CN112517658B - 外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具 - Google Patents

外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具 Download PDF

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/02—Dies

Abstract

本公开提供一种外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，包括具有上凸模的上凸模组件、具有下凸模的下凸模组件、具有成形凹模筒体的成形凹模组件，上凸模以及下凸模的自由端分别能够被独立控制的插装于成形凹模筒体的中空筒腔内，以对处于中空筒腔内的坯料形成差速挤压，下凸模能够对中空筒腔的相应一端形成封堵。根据本公开的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，通过控制上凸模与下凸模的下行差速，能够令不同长短的外筋充填饱满，做到无切削或者少切削，实现多条外筋筒形件的整体成形，避免了现有技术中因机械加工或焊接导致切断材料流线或者焊缝造成的关键部位强度不足使零件的承载能力和服役寿命降低的问题发生。

Description

外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具
技术领域
本公开涉及模具成形技术领域，具体涉及一种外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具。
背景技术
带外纵筋筒形件作为一种飞行稳定装置，广泛应用在航空航天及国防军工等领域，其中外筋部位用于支撑翼片，一般需多条外筋。随着飞行速度越来越快及导航精度要求越来越高，稳定装置的使用性能要求日益提高，传统成形方式不能满足服役要求。对于外筋的传统成形方法包括直接挤压出整体内筋再通过机械加工的方式切断，或者将外筋焊接到筒体上。采用直接机械加工工艺虽然简单、方便，但由于机加工特征结构多、加工周期长生产效率低，刀具损耗大、材料利用率低、成本较高且环境污染严重。另外，直接加工出外部几何形状，必然切断了这些部位的金属流线，破坏了金属纤维组织，损坏其完整性，造成承载能力降低，不能满足零件服役性能的要求。焊接加工工艺必然存在焊缝强度的不够，从而会降低零件的承载能力，服役风险大。
基于上述机械加工工艺和焊接加工工艺成形外纵筋筒形件存在的技术问题，尚未有相关的解决方案，因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
公开内容
因此，本公开要解决的技术问题在于提供一种外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，通过控制上凸模与下凸模的下行差速，能够令不同长短的外筋充填饱满，做到无切削或者少切削，实现多条外筋筒形件的整体成形，避免了现有技术中因机械加工或焊接导致切断材料流线或者焊缝造成的关键部位强度不足使零件的承载能力和服役寿命降低的问题发生。
为了解决上述问题，本公开提供一种外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，包括上凸模组件、下凸模组件、成形凹模组件，所述上凸模组件包括上凸模，所述下凸模组件包括下凸模，所述成形凹模组件包括成形凹模筒体且所述成形凹模筒体上构造有外纵筋成形部，所述上凸模以及所述下凸模的自由端分别能够被独立控制的插装于所述成形凹模筒体的中空筒腔内，以对处于所述中空筒腔内的坯料形成差速挤压，所述下凸模能够对所述中空筒腔的相应一端形成封堵。
可选地，所述成形凹模筒体上构造有多条组装凹槽，多条组装凹槽沿所述成形凹模筒体的轴向延伸，且贯通所述成形凹模筒体的筒壁内外侧，每条所述组装凹槽中可拆卸地连接有多个成形模块，至少部分所述成形模块与与之相应的所述组装凹槽共同形成所述外纵筋成形部。
