CN113070402B - 周向波形件的整体成形模具及整体成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种周向波形件的整体成形模具及整体成形方法，包括底座组件、固定于底座组件上的定位环、沿径向与底座组件滑动连接的内型组件、沿径向与定位环滑动连接的外型组件、安装于机床上的上模组件以及安装于上模组件上的冲头组件，定位环与筒形段的外型面贴合，通过上模组件与冲头组件同步下压，使内型组件在冲头组件的挤压作用下沿径向向外移动并挤压筒形段的内型面和波形段的内型面，外型组件在上模组件的挤压作用下沿径向向内移动并挤压波形段的外型面，从而通过定位环与内型组件配合将筒形段夹紧定位，实现周向波形件的定位，以及通过内型组件与外型组件配合挤压波形段的内型面和波形段的外型面，实现波形段的最终冲压成形。

Description

周向波形件的整体成形模具及整体成形方法

技术领域

本发明涉及冲压成形技术领域，特别地，涉及一种周向波形件的整体成形模具及整体成形方法。

背景技术

周向波形件沿周向均布有多处波形，且波形段的型面起伏剧烈，截面周长变化率大。原有加工方法采用逐个分瓣成形后焊接组合的方式，存在分瓣成形尺寸不一致，焊接分瓣型面定位不准确，焊后变形严重且校正困难，工艺流程复杂，焊缝多且内应力复杂，型面轮廓度难以保证等问题。

发明内容

本发明提供了一种周向波形件的整体成形模具及整体成形方法，以解决现有的周向波形件变形严重且型面轮廓度不准确的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种周向波形件的整体成形模具，周向波形件包括筒形段以及与筒形段连接的波形段，整体成形模具用于以成形的筒形段进行定位，以进行波形段的最终冲压成形，从而获得周向波形件，整体成形模具包括底座组件、固定于底座组件上的定位环、沿径向与底座组件滑动连接的内型组件、沿径向与定位环滑动连接的外型组件、安装于机床上的上模组件以及安装于上模组件上的冲头组件，定位环与筒形段的外型面贴合，通过上模组件与冲头组件同步下压，使内型组件在冲头组件的挤压作用下沿径向向外移动并挤压筒形段的内型面和波形段的内型面，外型组件在上模组件的挤压作用下沿径向向内移动并挤压波形段的外型面，从而通过定位环与内型组件配合将筒形段夹紧定位，实现周向波形件的定位，以及通过内型组件与外型组件配合挤压波形段的内型面和波形段的外型面，实现波形段的最终冲压成形。

进一步地，外型组件包括沿周向均匀排布的多个外型块，通过将多个外型块沿径向向内移动，使多个外型块的内侧壁面拼合形成用于波形段的外型面最终成形的外型成形面。

进一步地，外型块的数量与波形段上波谷的数量相等，且外型块的内侧壁面上设有用于波谷的外型面成形的外型凸块，相邻的两个外型块的内侧壁面拼接成用于波峰的外型面成形的外型凹槽。

进一步地，定位环上沿径向开设有外滑槽、固定于外型块上并与外滑槽滑动配合的外滑块、沿径向安装于外滑块底部的导向销以及固定于外滑槽上并沿径向套设于导向销上的用于利用弹性回复力沿径向向外推动外滑块的弹簧。

进一步地，多个外型块的外侧壁面布设形成锥台结构，上模组件包括上模板以及安装于上模板上的用于与锥台结构相匹配的斜楔，冲头组件包括用于挤压内型组件的冲头以及固定于冲头上的挂台，上模板上设有用于安装挂台的中心孔。

进一步地，内型组件包括沿周向均匀排布的多个第一内型块以及沿周向均匀排布的多个第二内型块，第一内型块与第二内型块交错布设，使第一内型块与第二内型块的内侧壁面围合形成用于冲头装入的配合孔，第一内型块与第二内型块的外侧壁面围合形成用于与筒形段的内型面贴合的定位面以及用于波形段的内型面成形的内型成形面。

