CN112605263A - 一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具，包括上模模架、下模模架、左滑动压块、右滑动压块、左凸模块和右凸模块，所述上模模架的下方中部为与构件随形的圆弧型腔，其圆弧角度与构件圆弧角特征基本一致；所述左滑动压块、右滑动压块位于上模模架和下模模架之间，与上模模架对接组合成完整的凹模型面；所述下模模架为工字结构，大端和小端之间形成的两凹腔中分布着左凸模块和右凸模块，三者共同形成完整的凸模型面，与构件的内型腔外形吻合。本发明通过独有的分体凸凹模组合结构设计解决了圆弧板构件挤压成形后，多筋的挤压工件易与模具“抱死”，难以将挤压构件脱离凹模型面的问题。

Description

一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具

技术领域

本发明属于热挤压模具技术领域，涉及一种热挤压模具，特别涉及一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具。

背景技术

目前，在航空航天领域大型化、复杂化、轻量化结构的产品应用范围越来越广。薄壁多筋大圆弧板构件可作为舱段蒙皮，结构如图1所示，其为过半圆的圆弧板挤压产品，筋条位于中心区域，用于加强舱段蒙皮的承载能力。针对薄壁多筋圆弧板结构，采用热挤压技术进行近净成形制造，与原先传统的钣焊或铸造+精加工制造的手段相比，在尺寸精度和力学性能控制，以及成本控制等方面具有明显的优势。但是由于该圆弧板类构件属于内筋分布复杂的薄壁结构，热挤压近净成形后的构件拔模角度小，壁厚分布不均匀，且过半圆的圆弧板挤压产品在脱模过程中会出现构件与模具“抱死”的脱模难问题；现有热挤压模具技术中的挤压成形模具多为简易产品的一体成形结构，而针对薄壁多筋大圆弧板构件，挤压成形模具设计研究较少，且现有模具结构尺寸约束多且安装困难，脱模过程易出现卡死现象。因此，如何有效控制热挤压成形的复杂薄壁多筋大圆弧构件在挤压成形过程中的内筋型面精度控制，以及成形后的快速顺利脱模就成为本领域技术人员研究的重点方向。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具，通过独有的分体凸凹模组合结构设计解决了圆弧板构件挤压成形后，多筋的挤压工件易与模具“抱死”，难以将挤压构件脱离凹模型面的问题；同时活动的可转动定位销结构设计也解决了大圆弧板的挤压坯料快速卸料的问题，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具，包括上模模架、下模模架、左滑动压块、右滑动压块、左凸模块和右凸模块，其中，

所述上模模架的下方中部为与构件随形的圆弧型腔，其圆弧角度与构件圆弧角特征基本一致；

所述左滑动压块、右滑动压块位于上模模架和下模模架之间，与上模模架对接组合成完整的凹模型面；

所述下模模架为工字结构，大端和小端之间形成的两凹腔中分布着左凸模块和右凸模块，三者共同形成完整的凸模型面，与构件的内型腔外形吻合，用于成形薄壁多筋大圆弧板构件的内型面，凹模型面与凸模型面围成构件成形的挤压腔体。

根据本发明提供的一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具，具有以下有益效果：

(1)应用本发明提供的薄壁多筋大圆弧板构件热挤压模具进行热挤压近净成形，并能够将热挤压薄壁圆弧板构件的内筋成形精度控制在一定设计要求范围内，获得满足要求的圆弧板挤压产品，可通过凹模结构有效分离后，解决挤压构件易与凹模型面交错贴合而“抱死”，难以将圆弧板构件脱离凹模的问题；

(2)本发明中，活动的可转动定位销和坯料定位销结构设计可适应不同弧板外形热挤压构件的入模和脱模条件，可明显提高生产效率，降低综合成本。

附图说明

图1为薄壁多筋大圆弧板构件的结构示意图；

图2为本发明一种优选实施方式中热挤压模具的前视结构示意图；

图3为本发明一种优选实施方式中热挤压模具的Y-Y向剖面图；

图4为本发明一种优选实施方式中热挤压模具的X-X向剖面图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本发明一种优选实施方式中热挤压模具的左视图。