可选地，所述组装凹槽的槽壁上构造有第一轴向定位凹槽，所述第一轴向定位凹槽沿着所述成形凹模筒体的周向延伸，所述成形模块具有与所述第一轴向定位凹槽相匹配的凸出部，所述凸出部插装于所述第一轴向定位凹槽内。
可选地，所述成形凹模组件还包括径向位移限制环，所述径向位移限制环环绕所述成形凹模筒体的周向设置，并与所述成形模块对应接触。
可选地，所述径向位移限制环包括第一环体、第二环体，所述第一环体与所述第二环体之间可拆卸连接。
可选地，所述成形凹模筒体的外周壁上具有定位凸起，所述径向位移限制环上构造有第二轴向定位凹槽，所述定位凸起插装于所述第二轴向定位凹槽内。
可选地，所述成形模块包括筒壁成形模以及筋部成形模，所述筒壁成形模具有朝向于所述坯料的筒壁成形面，所述筒壁成形面与所述成形凹模筒体的内筒壁重合；所述筋部成形模，具有朝向于所述坯料的筋部成形面，所述筋部成形面凹陷于所述成形凹模筒体的内筒壁的径向外侧。
可选地，所述筒壁成形模以及筋部成形模沿着所述成形凹模筒体的轴向交替叠装；或者，所述筒壁成形模包括第一筒壁模、第二筒壁模、第三筒壁模、第四筒壁模，所述筋部成形模包括第一筋部模、第二筋部模、第三筋部模，所述第二筋部模能够与所述第一筒壁模互换，所述第三筋部模能够与所述第三筒壁模互换，从而在所述每条所述组装凹槽中由所述上凸模到所述下凸模的方向依次具有第一筋部模、第二筋部模、第二筒壁模、第三筋部模、第四筒壁模。
可选地，所述第一筋部模上同时具有所述筋部成形面以及所述筒壁成形面。
可选地，所述外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具还包括挡圈，所述挡圈环绕所述上凸模设置且连接于所述中空筒腔与所述上凸模相对应的一端；和/或，所述上凸模的自由端呈朝向所述坯料凸起的圆锥，所述圆锥的锥角为170°。
本公开提供的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，能够控制所述上凸模下行速度大于所述下凸模的下行速度，从而能够令所述上凸模挤压坯料实现塑性变形，与之同时下凸模向下移动则给出坯料材料的流动空间，坯料自上而下逐渐形成筒形件，由于上凸模压下速度大于下凸模压下速度，类似于反挤压的受力状态，坯料发生塑性成形的区域先镦粗后向下流动，这样在成形筋的部位设计凹槽，利用镦粗时候坯料的径向流动，可成形出外筋，挤压过程中可从上到下逐次成形出多道外筋，通过设计上下凸模的速度差，可令不同长短的外筋充填饱满，做到无切削或者少切削，通过实现多条外筋筒形件的整体成形，避免了现有技术中因机械加工或焊接导致切断材料流线或者焊缝造成的关键部位强度不足使零件的承载能力和服役寿命降低的问题发生。
附图说明
图1为本公开实施例的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具的一种结构示意图，图中示出坯料处于挤压初始状态；
图2为本公开实施例的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具的一种结构示意图，图中示出坯料处于顶部筋成形状态；
图3为本公开实施例的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具的一种结构示意图，图中示出坯料处于腰部筋成形状态；
图4为本公开实施例的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具的一种结构示意图，图中示出坯料处于底部筋成形状态；
图5为本公开实施例的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具的中成形模块从组装凹槽中拆卸出的状态示意图；
图6为图1中的上凸模的结构示意图；
图7为图1中的成形凹模筒体的立体结构示意图；
图8为采用本公开实施例的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具成形的外纵筋筒形件的结构示意图(断面)；
