CN108927416B - 一种开放内型正反挤压复合成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开放内型正反挤压复合成形方法，包括以下步骤：(1)开放内型正反挤压复合模具结构设计与装配；(2)初始坯料的准备；(3)正反挤压复合成形。本发明可以大大提高盲孔的长径比，在合金钢、铝合金、镁合金、铜合金等构件中应用广泛。

Description

一种开放内型正反挤压复合成形方法
技术领域
本发明涉及一种开放内型正反挤压复合成形方法。
背景技术
目前，传统反挤压的孔深较短，一般合金钢的内孔长径比在3左右，传统正挤压虽然可以将坯料的盲孔长径比增大，但芯模的高径比不能太大(如图1)，否则芯模会失稳。传统的正反挤压的方法，均不能满足具有一定深盲孔的构件成形。
发明内容
本发明的目的是提供一种开放内型正反挤压复合成形方法。
本发明采用以下方法：一种开放内型正反挤压复合成形方法，其特征在于：包括以下步骤：初始坯料的准备；使用模具进行正反挤压复合成形；
所述模具包括反挤压模具和正挤压模具。
反挤压模具的上模包括凸模，凸模与上模套锥面配合，凸模的上端面与上垫板的下端面接触，上垫板的上端面与上模座的下端面接触，在上模座中沿中心轴均匀分布上顶杆，凸模的冲头穿过凸模套一的内孔并形成间隙配合，凸模套一通过吊具与上模套连接。
反挤压模具的下模包括凹模，在凹模的底部通孔台阶槽内水平插入沿轴线均匀分布的外侧下顶杆，然后凹模穿过下模筒的内孔后放置在下模座的上端面，外侧下顶杆的杆部穿过下模座的通孔，凹模与下模筒间隙配合，芯模放入凹模的内腔并形成间隙配合，在芯模的上端面放置导向块，导向块与凹模间隙配合，压板通过台阶与导向块接触，并通过螺钉将压板和凹模压紧，然后将下固定块穿过凹模的通孔后放置在下模座的上端面，中心下顶杆穿过下固定块的通孔槽，垫块穿过芯模的通孔后放置在下固定块的上端面。
正挤压模具的上模包括反挤压模具的上模包括凸模，凸模与上模套锥面配合，凸模的上端面与上垫板的下端面接触，上垫板的上端面与上模座的下端面接触，在上模座中沿中心轴均匀分布上顶杆，凸模的冲头穿过凸模套二的内孔并形成间隙配合，凸模套二通过吊具与上模套连接；
正挤压模具的下模包括凹模，在凹模的底部通孔台阶槽内水平插入沿轴线均匀分布的外侧下顶杆，然后凹模穿过下模筒的内孔后放置在下模座的上端面，凹模与下模筒间隙配合，芯模放入凹模的内腔并形成间隙配合，在芯模的上端面放置导向块，导向块与凹模间隙配合，压板通过台阶与导向块接触，并通过螺钉将压板和凹模压紧，然后将下固定块穿过凹模的通孔后放置在下模座的上端面，中心下顶杆穿过下固定块的通孔槽，支撑块穿过下模筒的内孔形成间隙配合后放置在下模座和凹模的中间。
开放内型正反挤压复合方法是，首先开始反挤压之前，将坯料放置在芯模的型腔内部，坯料与型腔底部存在开放空间，在凸模下行与坯料接触之前，凸模套一与导向块形成模口导向，随着凸模继续下行并压制坯料向下充满底部型腔后金属沿芯模的内壁向上流动，当凸模运行到达设计的位移后，凸模保压停止不动；沿轴线均匀分布的外侧下顶杆带动凹模向上运动，通过芯模的台阶面促使金属壁厚减薄，当芯模的台阶面位于凸模的直壁下端面之上时，外侧下顶杆停止向上运动；接着取掉吊具，将凸模套一与上模套解开，沿轴线均匀分布的上顶杆保压，凸模向上回程，上顶杆的压力传递给凸模套一迫使坯料从凸模中脱落，并在中心下顶杆的上顶作用下完成取料；
然后开始正挤压之前，将上述反挤压的坯料放置在芯模的型腔内部，在凸模下行与坯料接触之前，凸模套二与导向块形成模口导向，接着取掉吊具，将凸模套二与上模套解开，同时凸模套二的上端面与凸模的台阶面接触，当凸模套二与坯料的壁部端面接触后，凸模的压力传递给凸模套二后迫使金属向下流动发生缩颈变形，同时坯料底部逐渐脱离凸模，并形成一定的开放空间，当凸模运行到达设计的位移后，凸模保压停止不动，接着沿轴线均匀分布的上顶杆保压，凸模向上回程，上顶杆的压力传递给凸模套二迫使坯料从凸模中脱落，并在中心下顶杆的上顶作用下完成取料。