附图标号说明

1-上模模架、2-下模模架、3-挤压腔体、4-左滑动压块、5-右滑动压块、6-左凸模块、7-右凸模块、8-凸模挡板、9-挤压坯料、10-可转动定位销、11-插板、12-固定销杆、13-坯料定位销、14-挡板固定销、15-挡板旋转轴。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明提供了一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具，如图2所示，包括上模模架1、下模模架2、左滑动压块4、右滑动压块5、左凸模块6和右凸模块7，其中，

所述上模模架1的下方中部为与构件随形的圆弧型腔，其圆弧角度与构件圆弧角特征基本一致；

所述左滑动压块4、右滑动压块5位于上模模架1和下模模架2之间，与上模模架1对接组合成完整的凹模型面；

所述下模模架2为工字结构，大端和小端之间形成的两凹腔中分布着左凸模块6和右凸模块7，三者共同形成完整的凸模型面，与构件的内型腔外形吻合，用于成形薄壁多筋大圆弧板构件的内型面，凹模型面与凸模型面围成构件成形的挤压腔体3。

在本发明中，所述上模模架1左右两端面为具有1～5°拔模角度的斜面，与左滑动压块4、右滑动压块5对应部位斜面配合，在上模模架1的上下运动过程中起导向作用。

在本发明中，所述下模模架2与左凸模块6和右凸模块7对接的端面加工至少一条燕尾槽，所述左凸模块6和右凸模块7的对应端面加工有对应数量的燕尾形导轨，燕尾槽和燕尾形导轨配合，从而起到针对左凸模块6和右凸模块7的限位作用。图2示出下模模架2小端对应左凸模块6、右凸模块7的端面上各加工有一条燕尾槽，左凸模块6、右凸模块7的上端面各加工有一条燕尾形导轨，左凸模块6、右凸模块7沿燕尾槽插入下模模架2中得到完整的凸模型面。

进一步地，所述左凸模块6和右凸模块7可以为对称结构，也可为非对称结构，在此不做限制，根据产品型面特征分布而定。优选地，所述左凸模块6和右凸模块7为对称结构，在下模模架2两侧分步加压左凸模块6和右凸模块7时，分体结构设计可适当降低挤压坯料的成形难度，而完全对称结构可有效降低模具整体的偏应力，保证分体模具结构的刚性和寿命。

进一步地，如图3所示，所述左凸模块6和右凸模块7均包括大端和小端，在下模模架2上旋转对称，左凸模块6和右凸模块7以锥面(标号E、F)贴合方式进入下模模架2中。该旋转对称安装方式，在最大程度保证模具整体结构强度，将强度损失减低至最小的基础上，便于分体凸模块自下模模架中顺利抽离且不破坏挤压构件的外形尺寸。

在本发明中，如图2所示，所述下模模架2的前后两端面固定有可转动的凸模挡板8，所述凸模挡板8通过挡板旋转轴15旋转固定，其两臂长度延伸至左凸模块6和右凸模块7，当左凸模块6、右凸模块7分别装进下模模架2的对应部位后，凸模挡板8绕着挡板旋转轴15转动至水平，前后设置的凸模挡板8接触左凸模块6和右凸模块7两侧端面，起到“门栓”作用，用于限制左凸模块6、右凸模块7在挤压构件变形过程中前后错位，避免凸模型面精度降低。

进一步地，所述左凸模块6和右凸模块7的两侧端面上安装有固定销，所述凸模挡板8的两臂开设U形槽，固定销进入U形槽时，对下模模架2、左凸模块6和右凸模块7的组合实施锁定。

进一步地，所述下模模架2的横向和纵向、以及凸模挡板8的至少一端开设挡板固定销孔(如标号C、D)，所有挡板固定销至挡板旋转轴15的距离相等，通过挡板固定销14与凸模挡板8、下模模架2的横向或纵向挡板固定销孔(如标号C、D)的配合，固定凸模挡板8。如图2所示，当挡板固定销14与凸模挡板8、下模模架2的横向挡板固定销孔(标号D)配合时，凸模挡板8横向定位，锁定下模模架2、左凸模块6和右凸模块7的组合；当挡板固定销14与凸模挡板8、下模模架2的纵向挡板固定销孔(标号C)配合时，凸模挡板8纵向定位，解锁下模模架2、左凸模块6和右凸模块7的组合。