图9为图1中的筒壁成形模的正视图；
图10为图9的左视视角下的剖面图；
图11中示出了筒壁成形模组装于所述组装凹槽中后的俯视结构；
图12为图1中的筋部成形模的正视图；
图13为图12的左视视角下的剖面图；
图14中示出了筋部成形模组装于所述组装凹槽中后的俯视结构；
图15为计算本公开在成形筒壁时的上凸模以及下凸模的下行(下压)速度范围(差速时)的模型示意图；
图16为计算本公开在成形外筋时的上凸模以及下凸模的下行(下压)速度范围(差速时)的模型示意图。
附图标记表示为：
11、上凸模；12、上模座；13、上模座套；21、下凸模；22、下模座；23、下垫板；31、成形凹模筒体；311、组装凹槽；312、第一轴向定位凹槽；313、定位凸起；32、径向位移限制环；321、第一环体；322、第二环体；323、顶部环；324、腰部环；325、底部环；41、筒壁成形模；411、筒壁成形面；412、第一筒壁模；413、第二筒壁模；414、第三筒壁模；415、第四筒壁模；416、销钉锁定孔；42、筋部成形模；421、筋部成形面；422、第一筋部模；423、第二筋部模；424、第三筋部模；5、挡圈；100、坯料。
具体实施方式
结合参见图1至图16所示，根据本公开的实施例，提供一种外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，包括上凸模组件、下凸模组件、成形凹模组件，所述上凸模组件包括上凸模11、上模座12以及上模座套13，所述上凸模11通过所述上模座套13可拆卸地连接于所述上模座12上，具体的，所述上模座12连接于压力机(或者锻压机)上，所述上模座套13则与所述上模座12之间通过螺钉连接固定，所述上凸模11与所述上模座套13之间间隙配合连接，其中所述上凸模11可以被独立的控制上行或者下行，所述下凸模组件包括下凸模21、下模座22以及下垫板23，所述下垫板23和下模座22通过螺钉进行连接定位，后续的成形凹模筒体31的底端与所述下垫板23同样通过螺钉进行连接定位，其中所述下凸模21能够被独立的控制上行或者下行，所述成形凹模组件包括成形凹模筒体31且所述成形凹模筒体31上构造有外纵筋成形部，所述上凸模11以及所述下凸模21的自由端分别能够被独立控制的插装于所述成形凹模筒体31的中空筒腔内，以对处于所述中空筒腔内的坯料100形成差速挤压，具体例如，控制所述上凸模11以第一速度下行，同时控制所述下凸模21以低于所述第一速度的第二速度同向下行，从而形成对所述坯料100的差速挤压作用。所述下凸模21能够对所述中空筒腔的相应一端形成封堵，也即所述下凸模21与所述坯料100接触的端部直径与所述中空筒腔的直径相匹配，此处的匹配以实现所述下凸模21的顺畅下行或者上行(双向)的同时有效防止上部坯料100的材料通过所述下凸模21与所述中空筒腔的腔壁之间渗漏出为原则。该技术方案中，能够控制所述上凸模11下行速度大于所述下凸模21的下行速度，从而能够令所述上凸模11挤压坯料100实现塑性变形，与之同时下凸模21向下移动则给出坯料材料的流动空间，坯料100自上而下逐渐形成筒形件，由于上凸模11压下速度大于下凸模21压下速度，类似于反挤压的受力状态，坯料发生塑性成形的区域先镦粗后向下流动，这样在成形筋的部位设计凹槽(对应于前述的外纵筋成形部)，利用镦粗时候坯料的径向流动，可成形出外筋，挤压过程中可从上到下逐次成形出多道外筋，通过设计上下凸模的速度差，可令不同长短的外筋充填饱满，做到无切削或者少切削，通过实现多条外筋筒形件的整体成形，避免了现有技术中因机械加工或焊接导致切断材料流线或者焊缝造成的关键部位强度不足使零件的承载能力和服役寿命降低的问题发生。
具体的，所述上凸模11以及下凸模21的独立控制可以通过液压实现，具体的，所述上凸模11对应设置有上液压缸，所述下凸模21对应设置有下液压缸，所以上液压缸、下液压缸的吨位分配需求足够大，并且上液压缸、下液压缸均可实现上下自由可控速滑动，由溢流阀控制液压缸的相对速度差值，进而实现上液压缸与下液压缸在控制上的彼此独立。而可以理解的，所述上凸模11、下凸模21在运动方向上不仅可以被控制的实现前述的下行，其亦可以被控制为上行，例如，在所述外纵筋筒形件形成完毕后，通过控制所述上凸模11以及下凸模21的上行实现筒形件与所述成形凹模筒体31的脱模。
