CN108672560A - 一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具及其制备方法，属于热加工模具及其设计领域，它适用于航空航天用接头类构件热挤压模具设计和热挤压成形。该模具包括：上模板(1)、凸模固定板(2)、应力圈(3)、凹模(4)、凹模垫板(5)、下模板(6)、顶杆(7)、凸模(8)、限位块(9)。本发明的优点：凸模(8)和凹模(4)间具有导向设计，保证模具在无需导柱导套导向装置下闭合状态时型面完整无错位；顶杆(7)两级过渡台阶以及拔模设计，既能增加顶杆同凹模配合强度又能减小挤压飞边便于零件脱模；模具整体外形为圆周型，可采用中频感应加热方式加热，加热效率高温度均匀性好；此模具成形出的铝合金接头类构件质量稳定，尺寸精度和型面精度较高。

Description

一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具及其制备方法，属于热加工模具技术领域。

背景技术

当前，航空航天产品零件正向轻量化、复杂化及整体化方向发展，铝合金材料因具有优异的使用性能，在航空航天、轨道交通、武器装备等领域广泛应用，而铝合金接头类构件用量大、性能要求高且形状复杂。

铝合金接头类构件因形状复杂，往往采用自由锻件机加的方式加工，但该工艺方法面临机加量大、材料利用率低、生产效率低等问题。采用闭式热挤压近净成形可成形出质量稳定、尺寸精度高的铝合金接头类构件，后续对装配面进行少量精加工便可，这大大提高了零件材料利用率并缩短了制造周期。热挤压成形模具是零件成形质量和成形效率的重要保证。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种铝合金接头类构件深腔型热挤压成形模具及其制备方法，它能效地保证铝合金接头类构件热挤压高效成形。此模具成形出的铝合金接头类构件质量稳定，尺寸精度高，适用于采用中频感应加热方式高校加热，且可同设备配合，在零件成形后自动化顶出零件，大大提高接头类构件热挤压成形效率。

本发明的技术解决方案是：

一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，包括上模部分、下模部分和顶杆，所述上模部分包括上模板、凸模固定板、凸模和限位块，所述下模部分包括下模板、应力圈、凹模和凹模垫板；

所述上模板与凸模固定板固定连接；所述凸模固定板下表面开有凹槽，所述凸模安装在凹槽中；所述限位块固定连接在凸模固定板两侧，用于在所述上模部分和下模部分配合到位时限制所述凸模的位置；

所述应力圈套接固定在凹模上；所述凹模固定放置在所述凹模垫板上；所述凹模垫板固定放置在所述下模板上；

所述凹模内侧面和顶杆顶端面构成凹模型腔；所述凸模和所述凹模型腔配合到位后即成形接头类构件。

进一步地，所述凹模包括凹模过渡台阶；所述顶杆包括顶杆过渡台阶，所述顶杆过渡台阶与所述凹模过渡台阶配合固定所述凹模。

进一步地，所述凹模还包括凹模拔模导向和凹模垂直导向，所述顶杆还包括顶杆拔模导向和顶杆垂直导向；所述顶杆拔模导向和凹模拔模导向配合、所述顶杆垂直导向和凹模垂直导向配合，共同控制顶杆的移动方向。

进一步地，所述顶杆拔模导向的拔模斜度为3°。

进一步地，所述凹模垫板外径尺寸同应力圈外径尺寸一致；所述凹模垫板中心位置开有圆形凹槽，所述圆形凹槽直径同凹模外径一致；所述圆形凹槽下方开有导向圆孔，所述导向圆孔下方开有限位圆孔。

进一步地，所述圆形凹槽、导向圆孔、限位圆孔同心；所述导向圆孔直径小于圆形凹槽直径，导向圆孔直径同热挤压设备自带顶杆上部直径一致；限位圆孔直径小于导向圆孔直径，限位圆孔同热挤压设备自带顶杆下部直径一致。

进一步地，所述凸模包括限位台阶和凸模型面，所述限位台阶用于固定凸模，所述凸模型面用于加工铝合金接头类构件。

进一步地，所述应力圈中心开第一圆形通槽和第二圆形通槽；所述第一圆形通槽和第二圆形通槽构成用于固定凹模的台阶；所述圆形通槽直径比圆形通槽直径大。

进一步地，一种上述的任一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具的制备方法，包括如下步骤：

S1，根据铝合金接头类构件深腔型热挤压模具加热方式确定铝合金接头类构件深腔型热挤压模具整体外形；

S2，根据零件外形，确定凸模和凹模的分型面，以及凸模工作型面、凹模工作型面、顶杆工作型面；所述凸模工作型面为两侧凸起中间凹陷，尺寸同零件上部尺寸一致；凹模工作型面四面拔模，拔模斜度为2～5°，尺寸同零件下部外形尺寸一致；顶杆工作型面四面拔模，拔模斜度为2～5°，尺寸同零件下部中间尺寸一致；