在本发明中，所述下模模架2凸模型面的前后两端、上模模架1凹模型面的前后两端、以及挤压坯料9的前后两端均各加工一个定位销孔，通过使两端位于下模模架2和上模模架1中定位销孔的坯料定位销13穿过挤压坯料9中的定位销孔，对挤压坯料9实施加工定位。

或者，如图4～图6所示，所述下模模架2的凸模型面前端、上模模架1的凹模型面前端、以及挤压坯料9前端均各加工一个定位销孔，通过使两端位于下模模架2和上模模架1中定位销孔的坯料定位销13穿过挤压坯料9中的定位销孔，用于对挤压坯料9前端定位；所述下模模架2的后端具有延伸凸台，可转动定位销10通过固定销杆12固定在延伸平台上并绕固定销杆12前后向转动，用于挤压坯料9贴凸模型面入模时的空间避让，以及入模之后对挤压坯料9的后端定位；所述延伸凸台上固定销杆12的后方开设插板安装槽(标号B)，可转动定位销10竖直工作时，通过“十”字形型插板11对凹槽占位，用于可转动定位销10的固定。

在本发明中，如图6所示，所述下模模架2与左滑动压块4、右滑动压块5对接的端面加工至少两条燕尾槽(标号A)，所述左滑动压块4、右滑动压块5的下端面加工有对应数量的燕尾形导轨，燕尾槽和燕尾形导轨配合，可实现左滑动压块4、右滑动压块5稳定脱离/进入下模模架2。

本发明中热挤压模具可以与现有的立式挤压、多向挤压等多种挤压机如(天津市锻压机有限公司的THP13-6000)设备配合使用，为通用型热挤压模具。挤压机的上平台带动上模模架1运动，提供下压力，挤压机的左右顶缸为左滑动压块4、右滑动压块5提供横向压力。

本发明中热挤压模具的工作原理或使用方法如下：

(i)将大圆弧板挤压坯料9通过坯料定位销13和可转动定位销10(或两侧的坯料定位销13)，置于凸模型面固定位置；

(ii)左凸模块6、右凸模块7分别利用燕尾形导轨及燕尾槽，沿锥面E、F推进下模模架2的左右两侧，安装到位后，凸模挡板8绕着挡板旋转轴15中心转动一定角度(一般为90°)，左凸模块6、右凸模块7外端面的固定销嵌入凸模挡板8左右两端的U型槽，凸模挡板8与下模模架2、左凸模块6、右凸模块7共面接触，挡板固定销孔D中插入挡板固定销14，凸模分体结构安装为一体；

(iii)上挤压平台带动上模模架1向下运动，横向挤压平台带动(或电机设备推动)左滑动压块4、右滑动压块5到位，上模模架1两侧端面与左滑动压块4、右滑动压块5斜面配合接触，上模模架1继续向下运动，左滑动压块4、右滑动压块5继续沿燕尾槽A滑动，直至三模块接触挤压毛坯并挤压成形获得挤压构件；

(iv)回转凸模挡板8至一定角度，挡板固定销14插入挡板固定销孔C，利用左凸模块6、右凸模块7端面的销杆，沿锥面E、F反向抽离出下模模架2左右两侧，直至左凸模块6、右凸模块7与挤压后构件分离；

(v)抽取插板11，将可转动定位销10旋转至水平；

(vi)利用工具将挤压后构件从凸模型面上分离，实现构件的脱模。

采用本发明中薄壁多筋大圆弧板构件热挤压模具，可实现内壁复杂立筋圆弧板构件的顺利脱模，并能够将热挤薄壁大圆弧构件的内筋成形精度控制在设计公差允许范围内。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

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)

1.一种薄壁多筋大圆弧板构件的热挤压模具，其特征在于，包括上模模架(1)、下模模架(2)、左滑动压块(4)、右滑动压块(5)、左凸模块(6)和右凸模块(7)，其中，