作为所述成形凹模筒体31的一种实施方式，所述外纵筋成形部可以被单独依据预设位置构造于所述成形凹模筒体31的内壁上，但是这种结构的成形凹模筒体31在成形类型(也即筒形件的最终结构型式)的适用性方面存在一定缺点，具体例如，其只能针对某一确定结构的筒形件进行成形，而在一些实施例中，所述成形凹模筒体31上构造有多条组装凹槽311，多条组装凹槽311沿所述成形凹模筒体31的轴向延伸，且贯通所述成形凹模筒体31的筒壁内外侧，每条所述组装凹槽311中可拆卸地连接有多个成形模块，至少部分所述成形模块与与之相应的所述组装凹槽311共同形成所述外纵筋成形部，此时，通过所述成形模块的不同类型(具有不同的成形面)在所述组装凹槽311中的叠装位置、次序从而极大地丰富了所述成形凹模组件的筒形件结构类型。
在一些实施例中，所述组装凹槽311的槽壁上构造有第一轴向定位凹槽312，所述第一轴向定位凹槽312沿着所述成形凹模筒体31的周向延伸，具体所述成形模块具有与所述第一轴向定位凹槽312相匹配的凸出部(在外观上使所述成形模块具有蝴蝶状特征)，所述凸出部插装于所述第一轴向定位凹槽312内，也即所述成形模块通过所述第一轴向定位凹槽312实现在所述成形凹模筒体31轴向上的定位，所述第一轴向定位凹槽312最好的具有朝向所述成形凹模筒体31的外侧周壁的开口，从而能够保证所述成形模块能够在所述坯料100的挤压成形过程中进行替换，进而实现对筒形件的不同挤压工艺。此时，在一些实施例中，所述成形凹模组件还包括径向位移限制环32，所述径向位移限制环32环绕所述成形凹模筒体31的周向设置，并与所述成形模块对应接触，以实现对所述成形模块的径向位移的限制定位。在一些实施例中，所述径向位移限制环32包括第一环体321、第二环体322，所述第一环体321与所述第二环体322之间可拆卸连接，所述第一环体321与所述第二环体322之间通过连接销或者连接螺栓或者卡扣等较为简捷的铰接连接结构形成一个整体环，从而形成对与之接触的成形模快的环状箍紧。
在一些实施例中，所述成形凹模筒体31的外周壁上具有定位凸起313，所述径向位移限制环32上构造有第二轴向定位凹槽，所述定位凸起313插装于所述第二轴向定位凹槽内，从而实现了对所述径向位移限制环32的轴向定位，所述定位凸起313具有多个，多个所述定位凸起313分别对应于不同的成形模块设置，多个所述定位凸起313被均匀间隔的设置于所述成形凹模筒体31的外周壁上，从而在外观上形成一种枝桠结构。
在一些实施例中，所述成形模块包括筒壁成形模41以及筋部成形模42，所述筒壁成形模41具有朝向于所述坯料100的筒壁成形面411，所述筒壁成形面411与所述成形凹模筒体31的内筒壁重合，也即其能够对筒形件的外周壁筒壁成形；所述筋部成形模42，具有朝向于所述坯料100的筋部成形面421，所述筋部成形面421凹陷于所述成形凹模筒体31的内筒壁的径向外侧，也即其能够对筒形件的筋部成形。此时，所述筒壁成形模41以及筋部成形模42可以根据实际需求沿着所述成形凹模筒体31的轴向交替叠装。
在一些实施例中，所述筒壁成形模41包括第一筒壁模412、第二筒壁模413、第三筒壁模414、第四筒壁模415，所述筋部成形模42包括第一筋部模422、第二筋部模423、第三筋部模424，所述第二筋部模423能够与所述第一筒壁模412互换，所述第三筋部模424能够与所述第三筒壁模414互换，从而在所述每条所述组装凹槽311中由所述上凸模11到所述下凸模21的方向依次具有第一筋部模422、第二筋部模423、第二筒壁模413、第三筋部模424、第四筒壁模415，该技术方案中，通过所述筒壁成形模41中的某一筒壁模与所述筋部成形模42中某一筋部模的互换，实现筒形件不同位置挤压成筋的设计需求。
