CN109590348A - 一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，包括分体凸模、仿内形成形套、转动装置、浮动装置、与上模座连接的上模组件以及下模座连接的凹模；分体凸模包括左凸模、右凸模，左凸模和右凸模相对的侧壁为斜面，仿内形成形套固定在左凸模、右凸模斜面之外的侧壁上；上模组件包括双动压力机穿孔缸接头、楔块和推拉装置，楔块嵌置在左凸模和右凸模的斜面之间，楔块上接双动压力机穿孔缸接头，推拉装置控制左、右凸模在上模座上左、右滑动；转动装置、浮动装置分别带动凹模在下模座上旋转和上下浮动。本发明可根据所成形的内环筋形状与数量，快速更换仿内形成形套，一次成形高径比大、截面形状种类多，内环筋与本体强度要求高的筒形工件。

Description

一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具

技术领域

本发明公开金属旋转挤压成形技术，具体地属于轻合金带多个内环筋空心件成形的技术领域。

背景技术

轻量化已经成为衡量国家综合科技水平的重要标志，是交通运输、武器装备和航空航天等行业进一步提高性能，减少能耗最迫切的需求。轻量化不仅提现在材料方面(如钛、镁、铝)，还体现在结构方面，为提高承载能力，轻合金薄壁筒体一般带有多个内环筋结构。目前现有技术难以突破带多内环筋结构复杂性和材料难变形性相耦合的轻质复杂构件整体成形，制约着新型装备的发展，急需解决轻质构件的成形理论及共性技术。

金属塑性成形有冷成形、温成形和热成形。本案属于温热成形，采用温热成形的多内环筋、多形槽，内环筋与本体连接强度高，流线连续。但是采用温热成形也存在不能旋转挤压冷态金属，应力较大，凸模属于垂直悬臂梁受力状态，应力较大凸模可能弯曲，产生挠度等问题。传统塑性成形中，筒件内环筋在挤压方向的盲区，无法通过正挤压、反挤压成形横向内环筋，传统方式是：先挤压厚壁筒形件，其次车削凹槽，最后留存形状部分就是内环筋，传统内环筋成形方式的特点：1)筒体壁厚必须大于内环筋高度，浪费材料；2)流线全部切断，降低内环筋与本体筒壁的连接强度；3)生产流程长。例如专利号CN201610837484.4公开的“空心坯料成形大高宽比内环筋的旋转挤压成形模具”以及专利号CN201610843696.3公开的“空心坯料成形大高宽比内环筋的旋转挤压成形方法”，采用定径带的旋转挤压作用通过挤压上下两侧槽部金属形成内环筋，且凸模每次运动只能成形一条筋或槽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，克服传统挤压筒体内部形槽的技术不足，基于在大批量生产条件下，一次加热，完成高内环筋、多内环筋、各种不同形状内环筋、无机加余量的等温挤压成形，生产效率更高，而且能够快速更换。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：

包括分体凸模、仿内形成形套、转动装置、浮动装置、与上模座连接的上模组件以及下模座连接的凹模；

分体凸模包括左凸模、右凸模，左凸模和右凸模相对的侧壁为斜面，仿内形成形套包括左成形套、右成形套；左成形套、右成形套分别固定在左凸模、右凸模斜面之外的侧壁上；

上模组件包括双动压力机穿孔缸接头、楔块和推拉装置，楔块嵌置在左凸模和右凸模的斜面之间，楔块上接双动压力机穿孔缸接头，双动压力机穿孔缸接头从上模座中部通孔中穿出；推拉装置包括左凸模固定板、左固定板液压缸、右凸模固定板、右固定板液压缸；左凸模、右凸模分别通过左凸模固定板、右凸模固定板安装在上模座上，左固定板液压缸一端固定在上模座上，另一端固定在左凸模固定板上，右固定板液压缸一端固定在上模座上，另一端固定在右凸模固定板上，左凸模固定板、右凸模固定板分别通过左固定板液压缸、右固定板液压缸在上模座上左、右滑动；

转动装置连接凹模，带动凹模在下模座上旋转；

浮动装置连接凹模，带动凹模在下模座上实现上下浮动。

进一步，所述凹模通过限位器固定在下模座上，所述的限位器的径向凸设有圆环，凹模的外周凸设有环形筋条，限位器套置在凹模的外周，圆环置于环形筋条上方，凹模的浮动高度受限位器所限制。