所述上模模架(1)的下方中部为与构件随形的圆弧型腔，其圆弧角度与构件圆弧角特征基本一致；

所述左滑动压块(4)、右滑动压块(5)位于上模模架(1)和下模模架(2)之间，与上模模架(1)对接组合成完整的凹模型面；

所述下模模架(2)为工字结构，大端和小端之间形成的两凹腔中分布着左凸模块(6)和右凸模块(7)，三者共同形成完整的凸模型面，与构件的内型腔外形吻合，用于成形薄壁多筋大圆弧板构件的内型面，凹模型面与凸模型面围成构件成形的挤压腔体(3)。

2.根据权利要求1所述的热挤压模具，其特征在于，所述上模模架(1)左右两端面为具有1～5°拔模角度的斜面。

3.根据权利要求1所述的热挤压模具，其特征在于，所述下模模架(2)与左凸模块(6)和右凸模块(7)对接的端面加工至少一条燕尾槽，所述左凸模块(6)和右凸模块(7)的对应端面加工有对应数量的燕尾形导轨，燕尾槽和燕尾形导轨配合，用于导向左凸模块(6)、右凸模块(7)与下模模架(2)的组装。

4.根据权利要求1所述的热挤压模具，其特征在于，所述左凸模块(6)和右凸模块(7)均包括大端和小端，在下模模架(2)上旋转对称，左凸模块(6)和右凸模块(7)以锥面贴合方式进入下模模架(2)中。

5.根据权利要求1所述的热挤压模具，其特征在于，所述下模模架(2)的前后两端面固定有可转动的凸模挡板(8)，所述凸模挡板(8)通过挡板旋转轴(15)旋转固定，其两臂长度延伸至左凸模块(6)和右凸模块(7)，用于限制左凸模块(6)、右凸模块(7)在挤压构件变形过程中的前后错位。

6.根据权利要求5所述的热挤压模具，其特征在于，所述左凸模块(6)和右凸模块(7)的两侧端面上安装有固定销，所述凸模挡板(8)的两臂开设U形槽，固定销进入U形槽时，对下模模架(2)、左凸模块(6)和右凸模块(7)的组合实施锁定。

7.根据权利要求6所述的热挤压模具，其特征在于，所述下模模架(2)的横向和纵向、以及凸模挡板(8)的至少一端开设挡板固定销孔，所有挡板固定销至挡板旋转轴(15)的距离相等，通过挡板固定销(14)与凸模挡板(8)、下模模架(2)的横向或纵向挡板固定销孔的配合，固定凸模挡板(8)。

8.根据权利要求1所述的热挤压模具，其特征在于，所述下模模架(2)凸模型面的前后两端、上模模架(1)凹模型面的前后两端、以及挤压坯料(9)的前后两端均各加工一个定位销孔，通过使两端位于下模模架(2)和上模模架(1)中定位销孔的坯料定位销(13)穿过挤压坯料(9)中的定位销孔，对挤压坯料(9)实施加工定位。

9.根据权利要求1所述的热挤压模具，其特征在于，所述下模模架(2)的凸模型面前端、上模模架(1)的凹模型面前端、以及挤压坯料(9)前端均各加工一个定位销孔，通过使两端位于下模模架(2)和上模模架(1)中定位销孔的坯料定位销(13)穿过挤压坯料(9)中的定位销孔，用于对挤压坯料(9)前端定位；

所述下模模架(2)的后端具有延伸凸台，可转动定位销(10)通过固定销杆(12)固定在延伸平台上并绕固定销杆(12)前后向转动，用于挤压坯料(9)贴凸模型面入模时的空间避让，以及入模之后对挤压坯料(9)的后端定位；所述延伸凸台上固定销杆(12)的后方开设插板安装槽，可转动定位销(10)竖直工作时，通过插板(11)对凹槽占位，用于可转动定位销(10)的固定。

10.根据权利要求1所述的热挤压模具，其特征在于，所述下模模架(2)与左滑动压块(4)、右滑动压块(5)对接的端面加工至少两条燕尾槽，所述左滑动压块(4)、右滑动压块(5)的下端面加工有对应数量的燕尾形导轨，燕尾槽和燕尾形导轨配合，用于导向左滑动压块(4)、右滑动压块(5)脱离或进入下模模架(2)。

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