如图1至图7中所示出，所述成形凹模筒体31呈圆柱体结构，其在筒壁上均匀设置了6条所述组装凹槽311，此时相邻的两条所述组装凹槽311之间的夹角为60°，其对应于筒形件上的外纵筋(也即外筋)形成部位，其中组装前述的筒壁成形模41以及筋部成形模42，并依据筒形件的成形需求对筒壁成形模41以及筋部成形模42进行匹配选择并组合，当对于一条所述组装凹槽311中组装的成形模块依次为第一筋部模422、第二筋部模423、第二筒壁模413、第三筋部模424、第四筒壁模415时，此时对应的所述径向位移限制环32则可以包括顶部环323、腰部环324、底部环325，其中，顶部环323通过其上构造的台阶面与所述成形凹模筒体31的顶部开口壁体配合固定同时其对所述第一筋部模422形成径向限位，腰部环324则被设置于所述第二筋部模423与所述第二筒壁模413的交界配合位置同时对两者形成径向限位，底部环325则被设置于所述第三筋部模424与所述第四筒壁模415的交界配合位置同时对两者形成径向限位，进一步地，所述腰部环324与所述底部环325之间最好是能够互换的。
在一些实施例中，所述第一筋部模422上同时具有所述筋部成形面421以及所述筒壁成形面411，此时所述第一筋部模422能够具备所述坯料100的容纳空间，而可以理解的，所述筒壁成形面411的轴向高度与所述坯料100的用量以及所述成形凹模筒体的内径相关。
在一些实施例中，所述外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具还包括挡圈5，所述挡圈5环绕所述上凸模11设置且连接于所述中空筒腔与所述上凸模11相对应的一端，也即被设置于所述中空筒腔的上开口处，以保证所述坯料100在挤压成形过程中外翻出所述中空筒腔。所述上凸模11的自由端呈朝向所述坯料100凸起的圆锥，所述圆锥的锥角为170°，在其轴向对称面的投影上，所述圆锥的母线与水平方向之间的夹角α为5°，从而能够在保证有效对所述坯料100施加挤压力的同时还能够将坯料100材料较为顺畅的沿着径向向外流动，利于筋部的材料充盈，进而保证筋部的成形效果。
进一步地，所述第一筒壁模412、第二筒壁模413、第三筒壁模414、第四筒壁模415上皆构造有销钉锁定孔416，所述销钉锁定孔416沿着所述第一筒壁模412、第二筒壁模413、第三筒壁模414、第四筒壁模415中任一个的径向贯穿筒壁的内侧与外侧，以能够通过插装销钉的方式对对应的预定高度的下凸模21实现机械锁定，以对起筋过程中在所述下凸模21速度为零时保证其可靠性及稳定性。
根据本公开的实施例，还提供一种外纵筋筒形件双向差速挤压成形方法，采用外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具进行，所述外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具包括上凸模组件、下凸模组件、成形凹模组件，所述上凸模组件包括上凸模11，所述下凸模组件包括下凸模21，所述成形凹模组件包括成形凹模筒体31且所述成形凹模筒体31上构造有外纵筋成形部，所述上凸模11以及所述下凸模21的自由端分别插装于所述成形凹模筒体31的中空筒腔内；所述方法包括如下步骤：
S1，组装所述外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具并将其装配于挤压机上，并调整所述下凸模21至预设高度，可以理解的，所述预设高度以保证所述坯料100在置于所述中空筒腔中后的上表面与所述中空筒腔的上口边缘平齐即可；
S2，将坯料100置于所述中空筒腔内并固定；
S3，控制所述上凸模11以第一速度下行挤压所述坯料100，并同步控制所述下凸模21以第二速度下行，所述第一速度大于所述第二速度。
可选地，在步骤S1之前，还包括：
S11，加热所述坯料100至预设成形温度并保温第一预设时间，并加热所述上凸模11、成形凹模筒体31、下凸模21整体预热至所述预设成形温度以上并保温第二预设时间，此时，保证了对所述坯料100的成形过程为等温成形方式，也即坯料100在成形过程中始终封闭在所述成形凹模筒体31的中空筒腔内，这能够保证成形精度，避免了因机械加工或焊接，切断流线或者焊缝造成的关键部位强度的不够使零件的承载能力和服役寿命降低的问题。