S3，加工凹模工作型面和顶杆工作型面配合构成下模型腔，并使得顶杆在凹模上运动通畅；顶杆为台阶过渡形式，凹模相应部位为台阶过渡形式；

S4，过盈配合加工装配所述应力圈和凹模，同时加工凹模垫板；

S5，加工所述凸模固定板、上模板、下模板、限位块，将所述凸模固定板装配到所述上模板上，将所述限位块装配到所述凸模固定板上，将所述凸模装配到所述凸模固定板上；将所述应力圈和凹模装配到所述凹模垫板上，将所述凹模垫板装配到所述下模板上；将所述顶杆装配到所述凹模上。

进一步地，所述铝合金接头类构件深腔型热挤压模具加热方式采用电磁感应加热方式加热，铝合金接头类构件深腔型热挤压模具整体外形为圆形。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1)该模具设计方法可实现一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具设计；

2)凸凹模具有自导向设计，在无导柱导套导向装置条件下保证模具闭合状态时型面完整无错位；

3)凸模限位台阶可起到行程限制作用，限位块起到双重限位作用和保护凸模作用，保证热挤压成形到位且不会损坏凸模；

4)顶杆2级过渡台阶以及拔模设计，既能增加顶杆同凹模配合强度又能减小挤压飞边便于零件脱模；

5)凹模垫板整体高度比凹模腔体深度大30～50mm，既能满足零件顶出距离又能节省模具材料费用；

6)模具整体外形为圆周型，可采用中频感应加热方式加热，加热效率高温度均匀性好；

7)此模具热挤压成形出的铝合金接头类构件质量稳定，尺寸精度以及型面精度较高。

附图说明

图1为一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具示意图；

图2为上模板示意图；

图3为凸模固定板示意图；

图4为应力圈示意图；

图5为凹模示意图；

图6为凹模垫板示意图；

图7为下模板示意图；

图8为顶杆示意图；

图9为凸模示意图；

图10为限位块示意图；

图11为铝合金接头类构件零件示意图。

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是：本发明提供了一种铝合金接头类构件深腔型热挤压成形模具及制备方法，它能效地保证铝合金接头类构件热挤压高效成形。某接头类构件如图11所示，三维尺寸约为62×52×72mm。

下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步详细说明。

一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，如图1所示，其特征在于，包括：上模板1、凸模固定板2、应力圈3、凹模4、凹模垫板5、下模板6、顶杆7、凸模8、限位块9；上模板1、凸模固定板2、凸模8、限位块9由螺栓连接组成上模部分，应力圈3、凹模4、凹模垫板5、下模板6由螺栓连接组成下模部分；顶杆7为出料装置；凹模4和顶杆7装配后形成凹模型腔；凸模4和凹模型腔配合到位行程接头类构件外形；凹模4、顶杆7和凸模8等的模具材料为H13热作模具钢，应力圈3的模具材料为5CrNiMo，上模板1、凸模固定板2、凹模垫板5、下模板6和限位块9等的模具材料为45#钢，H13热处理硬度为HRC50～55，5CrNiMo热处理硬度为HRC45～50，45#钢热处理硬度为HRC28～32。

上模板1如图2所示，周围对称的两侧分别开有2个吊装螺栓孔11，用于安装吊装螺栓吊装模具；上下面开有围绕中心周向均匀分布的6个沉头通孔12，用于通过螺栓固定凸模固定板2，本实施例中，沉头通孔12中心距上模板中心距离为120mm。

凸模固定板2如图3所示，下表面开有凹槽21，可安装凸模8，深度为5mm；上下面中心处开有4个沉头通孔22，用于通过螺栓固定凸模8；上表面开有围绕中心周向均匀分布分6个螺栓孔23，本实施例中，螺栓孔23为M24螺栓孔，可同沉头通孔12螺栓连接；下表面开有对称分布在中心线两侧4个螺栓孔24，本实施例中，螺栓孔23为M8螺栓孔，用于通过螺栓固定限位块9。

应力圈3如图4所示，外形为圆形，同凹模4过盈装配；中心开圆形通槽31和圆形通槽32，圆形通槽31和圆形通槽32直径不同，直经差20mm；上下面周圈开有围绕中心周向均匀分布分6个沉头通孔33，沉头通孔12中心应力圈中心距离为120mm，通过螺栓同凹模垫板5连接；上表面开有对称分布在中心线两侧2个吊装螺栓孔34，本实施例中，螺栓孔23为M14螺栓孔，用于安装吊装螺栓吊装模具。