进一步地，第一内型块和第二内型块的数量之和与波形段上波谷的数量相等，第一内型块和第二内型块均设有用于波峰的内型面成形的内型凸块，相邻的第一内型块和第二内型块拼接成用于波谷的内型面成形的内型凹槽。

进一步地，第一内型块呈楔形状，第二内型块成扇形状，以便于将第一内型块沿径向向外挤入相邻的两个第二内型块之间。

进一步地，底座组件包括安装于机床上的底座、安装于底座上的引导板以及用于将内型组件从最终成形的周向波形件中顶出的顶出组件；顶出组件包括沿竖直方向穿设于底座上并与机床的顶出机构连接的顶杆以及安装于顶杆上并位于配合孔下方的顶板，引导板上沿径向开设有用于与第一内型块或第二内型块滑动连接的键槽，顶板上沿径向开设有与键槽相对应的内滑槽，以将第一内型块和第二内型块滑动至顶板上，进而通过顶出组件将第一内型块和第二内型块从最终成形的周向波形件中顶出。

根据本发明的另一方面，还提供了一种周向波形件的整体成形方法，周向波形件包括筒形段以及与筒形段连接的波形段，包括以下步骤：将板料拉深成宽凸缘筒形件；将宽凸缘筒形件的宽凸缘部分加工成周向波形裙状，以获得预成形的波形段；将宽凸缘筒形件的筒底切除，以获得成形的筒形段；采用整体成型模具进行预成形的波形段的最终冲压成形，从而获得周向波形件。

本发明具有以下有益效果：

本发明的周向波形件的整体成形模具，通过定位环与成形的筒形段的外型面贴合，并通过通过上模组件与冲头组件同步下压，使内型组件在冲头组件的挤压作用下沿径向向外移动并挤压筒形段的内型面和波形段的内型面，外型组件在上模组件的挤压作用下沿径向向内移动并挤压波形段的外型面，从而通过定位环与内型组件配合将筒形段夹紧定位，实现周向波形件的定位，以及通过内型组件与外型组件配合挤压波形段的内型面和波形段的外型面，实现波形段的最终冲压成形，由此可知，通过对筒形段的贴合定位实现周向波形件的定位，并避免成形的筒形段在预成形的波形段的最终冲压成形的过程中发生变形；周向波形件成形后，将外型组件沿径向向外移动而内型组件沿径向向内移动，从而将周向波形件从整体成形模具中取出，因此，波形段上的多处波形同步成形，并且定位准确且已成形的筒形段不会变形，从而保证了波形段的型面轮廓度的准确性，而且最终成形的周向波形件易于取出。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的整体成形模具的合模状态下的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的整体成形模具的未合模状态下结构示意图；

图3是本发明优选实施例的整体成形模具的未合模状态下结构示意图；

图4是本发明优选实施例的定位环的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的第一内型块的结构示意图；