在一些实施例中，所述预设成形温度为所述坯料100对应材料的再结晶温度；所述第一预设时间或者第二预设时间为4～6小时，可以理解的，所述第一预设时间与所述第二预设时间可以相同也可以不同。
在一些实施例中，在步骤S2之前，还包括：
S21，涂抹润滑剂于所述上凸模11、下凸模21和成形凹模筒体31的坯料接触面上，具体所述涂抹润滑剂例如喷涂水基石墨和涂抹油基石墨等，以利于在筒形件成形完毕后的顶出脱模过程。
在一些实施例中，在步骤S3之后，还包括：
S4，控制所述上凸模11上行的同时控制所述下凸模21上行以将挤压成形的筒形件推出所述中空筒腔。
在一些实施例中，所述成形凹模筒体31上构造有多条组装凹槽311，多条组装凹槽311沿所述成形凹模筒体31的轴向延伸，且贯通所述成形凹模筒体31的筒壁内外侧，每条所述组装凹槽311中可拆卸地连接有多个成形模块，所述成形模块包括第一筋部模422，所述第一筋部模422上同时具有所述筋部成形面421以及所述筒壁成形面411；
所述步骤S3中还包括：
S31，将所述第一筋部模422组装于述每条所述组装凹槽311中并对所述第一筋部模422进行径向及轴向的定位；
S32，控制所述上凸模11以第一速度下行挤压所述坯料100至第一预设位置，控制所述下凸模21以第二速度下行至第二预设位置，形成筒形件的顶部筋及顶部筒壁。
在一些实施例中，所述成形模块还包括第二筋部模423、第二筒壁模413，在步骤S32之后还包括：
S33，将所述第二筋部模423、第二筒壁模413沿所述每条所述组装凹槽311中由所述上凸模11到所述下凸模21的方向依次设置并对所述第二筋部模423、第二筒壁模413进行径向及轴向的定位；
S34，控制所述上凸模11以第一速度下行挤压所述坯料100至第三预设位置，同时控制所述下凸模21以低于所述第二速度的速度下行至第四预设位置，形成筒形件的腰部筋及腰部筒壁。
在一些实施例中，所述成形模块还包括第三筋部模424、第四筒壁模415，在步骤S34之后还包括：
S35，将所述第三筋部模424、第四筒壁模415沿所述每条所述组装凹槽311中由所述上凸模11到所述下凸模21的方向依次设置并对所述第三筋部模424、第四筒壁模415进行径向及轴向的定位；
S36，控制所述上凸模11以第一速度下行挤压所述坯料100至第五预设位置，同时控制所述下凸模21以所述第二速度的速度下行至第六预设位置，形成筒形件的底部筋及底部筒壁。
至此，采用前述的方法后所述坯料100被挤压成形为图8所示出的筒形件，其具有顶部筋、腰部筋、底部筋以及处于所述顶部筋与所述腰部筋之间的顶部筒壁、处于腰部筋与底部筋之间的腰部筒壁以及处于所述底部筋下部的底部筒壁。
在一些实施例中，所述坯料100的材质为铝合金，所述第一速度为1mm/s，所述第二速度为0.75mm/s，所述步骤S34中所述下凸模21的下行速度为0.7mm/s。
以下给出在成形管壁时的下凸模的下行速度(也即上述的第二速度)的设计过程：
参见图15，根据差速设计的具体要求，上凸模的直径r1＝140mm，凹模内径也即下凸模的直径r2＝155mm，为了满足管壁充填饱满的要求，上凸模和下凸模之间需要满足如下关系：
Δvπr1 2≥π(r2 2-r1 2)v2 (1)
其中Δv是上凸模下压速度v1和下凸模下压速度v2的差值(v1-v2)，单位为mm/s，通过进一步计算可得，
v1r1 2≥v2r2 2 (2)
将本申请设计参数(r2/r1)2＝1.2代入可得
v1/v2≥1.2 (3)
根据模具设计基本原理，减少变形抗力，选取一般值进行试验，上凸模下压速度选取1mm/s，因此下凸模下压速度最大为0.83mm/s，结合deform软件模拟情况可知，下凸模下压速度为0.8mm/s时材料内部缺陷几乎为零，与计算结果一致，考虑实际生产效率和生产条件取下凸模的最小下压速度为0.7mm/s。
综上所述，下凸模下压速度可以被控制在0.7～0.83mm/s。
以下给出在成形筋时的下凸模的下行速度(也即上述的第二速度)的设计过程：