单次正挤压的变形量≤65％，当变形量大于65％时采用多次正挤压变形。
本发明是在传统正反挤压的基础上，增加反挤压壁厚变薄，并且保证变薄部位的台阶位于坯料底部直壁之上的新方法，为后续正挤压提供坯料准备，同时解决正挤压过程中金属水平流动弯曲失稳的问题；接着再结合新型正挤压壁厚缩颈方法，该方法不受芯模长度的限制，可以大大提高盲孔的长径比。
说明书附图
图1为传统正挤压模具示意图；
图2为反挤压模具示意图；
图3为正挤压模具示意图；
图4a为反挤压成形的压制过程中向下反挤压的示意图；
图4b为反挤压成形的压制过程中向上减壁的示意图；
图4c为反挤压成形的压制过程中卸料的示意图；
图5a为正挤压成形的压制过程中示意图；
图5b为正挤压成形的压制过程中卸料的示意图；
图5c为正挤压成形的压制过程中取料的示意图。
其中，1-上顶杆；2-上模座；3-上垫板；4-上模套；5-凸模；6-压板；7-导向块；8-凹模；9-芯模；10-下模筒；11-下固定块；12-下模座；13-中心下顶杆；14-外侧下顶杆；15-垫块；16-凸模套一；17-凸模套二；18-支撑块。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施方式进行说明。
以图2中的钢件为例，首先是开放内型正反挤压复合模具结构设计与装配，图2所示为反挤压模具结构，反挤压模具的上模包括凸模5，凸模5与上模套4锥面配合，凸模5的上端面与上垫板3的下端面接触，上垫板3的上端面与上模座2的下端面接触，在上模座2中沿中心轴均匀分布上顶杆1，凸模5的冲头穿过凸模套一16的内孔并形成间隙配合，凸模套一16通过吊具与上模套4连接。
反挤压模具的下模包括凹模8，在凹模8的底部通孔台阶槽内水平插入沿轴线均匀分布的外侧下顶杆14，然后凹模8穿过下模筒10的内孔后放置在下模座12的上端面，外侧下顶杆14的杆部穿过下模座12的通孔，凹模8与下模筒10间隙配合，芯模9放入凹模8的内腔并形成间隙配合，在芯模9的上端面放置导向块7，导向块7与凹模8间隙配合，压板6通过台阶与导向块7接触，并通过螺钉将压板6和凹模8压紧，然后将下固定块11穿过凹模8的通孔后放置在下模座12的上端面，中心下顶杆13穿过下固定块11的通孔槽，垫块15穿过芯模9的通孔后放置在下固定块11的上端面。
图3所示为正挤压模具结构，正挤压模具的上模与反挤压模具的上模的不同之处在于，用凸模套二17将凸模套一16取代后，凸模5的冲头穿过凸模套二17的内孔并形成间隙配合，凸模套二17通过吊具与上模套4连接。
正挤压模具的下模与反挤压模具的下模的不同之处在于，新增的支撑块18穿过下模筒10的内孔形成间隙配合后放置在下模座12和凹模8的中间，同时取消外侧下顶杆14和垫块15。
然后是初始坯料的准备，其坯料的直径为782mm，高度为212mm，初始温度为1050℃。
接着开展正反挤压复合成形试验，反挤压的变形量为62.9％，正挤压的变形量为51％，可以采用一道次复合成形。开放内型正反挤压复合成形的过程，主要包括：
(a)反挤压：首先开始反挤压之前，将坯料放置在芯模9的型腔内部，坯料与型腔底部存在一定的开放空间，在凸模5下行与坯料接触之前，凸模套一16与导向块7形成模口导向，随着凸模5继续下行并以30mm/s的速度压制坯料向下充满底部型腔后金属沿芯模9的内壁向上流动，当凸模5运行到达251mm的位移后，凸模5保压停止不动(如图4a)；
沿轴线均匀分布的外侧下顶杆14带动凹模8以20mm/s的速度向上运动，通过芯模9的台阶面促使金属壁厚减薄，当运动位移100mm后，即保证芯模9的台阶面位于凸模5的直壁下端面之上时，外侧下顶杆14停止向上运动(如图4b)；
接着取掉吊具，将凸模套一16与上模套4解开，沿轴线均匀分布的上顶杆1保压，凸模5向上回程，上顶杆1的压力传递给凸模套一16迫使坯料从凸模5中脱落，并在中心下顶杆13的上顶作用下完成取料(如图4c)。