图6是本发明优选实施例的第二内型块的结构示意图；

图7是本发明优选实施例的顶出组件的结构示意图；

图8是本发明优选实施例的整体成形方法的工艺路线图。

图9是本发明优选实施例的预成形的具有法兰边的筒件的结构示意图；

图10是本发明优选实施例的最终成形的具有法兰边的筒件的结构示意图；

图11是本发明优选实施例的预成形的波形段的侧视结构示意图；

图12是本发明优选实施例的预成形的波形段的俯视结构示意图；

图13是本发明优选实施例的筒底切除后筒形段成形的结构示意图；

图14是本发明优选实施例的波形段最终挤压成形的周向波形件的侧视结构示意图；

图15是本发明优选实施例的波形段最终挤压成形的周向波形件的俯视结构示意图。

图例说明：

1、底座组件；11、底座；12、引导板；121、键槽；2、定位环；21、外滑槽；22、外滑块；23、导向销；24、弹簧；25、挡板；3、外型组件；31、外型块；32、外滑板；4、内型组件；41、第一内型块；42、第二内型块；5、冲头组件；51、冲头；52、挂台；6、上模组件；61、上模板；62、斜楔；7、顶出组件；71、顶杆；72、顶板；721、内滑槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的整体成形模具的合模状态下的结构示意图；图2是本发明优选实施例的整体成形模具的未合模状态下结构示意图；图3是本发明优选实施例的整体成形模具的未合模状态下结构示意图；图4是本发明优选实施例的定位环的结构示意图；图5是本发明优选实施例的第一内型块的结构示意图；图6是本发明优选实施例的第二内型块的结构示意图；图7是本发明优选实施例的顶出组件的结构示意图；图8是本发明优选实施例的整体成形方法的工艺路线图；图9是本发明优选实施例的预成形的具有法兰边的筒件的结构示意图；图10是本发明优选实施例的最终成形的具有法兰边的筒件的结构示意图；图11是本发明优选实施例的预成形的波形段的侧视结构示意图；图12是本发明优选实施例的预成形的波形段的俯视结构示意图；图13是本发明优选实施例的筒底切除后筒形段成形的结构示意图；

图14是本发明优选实施例的波形段最终挤压成形的周向波形件的侧视结构示意图；图15是本发明优选实施例的波形段最终挤压成形的周向波形件的俯视结构示意图。

如图1、12、13、14以及15所示，本实施例的周向波形件的整体成形模具，周向波形件包括筒形段以及与筒形段连接的波形段，整体成形模具用于已成形的筒形段进行定位，以进行波形段的最终冲压成形，从而获得周向波形件，整体成形模具包括底座组件1、固定于底座组件1上的定位环2、沿径向与底座组件1滑动连接的内型组件4、沿径向与定位环2滑动连接的外型组件3、安装于机床上的上模组件6以及安装于上模组件6上的冲头组件5，定位环2与筒形段的外型面贴合，通过上模组件6与冲头组件5同步下压，使内型组件4在冲头组件5的挤压作用下沿径向向外移动并挤压筒形段的内型面和波形段的内型面，外型组件3在上模组件6的挤压作用下沿径向向内移动并挤压波形段的外型面，从而通过定位环2与内型组件4配合将筒形段夹紧定位，实现周向波形件的定位，以及通过内型组件4与外型组件3配合挤压波形段的内型面和波形段的外型面，实现波形段的最终冲压成形。在本实施例中，通过冲头组件5的挤压作用使内型组件4沿径向向外移动，并在波形段的理论波形位置处形成用于波形段的内型面成形的内型成形面。由于外型组件3在上模组件6的挤压作用下，将波形段向内型块挤压，通过冲头组件5在成形过程中对内型组件4进行限位，防止内型组件4在成形过程中受压回退，使内型成形面在成形过程中固定在理论波形位置。

如图14、图15所示，在本实施例中，周向波形件的波形段具有16处向内凹陷的波谷和16处向外凸起的波峰。预成形的波形段上的波谷处的母线与波形段的中心轴线平行，最终成形的波形段上的波谷处的母线向内倾斜，使波谷处的母线与波形段的中心轴线之间的夹角符合要求。

如图1所示，本发明的周向波形件的整体成形模具，通过定位环2与成形的筒形段的外型面贴合，并通过冲头51的挤压力将内型组件4沿径向向外挤压，使内型组件4与成形的筒形段的内型面贴合，从而通过对筒形段的贴合定位实现周向波形件的定位，并避免成形的筒形段在预成形的波形段的最终冲压成形的过程中发生变形；通过冲头组件5挤压内型组件4并带动上模组件6压于外型组件3上，使内型组件4沿径向向外推动并挤压预成形的波形段的内型面，以及利用上模组件6将外型组件3沿径向向内推动并挤压预成形的波形段的外型面，从而实现波形段的最终冲压成形，周向波形件成形后，将外型组件3沿径向向外移动而内型组件4沿径向向内移动，从而将周向波形件从整体成形模具中取出，由此可知，波形段上的多处波形同步成形，并且定位准确且已成形的筒形段不会变形，从而保证了波形段的型面轮廓度的准确性，而且最终成形的周向波形件易于取出。

