa～380MPa，保压时间为20s～22s；
当变形铝合金坯料的材质为5A06时，步骤五中控制压力为380MPa～410MPa，保压时间为21s～23s；
当变形铝合金坯料的材质为7A04时，步骤五中控制压力为410MPa～450MPa，保压时间为23s～25s。
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