进一步，所述圆环与环形筋条的相接触面设有油环形油槽。

进一步，所述浮动装置包括钢珠轴承架、钢珠、弹簧；钢珠轴承架设置在下模座上，钢珠轴承架设有容置腔，弹簧放置在容置腔内，钢珠亦设置在容置腔中，钢珠的上端抵靠在凹模的底部，钢珠的下端抵靠弹簧，凹模通过弹簧在下模座上实现上下浮动。

进一步，所述下模座上设有圆形凹腔，凹模的下部嵌置在圆形凹腔中，圆形凹腔中装有止推轴承板，浮动装置亦设在圆形凹腔中，圆形凹腔的侧壁上设有环形油沟。

进一步，所述转动装置包括大齿轮、小齿轮、大皮带轮、小皮带轮、齿嵌离合器、电机，小齿轮套置在凹模的外周上，大齿轮与小齿轮啮合，电机通过齿嵌离合器、小皮带轮、大皮带轮，带动小齿轮转动，从而带动凹模在下模座上旋转。

进一步，所述左凸模固定板、右凸模固定板通过截面是T形槽导向配合在上模座上。

进一步，所述左、右成形套分别通过左键、左压板及螺钉，右键、右压板及螺钉固定在左、右凸模上。

进一步，所述凹模中部设有模腔，筒体放置在模腔中，模腔的底部和下模座均设有顶杆通孔，顶杆穿套在顶杆通孔中。

采用上述方案后，本发明相比较传统内环筋成形模具，具有实质性的技术特点和显著的效果是:

1)成形内高筋：现有技术采用旋压所生产的内环筋，旋压内环筋高度只能和筒壁厚相同，不能产生内高筋。传统机加成形内环筋只能保留原始筒体内壁高度，无法成形直径小于筒体内壁尺寸的内环筋。而本发明使用的分体凸模侧壁形状为仿内形，通过推拉装置可以左右水平运动，成形的内环筋可比内壁高出一定尺寸。

2)螺旋分布的、斜向的纤维组织：传统机加内环筋的成形过程：先挤压厚壁筒形件，其次车削凹槽，最后留存形状部分就是内环筋，就造成金属流线全部切断，降低内环筋与本体筒壁的连接强度。而本发明采用旋转径向双运动成形，筒体纤维组织方向是螺旋分布的、斜向的，组织性能各向异性小，整体性好，内环筋与本体连接强度高。

3)缩短筒形件多内环筋或管件的制造流程：本发明一次加热，一次旋转挤压内壁形槽，一次成形高强度内环筋，流程少、设备种类少，缩短了筒形件或管件内环筋的制造流程。

4)一次成形尺寸各异的多内环筋：根据所成形的内环筋形状，由仿内形成形套实现的，生产尺寸不同的多个内环筋，只需快速更换内环筋成形套就可实现不同内环筋形状的成形，不需要更换整套模具，生产效率更高。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1是本发明的模具装配图；

图2是本发明的左、右凸模未下行示意图；

图3是本发明的左、右凸模下行示意图；

图4是本发明的左、右凸模左右步进及凹模带毛坯旋转示意图；

图5是本发明的左、右凸模左右步进结束及凹模带毛坯旋转示意图；

图6是本发明的左、右凸模相向运动合并示意图；

图7是本发明的凹模停止转动及左、右凸模上行示意图；

图8是本发明的挤旋件被顶出示意图；

图9是本发明的不同宽度、不同深度多内筋、多凹槽筒体剖面图；

图10是本发明的成形套分解示意图(以右成形套为例)。

具体实施例

本发明揭示的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，参阅图1-10，

包括分体凸模、仿内形成形套、转动装置26、浮动装置、与上模座10连接的上模组件以及下模座28连接的凹模25；

分体凸模包括左凸模13、右凸模14，左凸模13和右凸模14相对的侧壁为斜面131,141，仿内形成形套包括左成形套19、右成形套20；左成形套19、右成形套20分别固定在左凸模13、右凸模14斜面之外的侧壁上；

上模组件包括双动压力机穿孔缸接头11、楔块12和推拉装置，楔块12嵌置在左凸模13和右凸模14的斜面131,141之间，楔块12上接双动压力机穿孔缸接头11，双动压力机穿孔缸接头11从上模座10中部通中穿出；推拉装置包括左凸模固定板15、左固定板液压缸17、右凸模固定板16、右固定板液压缸18；左凸模13、右凸模14分别通过左凸模固定板15、右凸模固定板16安装在上模座10上，左固定板液压缸17一端固定在上模座10上，另一端固定在左凸模固定板15上，右固定板液压缸18一端固定在上模座10上，另一端固定在右凸模固定板16上，左凸模固定板15、右凸模固定板16分别通过左固定板液压缸17、右固定板液压缸18在上模座10上左、右滑动；为了紧固配合，所述左凸模固定板15、右凸模固定板16通过截面是T形槽导向配合在上模座10上。