如图1和图2所示，外型组件3包括沿周向均匀排布的多个外型块31，通过将多个外型块31沿径向向内移动，使多个外型块31的内侧壁面拼合形成用于波形段的外型面最终成形的外型成形面。外型块31的数量与波形段上波谷的数量相等，且外型块31的内侧壁面上设有用于波谷的外型面成形的外型凸块，相邻的两个外型块31的内侧壁面拼接成用于波峰的外型面成形的外型凹槽。所有的外型块31在上模组件6的作用下同时沿径向向内滑动，每个外型块31上的外型凸块先独立对波形段的外型面的波谷处进行挤压，直至所有外型块31拼合，波形段的外型面的波峰处挤入外型凹槽。定位环2上沿径向开设有外滑槽21、固定于外型块31上并与外滑槽21滑动配合的外滑块22、沿径向安装于外滑块22底部的导向销23以及固定于外滑槽21上并沿径向套设于导向销23上的用于利用弹性回复力沿径向向外推动外滑块22的弹簧24。弹簧24的一端固定于外滑槽21的槽底面上，弹簧24的另一端顶抵于外滑块22上。外滑槽21的槽口位于定位环2的外侧壁面上，定位环2的外侧壁面上还设有用于挡于外滑槽21的槽口处的挡板25，以限制外滑块22的滑动范围。当周向波形件最终成形，将上模组件6回程向上运动而与外型组件3分离后，外型块31在弹簧24的弹性回复力的作用下沿径向向外滑动至初始位置。在本实施例中，外型块31的底面设有用于安装外滑块22的安装槽，外滑块22的小端与安装槽按H7/r6配合，并通过螺栓固定。外滑块22的大端与外滑槽21按H7/g6配合。外滑块22的大端被压板压住，保证外型块31平稳运动。外滑块22的外端固定有用于安装导向销23的支板，弹簧24的一端顶抵于支板上。通过导向销23在弹簧24压缩开始阶段对弹簧24进行引导，避免长弹簧24压缩时出现翘曲变形，影响弹簧24使用寿命。外型块31复位后，支板与固定在定位环2外侧壁面上的挡板25接触，以对外型块31限位。组装时，外型块31组件从定位环2的外侧装入外滑槽21，支板预压弹簧24后，在将挡板25固定于外滑槽21的槽口处。

如图1、图2、图3以及图4所示，多个外型块31的外侧壁面布设形成锥台结构，上模组件6包括上模板61以及安装于上模板61上的用于与锥台结构相匹配的斜楔62，冲头组件5包括用于挤压内型组件4的冲头51以及固定于冲头51上的挂台52，上模板61上设有用于安装挂台52的中心孔。外型块31的外侧壁面上设有外滑板32，斜楔62的内侧壁面上设有与侧滑块相匹配的平底槽，以增加外型块31的运动稳定性及表面耐磨性。在本实施例中，冲头51挤压内型组件4，使内型组件4沿径向向外滑动，从而使内型组件4与筒形段的内型面和波形段的内壁面相贴合，并且通过冲头51对内型组件4进行限位，使内型组件4在波形段的成形过程中保持不动。斜楔62同时挤压多个外型块31，使多个外型块31同时沿径向向内滑动，进而同时对波形段的外型面挤压，因此，波形段在内型组件4和外型块31的配合下最终成形。外型块31同步运动，是波形段上各个波谷和各个波峰处型面均匀变形的关键，需协调斜锲与各个外型块31的运动状态，斜锲与外型块31的接触位置应方便观察调试。为便于调试整体成形模具，冲头组件5先不安装于上模板61的中心孔上，以便于从中心孔观察斜楔62与外型块31的配合情况。调试模具时，先不组装挂台52与冲头51，合模状态下，可方便、直观的测量各外型块31上外滑板32与斜锲上平底槽之间的间隙，便于调整，使各个外型块31与斜锲上对应的平底槽的槽底平面接触状态一致，以此保证外型块31在成形过程中同步运动，从而形成完整光顺的波形段的外型面。在本实施例中，机床上的压板压于上模板61上。