根据本公开的设计思路，参见图16所示，欲使筋的充填效果达到最佳，同时满足实际生产的需要，将一个筋的成形时间控制在2～10s之间，将其定位为单位成形时间。
因此上凸模和下凸模的下压速度需要满足一定的设计要求，将外筋的轮廓简化为长方体结构便于计算，图16中标识为单个外筋的横截面。根据一般设计要求，取镦粗过程中变形区的占比为3/5，满足如下设计条件：
4Δvπr1 2T/5≥6Lhb
式中，Δv为上下凸模的下压速度差值，mm/s；T为单位时间，2～10s；L、h、b为将凸筋简化为长方体时的厚度(筒形件的径向)、高度(筒形件的轴向)以及宽度(筒形件的周向)，单位皆为mm。
将本文设计参数代入可得，Δv∈(0.065，0.35)mm/s，根据实际生产以及变形抗力的因素，结合deform软件实验取上凸模的下压速度为1mm/s，则下凸模的理论速度为0.65～0.935mm/s。
为了使本公开的技术方案更加明确，以下给出一个具体应用实例：
(1)制备圆柱状的坯料100；
(2)将制备好的坯料100加热到成形温度并保温，并将上凸模11、成形凹模筒体31、下凸模21整体预热至成形温度以上并保温；
(3)将前述模具装配在压力机上，并将下凸模21上升到初始位置(也即预设高度)；
(4)对上凸模11、下凸模21和成形凹模筒体31涂抹润滑剂，将坯料100放入凹模和下凸模组成的模腔内并固定；
(5)启动设备(也即挤压机或者锻压机等压力提供设备)，上凸模11下压，下凸模21与其保持差速下移，上装活动组件完成差速的工序；
所述的差速方式与具体行进路程有关，具体的差速步骤包括：
(a)当所述坯料100位于初始位置时，插入活动组件中的第一筋部模422、第二筋部模423、第二筒壁模413、第三筋部模424、第四筒壁模415，预装顶部环323，插入定位销，固定第一筋部模422的径向移动，预装腰部环324，插入定位销，固定第二筋部模423和第二筒壁模413的径向移动，预装底部环325，插入定位销，固定第三筋部模424和第四筒壁模415的径向移动，启动设备，此时上凸模11以1mm/s的速度下压，下凸模21以0.5mm/s的速度下压，上凸模11下压至指定的位置，成形顶部筋特征并改变下凸模速度；
(b)根据(a)所述的上凸模11下压位置，此时上凸模11以1mm/s的速度下压，下凸模21以0.75mm/s的速度下压，上凸模11下压至指定的位置，预成形腰部筋特征并改变下凸模速度；
(c)根据(a)所述的上凸模11下压位置,此时上凸模11以1mm/s的速度下压，下凸模21以0.7mm/s的速度下压，上凸模11下压至指定的位置，成形腰部筋特征和腰部筒壁特征并改变下凸模速度；
(d)根据(c)所述的上凸模11下压位置,此时上凸模11以1mm/s的速度下压，下凸模21以0.75mm/s的速度下压，上凸模11下压至指定的位置，预成形底部筋特征并改变下凸模速度；
(e)根据(d)所述的上凸模11下压位置,此时上凸模11以1mm/s的速度下压，下凸模21以0.7mm/s的速度下压，上凸模11下压至指定的位置，成形底部筋特征和底部筒壁特征并停止设备；
(f)根据(e)所述工序，挤压成形完成。拧松螺钉并拆卸挡圈5，启动设备，上模座12在伸出缸的作用下回程带动上凸模11向上移动，脱离成形件并停止设备，拔出定位销并拆卸各个径向位移限制环32，将成形凹模筒体31上的成形模块全部拆卸，启动设备，下端的缩回缸带动下凸模21向上移动，将筒形件从成形凹模筒体31的中空筒腔内顶出。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。

Claims (8)