(b)正挤压：然后开始正挤压之前，将上述反挤压的坯料放置在芯模9的型腔内部，在凸模5下行与坯料接触之前，凸模套二17与导向块7形成模口导向，接着取掉吊具，将凸模套二17与上模套4解开，同时凸模套二17的上端面与凸模5的台阶面接触，当凸模套二17与坯料的壁部端面接触后，凸模5以30mm/s的运动速度形成的压力传递给凸模套二17后迫使金属向下流动发生缩颈变形，同时坯料底部逐渐脱离凸模5，并形成一定的开放空间，当凸模5运行到达180mm的位移后，凸模5保压停止不动(如图5a)；
接着沿轴线均匀分布的上顶杆1保压，凸模5向上回程，上顶杆1的压力传递给凸模套二17迫使坯料从凸模5中脱落(如图5b)；
这时再用吊具将凸模套二17与上模套4连接，随着凸模5向上进一步回程，凸模套二17和凸模5脱离下模，之后在中心下顶杆13的上顶作用下完成取料(如图5c)。

Claims (2)

1.一种开放内型正反挤压复合成形方法，其特征在于：包括以下步骤：初始坯料的准备；使用模具进行正反挤压复合成形；
所述模具包括反挤压模具和正挤压模具；
反挤压模具的上模包括凸模，凸模与上模套锥面配合，凸模的上端面与上垫板的下端面接触，上垫板的上端面与上模座的下端面接触，在上模座中沿中心轴均匀分布上顶杆，凸模的冲头穿过凸模套一的内孔并形成间隙配合，凸模套一通过吊具与上模套连接；
反挤压模具的下模包括凹模，在凹模的底部通孔台阶槽内水平插入沿轴线均匀分布的外侧下顶杆，然后凹模穿过下模筒的内孔后放置在下模座的上端面，外侧下顶杆的杆部穿过下模座的通孔，凹模与下模筒间隙配合，芯模放入凹模的内腔并形成间隙配合，在芯模的上端面放置导向块，导向块与凹模间隙配合，压板通过台阶与导向块接触，并通过螺钉将压板和凹模压紧，然后将下固定块穿过凹模的通孔后放置在下模座的上端面，中心下顶杆穿过下固定块的通孔槽，垫块穿过芯模的通孔后放置在下固定块的上端面；
正挤压模具的上模包括凸模，凸模与上模套锥面配合，凸模的上端面与上垫板的下端面接触，上垫板的上端面与上模座的下端面接触，在上模座中沿中心轴均匀分布上顶杆，凸模的冲头穿过凸模套二的内孔并形成间隙配合，凸模套二通过吊具与上模套连接；
正挤压模具的下模包括凹模，在凹模的底部通孔台阶槽内水平插入沿轴线均匀分布的外侧下顶杆，然后凹模穿过下模筒的内孔后放置在下模座的上端面，凹模与下模筒间隙配合，芯模放入凹模的内腔并形成间隙配合，在芯模的上端面放置导向块，导向块与凹模间隙配合，压板通过台阶与导向块接触，并通过螺钉将压板和凹模压紧，然后将下固定块穿过凹模的通孔后放置在下模座的上端面，中心下顶杆穿过下固定块的通孔槽，支撑块穿过下模筒的内孔形成间隙配合后放置在下模座和凹模的中间；
开放内型正反挤压复合成形方法是，首先开始反挤压之前，将坯料放置在芯模的型腔内部，坯料与型腔底部存在开放空间，在凸模下行与坯料接触之前，凸模套一与导向块形成模口导向，随着凸模继续下行并压制坯料向下充满底部型腔后金属沿芯模的内壁向上流动，当凸模运行到达设计的位移后，凸模保压停止不动；沿轴线均匀分布的外侧下顶杆带动凹模向上运动，通过芯模的台阶面促使金属壁厚减薄，当芯模的台阶面位于凸模的直壁下端面之上时，外侧下顶杆停止向上运动；接着取掉吊具，将凸模套一与上模套解开，沿轴线均匀分布的上顶杆保压，凸模向上回程，上顶杆的压力传递给凸模套一迫使坯料从凸模中脱落，并在中心下顶杆的上顶作用下完成取料；
然后开始正挤压之前，将上述反挤压的坯料放置在芯模的型腔内部，在凸模下行与坯料接触之前，凸模套二与导向块形成模口导向，接着取掉吊具，将凸模套二与上模套解开，同时凸模套二的上端面与凸模的台阶面接触，当凸模套二与坯料的壁部端面接触后，凸模的压力传递给凸模套二后迫使金属向下流动发生缩颈变形，同时坯料底部逐渐脱离凸模，并形成一定的开放空间，当凸模运行到达设计的位移后，凸模保压停止不动，接着沿轴线均匀分布的上顶杆保压，凸模向上回程，上顶杆的压力传递给凸模套二迫使坯料从凸模中脱落，并在中心下顶杆的上顶作用下完成取料。
2.如权利要求1所述的一种开放内型正反挤压复合成形方法，其特征在于：单次正挤压的变形量≤65%，当变形量大于65%时采用多次正挤压变形。
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