如图3和图4所示，内型组件4包括沿周向均匀排布的多个第一内型块41以及沿周向均匀排布的多个第二内型块42，第一内型块41与第二内型块42交错布设，使第一内型块41与第二内型块42的内侧壁面围合形成用于冲头组件5装入的配合孔，第一内型块41与第二内型块42的外侧壁面围合形成用于与筒形段的内型面贴合的定位面以及用于波形段的内型面成形的内型成形面。配合孔的顶端入口设有用于引导冲头组件5进入的斜坡结构。第一内型块41和第二内型块42的数量之和与波形段上波谷的数量相等，第一内型块41和第二内型块42均设有用于波峰的内型面成形的内型凸块，相邻的第一内型块41和第二内型块42拼接成用于波谷的内型面成形的内型凹槽。在本实施例中，冲头51与配合孔按H7/h6配合。在冲头51的作用下，第一内型块41顶紧第二内型块42，组合形成完整的内型成形面，内型成形面和外型成形面共同夹紧波形段。在本实施例中，由于冲头组件5的冲头51与上模组件6的斜锲62有高度差，所以上模组件6和冲头组件5同步下行时，冲头51先装入配合孔中与内型组件4接触，将内型组件4撑开与筒形段的内型面贴合并压紧于定位环2上，以及将第一内型块41和第二内型块42的外侧壁面拼合形成完整的外型成形面，继续下行后，斜锲62才将多个外型块31同时沿径向向内挤压。

如图5和图6所示，第一内型块41呈楔形状，第二内型块42成扇形状，以便于将第一内型块41沿径向向外挤入相邻的两个第二内型块42之间。通过将第二内型块42设置成扇形状以及将第一内型块41设置成楔形状，使得相邻的两个第二内型块42之间形成用于引导第一内型块41插入的锥面通道。装配时，先将多个第二内型块42分别装配至对应的角度位置，再将多个第一内型块41分别对应插入多个第二内型块42之间。拆卸时，先将第一内型块41拆出，再将第二内型块42拆出。在本实施例中，内型组件4包括8个第一内型块41以及8个第二内型块42，第二内型块42的角度为11.25度。第一内型块41的角度为33.75度。

如图1、图2、图3、图4以及图7所示，底座组件1包括安装于机床上的底座11、安装于底座11上的引导板12以及用于将内型组件4从最终成形的周向波形件中顶出的顶出组件7；顶出组件7包括沿竖直方向穿设于底座11上并与机床的顶出机构连接的顶杆71以及安装于顶杆71上并位于配合孔下方的顶板72，引导板12上沿径向开设有用于与第一内型块41或第二内型块42滑动连接的键槽121。第一内型块41和第二内型块42的底面设有与键槽121相匹配的导向键，通过导向键与键槽121向匹配，以限制第一内型块41和第二内型块42的滑动方向。顶板72上沿径向开设有与键槽121相对应的内滑槽721，以将第一内型块41和第二内型块42滑动至顶板72上，进而通过顶出组件7将第一内型块41和第二内型块42从最终成形的周向波形件中顶出。通过机床的顶出机构的顶出力将顶杆71和顶板72向上顶，从而将滑动至顶板72上的第一内型块41和第二内型块42从最终成形的周向波形件中顶出。第一内型块41和第二内型块42的内侧壁面上开设有钩型槽，以便于操作者将第一内型块41和第二内型块42从引导板12的键槽121上拉出至顶板72的内滑槽721上。在本实施例中，最终成形的波形段上的波谷处的母线向内倾斜，且波峰处的母线与波形段的中心轴线之间的夹角也变小，使得最终成形的波形段将内型组件4包覆。通过将内型组件4设置为多个第一内型块41和第二内型块42，并设置顶出组件7，便于将周向波形件与内型组件4分离。顶杆71为方杆，与底座11上的方孔按H7/g6配合。顶杆71与底座11方孔配合，有利用保证顶板72的角向位置准确，顶板72上的内滑槽721于引导板12上的键槽121相对应。底座11的方孔内沿竖直方向铺设有竖向滑板，有利于顶杆71反复地沿竖直方向滑动。底座11上设有铸入式起重棒。