凹模4如图5所示，外形为圆形；内部开有凹模型腔41、过渡台阶42、拔模导向43、垂直导向44；外圈顶部开有圆形台阶45，该台阶上部外圆直径和圆形通槽31直径一致，下部外圆直径和圆形通槽32直径一致，凹模4同应力圈3过盈配合加工。

凹模垫板5如图6所示，外形为圆形，外径尺寸同应力圈3外径尺寸一致；中心开有圆形凹槽51，圆形凹槽51直径同凹模4外径一致，需配合加工，圆形凹槽深度为5mm；圆形凹槽51下方开有导向圆孔52，导向圆孔下方开有限位圆孔53，其中圆形凹槽51、导向圆孔52、限位圆孔53同心；导向圆孔52直径小于圆形凹槽51直径，导向圆孔52直径同热挤压设备自带顶杆上部直径一致；限位圆孔53直径小于导向圆孔52直径，限位圆孔53同热挤压设备自带顶杆下部直径一致；上表面开有围绕中心周向均匀分布分6个螺栓孔54，用于同沉头通孔33配合螺栓连接；上表面开有围绕中心周向均匀分布分6个螺栓孔55，用于同沉头通孔33配合螺栓连接。

下模板6如图7所示，周围两侧分别开有2个吊装螺栓孔61，用于安装吊装螺栓吊装模具；上下面开有围绕中心周向均匀分布的6个沉头通孔62和螺栓孔54配合螺栓连接；中心开圆形通孔63，圆形通孔63同限位圆孔53直径一致。

顶杆7如图8所示，由顶杆凸起71、过渡台阶72、拔模导向73和垂直导向74等组成；顶杆凸起71同凹模型腔41配合组成零件下模型腔；过渡台阶72和过渡台阶42配合加工，过渡台阶72高度一般为5mm；拔模导向73和拔模导向43配合加工使用，拔模导向73高度一般为25mm，拔模斜度一般为3°；垂直导向74和垂直导向44配合加工使用，垂直导向74高度一般为70mm。

凸模8如图9所示，由限位台阶81、凸模型面82和螺栓孔83等组成；限位台阶81四周尺寸比凸模型面82四周尺寸大10mm；凸模型面82四周尺寸同凹模型腔41四周尺寸尺寸一致，需配合加工；凸模型面82、凹模型腔41和顶杆凸起71等配合组成零件外型。

限位块9如图10所示，它起到限制凸模行程的作用，共2个，需要加工两个沉头通孔91，沉头通孔91同螺栓孔24配合螺栓连接，将限位块9分别固定到凸模固定板2两侧。

一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具的模具的制备方法，包括步骤如下：

步骤一、根据模具加热方式，确定模具整体外形，本发明中铝合金接头热挤压模具采用电磁感应加热方式加热，模具整体外形为圆形，可同电磁感应圆形线圈配合使用。

步骤二、根据零件外形，确定凸凹模分型面，凸模工作型面、凹模工作型面、顶杆工作型面组合构成零件外形；凸模工作型面为两侧凸起中间凹陷，尺寸同零件上部尺寸一致；凹模工作型面四面拔模斜度，一般为2～5°，本实施例中为3°，同零件下部外形尺寸一致；顶杆工作型面四面拔模斜度，一般为2～5°，本实施例中为3°，同零件下部中间尺寸一致；

步骤三、设计顶杆同凹模4配合关系，即需要保证凹模工作型面和顶杆工作型面配合构成下模型腔，又需要保证顶杆7在凹模4上运动通畅，顶杆7可设计成台阶过渡形式，凹模4相应部位配合加工为台阶过渡形式，过渡台阶设为2级。

步骤四、设计应力圈3，应力圈3同凹模4过盈配合加工装配，起到固定凹模4和保护凹模4作用；设计凹模垫板5，凹模垫板5用于放置凹模4。

步骤五、设计凸模固定板2、上模板1、下模板6、限位块9，凸模固定板起到固定凸模8作用，保证凸模8能稳固的固定于凸模固定板2；上模板1起到固定凸模固定板2和同设备上平台连接作用；下模板6起到固定凹模4、应力圈3、凹模垫板5和同设备下平台连接作用；限位块9起到限制凸模8行程和保护凸模8作用。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，其特征在于：包括上模部分、下模部分和顶杆(7)，所述上模部分包括上模板(1)、凸模固定板(2)、凸模(8)和限位块(9)，所述下模部分包括下模板(6)、应力圈(3)、凹模(4)和凹模垫板(5)；