楔块12通过双动压力机下行，楔块12斜面121,122与左凸模13和右凸模14的斜面131,141接触，使左、右凸模13,14分离，左、右凸模13,14分离后间隙由楔块12撑紧，实现左、右凸模13,14开合运动。

挤压成形完成后楔块12上行，左固定板液压缸17推拉左凸模固定板15，右固定板液压缸18推拉右凸模固定板16，实现左、右凸模13,14闭合运动。

作为较佳的方案，在实施例中，转动装置26包括大齿轮262、小齿轮260、大皮带轮261、小皮带轮263、齿嵌离合器264、电机265，凹模25外侧壁254开有纵向键槽，镶有平键与小齿轮260连接，大齿轮262与小齿轮260啮合，电机通过齿嵌离合器264、小皮带轮263、大皮带轮261，带动小齿轮260转动，所述转动装置26通过上述方式连接凹模25，从而带动凹模25在下模座28上旋转。电机265的功率通过联轴器、离合器264、小皮带轮263、大皮带轮261、大齿轮262、小齿轮260传递到凹模25，控制离合器264可以随机连接和断开电机265与凹模25之间功率传递，根据实现挤旋功能所需功率通过更换电机和机构传动比机构达到挤旋各种尺寸工件4的目的。

作为较佳的方案，在实施例中，浮动装置包括钢珠轴承架30、钢珠31、弹簧32；钢珠轴承架30设置在下模座28上，钢珠轴承架30设有容置腔301，弹簧32放置在容置腔301内，钢珠31亦设置在容置腔301中，钢珠31的上端抵靠在凹模25的底部，凹模25底面相应位置开有与钢珠31配合的环形槽311，钢珠31的下端抵靠弹簧32，所述浮动装置通过上述方式连接凹模25，带动凹模25在下模座28上实现上下浮动。

为使结构更稳定，所述凹模25通过限位器27固定在下模座28上，所述的限位器27的径向凸设有圆环，凹模25的外周251凸设有环形筋条252，限位器27套置在凹模25的外周251，圆环置于环形筋条上方，所述圆环与环形筋条252的相接触面设有油环形油槽，减小圆环与环形筋条252的摩擦。凹模25的浮动高度H受限位器27所限制，凹模25在自由状态时，浮动装置支撑起凹模25在浮动高度H的上限位置，当凹模25下沉至浮动高度H的下限位置时，止推轴承板29制动凹模25。

所述下模座28上设有圆形凹腔281，凹模25的下部嵌置在圆形凹腔281中，圆形凹腔281中装有止推轴承板29，浮动装置的钢珠轴承架30亦设在圆形凹腔281中，整体结构更优化，圆形凹腔281的侧壁上设有环形油沟282，对凹模25上下运动起润滑作用。凹模25在自由状态时，浮动装置支撑起凹模25在浮动高度H的上限位置，凹模25下沉，压缩浮动装置中的弹簧32，当凹模25下沉至下限位置时，止推轴承板29制动凹模25。

所述左、右成形套20分别通过左键21、左压板及螺钉，右键22、右压板24及螺钉固定在左、右凸模13,14上，在本实施例中，快速更换左、右成形套19，20的过程是：在旋挤不同内环筋时(以双筋变成单筋更换成形套为例)，先旋开左、右压板23,24及螺钉，取下左、右压板23,24和左、右键21,22，卸下左、右成形套,19,20，然后反顺序安装单筋左、右成形套19,20，最后安装左、右键21,22，左、右压板23,24及螺钉，换装完毕。

为了便于脱模，所述凹模25中部设有模腔253，工件4放置在模腔253中，模腔253的底部和下模座28均设有顶杆33通孔，顶杆33穿套在顶杆通孔34中。

所述筒体或管件采用轻合金，为最佳材料之一。

需说明的是，仿内形成形套上的凹槽为本技术领域人员根据成形的内环筋形状与数量所设计的既定结构。

一种筒形件多内环筋旋转挤压成形方法，本实施例以装配在双动压力机上为例，其过程包括：

(1)下料，制备筒体或管件毛坯(即工件4)；

(2)成形准备：将筒体加热到成形温度并保温，(加热的温度和时间为该材质的再结晶温度，时间为到温后保温4小时)，并将模具整体预热至成形温度以上并保温，将该模具装配在压力机上，凹模模腔253、分体凸模均匀涂抹润滑剂；将经过热处理的筒体放入凹模模腔253内；