1.一种外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，其特征在于，包括上凸模组件、下凸模组件、成形凹模组件，所述上凸模组件包括上凸模(11)，所述下凸模组件包括下凸模(21)，所述成形凹模组件包括成形凹模筒体(31)且所述成形凹模筒体(31)上构造有外纵筋成形部，所述上凸模(11)以及所述下凸模(21)的自由端分别能够被独立控制的插装于所述成形凹模筒体(31)的中空筒腔内，以对处于所述中空筒腔内的坯料(100)形成差速挤压，所述下凸模(21)能够对所述中空筒腔的相应一端形成封堵；所述成形凹模筒体(31)上构造有多条组装凹槽(311)，多条组装凹槽(311)沿所述成形凹模筒体(31)的轴向延伸，且贯通所述成形凹模筒体(31)的筒壁内外侧，每条所述组装凹槽(311)中可拆卸地连接有多个成形模块，至少部分所述成形模块与与之相应的所述组装凹槽(311)共同形成所述外纵筋成形部；所述组装凹槽(311)的槽壁上构造有第一轴向定位凹槽(312)，所述第一轴向定位凹槽(312)沿着所述成形凹模筒体(31)的周向延伸，所述成形模块具有与所述第一轴向定位凹槽(312)相匹配的凸出部，所述凸出部插装于所述第一轴向定位凹槽(312)内。
2.根据权利要求1所述的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，其特征在于，所述成形凹模组件还包括径向位移限制环(32)，所述径向位移限制环(32)环绕所述成形凹模筒体(31)的周向设置，并与所述成形模块对应接触。
3.根据权利要求2所述的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，其特征在于，所述径向位移限制环(32)包括第一环体(321)、第二环体(322)，所述第一环体(321)与所述第二环体(322)之间可拆卸连接。
4.根据权利要求2所述的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，其特征在于，所述成形凹模筒体(31)的外周壁上具有定位凸起(313)，所述径向位移限制环(32)上构造有第二轴向定位凹槽，所述定位凸起(313)插装于所述第二轴向定位凹槽内。
5.根据权利要求1所述的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，其特征在于，所述成形模块包括筒壁成形模(41)以及筋部成形模(42)，所述筒壁成形模(41)具有朝向于所述坯料(100)的筒壁成形面(411)，所述筒壁成形面(411)与所述成形凹模筒体(31)的内筒壁重合；所述筋部成形模(42)，具有朝向于所述坯料(100)的筋部成形面(421)，所述筋部成形面(421)凹陷于所述成形凹模筒体(31)的内筒壁的径向外侧。
6.根据权利要求5所述的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，其特征在于，所述筒壁成形模(41)以及筋部成形模(42)沿着所述成形凹模筒体(31)的轴向交替叠装；或者，所述筒壁成形模(41)包括第一筒壁模(412)、第二筒壁模(413)、第三筒壁模(414)、第四筒壁模(415)，所述筋部成形模(42)包括第一筋部模(422)、第二筋部模(423)、第三筋部模(424)，所述第二筋部模(423)能够与所述第一筒壁模(412)互换，所述第三筋部模(424)能够与所述第三筒壁模(414)互换，从而在所述每条所述组装凹槽(311)中由所述上凸模(11)到所述下凸模(21)的方向依次具有第一筋部模(422)、第二筋部模(423)、第二筒壁模(413)、第三筋部模(424)、第四筒壁模(415)。
7.根据权利要求6所述的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，其特征在于，所述第一筋部模(422)上同时具有所述筋部成形面(421)以及所述筒壁成形面(411)。
8.根据权利要求1所述的外纵筋筒形件双向差速挤压成形模具，其特征在于，还包括挡圈(5)，所述挡圈(5)环绕所述上凸模(11)设置且连接于所述中空筒腔与所述上凸模(11)相对应的一端；和/或，所述上凸模(11)的自由端呈朝向所述坯料(100)凸起的圆锥，所述圆锥的锥角为170°。
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