所述上模板(1)与凸模固定板(2)固定连接；所述凸模固定板(2)下表面开有凹槽(21)，所述凸模(8)安装在凹槽(21)中；所述限位块(9)固定连接在凸模固定板(2)两侧，用于在所述上模部分和下模部分配合到位时限制所述凸模(8)的位置；

所述应力圈(3)套接固定在凹模(4)上；所述凹模(4)固定放置在所述凹模垫板(5)上；所述凹模垫板(5)固定放置在所述下模板(6)上；

所述凹模(4)内侧面和顶杆(7)顶端面构成凹模型腔(41)；所述凸模(4)和所述凹模型腔(41)配合到位后即成形接头类构件。

2.根据权利要求1所述的铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，其特征在于：所述凹模(4)包括凹模过渡台阶(42)；所述顶杆(7)包括顶杆过渡台阶(72)，所述顶杆过渡台阶(72)与所述凹模过渡台阶(42)配合固定所述凹模(4)。

3.根据权利要求1所述的铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，其特征在于：所述凹模(4)还包括凹模拔模导向(43)和凹模垂直导向(44)，所述顶杆(7)还包括顶杆拔模导向(73)和顶杆垂直导向(74)；所述顶杆拔模导向(73)和凹模拔模导向(43)配合、所述顶杆垂直导向(74)和凹模垂直导向(44)配合，共同控制顶杆(7)的移动方向。

4.根据权利要求3所述的铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，其特征在于：所述顶杆拔模导向(73)的拔模斜度为3°。

5.根据权利要求1所述的铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，其特征在于：所述凹模垫板(5)外径尺寸同应力圈(3)外径尺寸一致；所述凹模垫板(5)中心位置开有圆形凹槽(51)，所述圆形凹槽(51)直径同凹模(4)外径一致；所述圆形凹槽(51)下方开有导向圆孔(52)，所述导向圆孔下方开有限位圆孔(53)。

6.根据权利要求5所述的铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，其特征在于：所述圆形凹槽(51)、导向圆孔(52)、限位圆孔(53)同心；所述导向圆孔(52)直径小于圆形凹槽(51)直径，导向圆孔(52)直径同热挤压设备自带顶杆上部直径一致；限位圆孔(53)直径小于导向圆孔(52)直径，限位圆孔(53)同热挤压设备自带顶杆下部直径一致。

7.根据权利要求1所述的铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，其特征在于：所述凸模(8)包括限位台阶(81)和凸模型面(82)，所述限位台阶(81)用于固定凸模(8)，所述凸模型面(82)用于加工铝合金接头类构件。

8.根据权利要求1任一项所述的铝合金接头类构件深腔型热挤压模具，其特征在于：所述应力圈(3)中心开第一圆形通槽(31)和第二圆形通槽(32)；所述第一圆形通槽(31)和第二圆形通槽(32)构成用于固定凹模(4)的台阶；所述圆形通槽(32)直径比圆形通槽(31)直径大。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的铝合金接头类构件深腔型热挤压模具的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，根据铝合金接头类构件深腔型热挤压模具加热方式确定铝合金接头类构件深腔型热挤压模具整体外形；

S2，根据零件外形，确定凸模(8)和凹模(4)的分型面，以及凸模工作型面、凹模工作型面、顶杆工作型面；所述凸模工作型面为两侧凸起中间凹陷，尺寸同零件上部尺寸一致；凹模工作型面四面拔模，拔模斜度为2～5°，尺寸同零件下部外形尺寸一致；顶杆工作型面四面拔模，拔模斜度为2～5°，尺寸同零件下部中间尺寸一致；

S3，加工凹模工作型面和顶杆工作型面配合构成下模型腔，并使得顶杆(7)在凹模(4)上运动通畅；顶杆(7)为台阶过渡形式，凹模(4)相应部位为台阶过渡形式；

S4，过盈配合加工装配所述应力圈(3)和凹模(4)，同时加工凹模垫板(5)；

S5，加工所述凸模固定板(2)、上模板(1)、下模板(6)、限位块(9)，将所述凸模固定板(2)装配到所述上模板(1)上，将所述限位块(9)装配到所述凸模固定板(2)上，将所述凸模(8)装配到所述凸模固定板(2)上；将所述应力圈(3)和凹模(4)装配到所述凹模垫板(5)上，将所述凹模垫板(5)装配到所述下模板(6)上；将所述顶杆(7)装配到所述凹模(4)上。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述铝合金接头类构件深腔型热挤压模具加热方式采用电磁感应加热方式加热，铝合金接头类构件深腔型热挤压模具整体外形为圆形。