(3)成形过程：电机启动，转动装置26开启，凹模25带动筒体旋转，分体凸模合并固定在双动压力机穿孔缸接头11下，双动压力机穿孔缸接头11带动分体凸模下行，分体凸模下行至凹模25位置，楔块12下行使左、右凸模13,14分离，在左、右凸模13,14运动进给的情况下，筒体侧壁金属受侧向挤压力的作用，流入左、右成形套19,20的凹槽内，从而一次成形尺寸各异的多个内环筋，挤压成形后，楔块12上行，左、右凸模13,14中间留下的缝隙由左、右固定板液压缸17,18推动左、右凸模13,14实现闭合，双动压力机穿孔缸接头11带动分体凸模上行，停留在凹模25内的工件4由顶杆33向上顶出，完成脱模；涂抹润滑油，进行下一个筒形件多内环筋旋转挤压成形过程。

本发明采用现成筒体或管件锯切下料准备毛坯，一次加热，一次旋转挤压内壁形槽、流程少、设备种类少(取消了车床)，令金属流入预先设计凹槽，成形出多个内环筋，生产效率更高，而且能够快速更换，适用于多种带内环筋轻质筒形件的成形。

以上仅为本发明的具体实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (9)

1.一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：包括分体凸模、仿内形成形套、转动装置、浮动装置、与上模座连接的上模组件以及下模座连接的凹模；

分体凸模包括左凸模、右凸模，左凸模和右凸模相对的侧壁为斜面，仿内形成形套包括左成形套、右成形套；左成形套、右成形套分别固定在左凸模、右凸模斜面之外的侧壁上；

上模组件包括双动压力机穿孔缸接头、楔块和推拉装置，楔块嵌置在左凸模和右凸模的斜面之间，楔块上接双动压力机穿孔缸接头，双动压力机穿孔缸接头从上模座中部通孔中穿出；推拉装置包括左凸模固定板、左固定板液压缸、右凸模固定板、右固定板液压缸；左凸模、右凸模分别通过左凸模固定板、右凸模固定板安装在上模座上，左固定板液压缸一端固定在上模座上，另一端固定在左凸模固定板上，右固定板液压缸一端固定在上模座上，另一端固定在右凸模固定板上，左凸模固定板、右凸模固定板分别通过左固定板液压缸、右固定板液压缸在上模座上左、右滑动；

转动装置连接凹模，带动凹模在下模座上旋转；

浮动装置连接凹模，带动凹模在下模座上实现上下浮动。

2.如权利要求1所述的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：所述凹模通过限位器固定在下模座上，所述的限位器的径向凸设有圆环，凹模的外周凸设有环形筋条，限位器套置在凹模的外周，圆环置于环形筋条上方，凹模的浮动高度受限位器所限制。

3.如权利要求2所述的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：所述圆环与环形筋条的相接触面设有油环形油槽。

4.如权利要求1所述的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：所述浮动装置包括钢珠轴承架、钢珠、弹簧；钢珠轴承架设置在下模座上，钢珠轴承架设有容置腔，弹簧放置在容置腔内，钢珠亦设置在容置腔中，钢珠的上端抵靠在凹模的底部，钢珠的下端抵靠弹簧，凹模通过弹簧在下模座上实现上下浮动。

5.如权利要求1所述的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：所述下模座上设有圆形凹腔，凹模的下部嵌置在圆形凹腔中，圆形凹腔中装有止推轴承板，浮动装置亦设在圆形凹腔中，圆形凹腔的侧壁上设有环形油沟。

6.如权利要求1所述的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：所述转动装置包括大齿轮、小齿轮、大皮带轮、小皮带轮、齿嵌离合器、电机，小齿轮套置在凹模的外周上，大齿轮与小齿轮啮合，电机通过齿嵌离合器、小皮带轮、大皮带轮，带动小齿轮转动，从而带动凹模在下模座上旋转。

7.如权利要求1所述的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：所述左凸模固定板、右凸模固定板通过截面是T形槽导向配合在上模座上。

8.如权利要求1所述的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：所述左、右成形套分别通过左键、左压板及螺钉，右键、右压板及螺钉固定在左、右凸模上。

9.如权利要求1所述的一种筒形件多内环筋旋转挤压成形模具，其特征在于：所述凹模中部设有模腔，筒体放置在模腔中，模腔的底部和下模座均设有顶杆通孔，顶杆穿套在顶杆通孔中。