如图8所示，本实施例的周向波形件的整体成形方法，周向波形件包括筒形段以及与筒形段连接的波形段，包括以下步骤：将圆板料拉深成具有法兰边的筒件；将筒件的法兰边翻边成周向波形裙状，以获得预成形的波形段；将筒件的筒底切除，以获得成形的筒形段；将预成形的波形段沿径向挤压，使波形段最终成形，从而获得周向波形件。

本发明的周向波形件的整体成形方法，通过以圆板料为坯料，先将圆板料拉深成具有法兰边的筒件，再将筒件的法兰边翻边成周向波形裙状，从而获得预成形的波形段，然后将筒件的筒底切除，从而获得成形的筒形段，最后将预成形的波形段沿径向挤压，使波形段最终成形，从而获得周向波形件，由此可知，最终加工成的周向波形件为整体成形件，无需焊接，从而避免焊接过程中发生变形，周向波形件的型面的成形精度和尺寸精度均得到提高，还提高了加工效率。

如图10所示，将圆板料拉深成具有法兰边的筒件之前，还包括以下步骤：根据周向波形件的设计尺寸，确定具有法兰边的筒件的设计尺寸；根据具有法兰边的筒件的设计尺寸，确定圆板料的尺寸。确定筒件的设计尺寸，包括以下步骤：根据周向波形件的筒形段的设计尺寸和筒底切除量，确定筒件的筒体部分的设计尺寸；根据周向波形件的波形段的母线设计长度、周向波形件的筒形段的设计直径、波形段的切边余量以及筒形段与波形段之间的圆角过渡段的尺寸，确定筒件的法兰边的设计尺寸。

如图10和图14所示，周向波形件的筒形段包括底部的直筒段以及与直筒段连接的锥筒段。在设计筒件的尺寸时，筒件的筒体部分也包括直筒段和锥筒段。筒件的直筒段的直径与周向波形件的直筒段的直径相等，但轴向尺寸为周向波形件的直筒段的轴向尺寸与筒底切除量之和。筒件的锥筒段与周向波形件的锥筒段的径向尺寸、周向尺寸以及锥度均相等。筒件的法兰边的内径等于锥筒段的大径端的直径与圆角过渡段宽度之和，筒件的法兰边的外径等于筒件的法兰边的内径、周向波形件的波形段的母线长度的两倍以及切边余量三者之和。

确定圆板料的尺寸，包括以下步骤：根据具有法兰边的筒件的尺寸，获得筒件的表面积；根据筒件的表面积和法兰边的表面积，确定圆板料的尺寸。考虑到法兰边在后续翻边和径向挤压成形的过程中会出现变薄，拉深后的法兰边厚度需要增加到1.2倍及以上，同时考虑材料流动不均及拉深后切边余量，因此将拉深后的法兰边的表面积乘以1.2后设为圆板料的累加表面积之一，进而计算出圆板料的直径。

如图9和图10所示，将圆板料拉深成具有法兰边的筒件前，根据圆板料的尺寸和具有法兰边的筒件的设计尺寸，确定圆板料拉深成具有法兰边的筒件的拉深次数。将圆板料拉深成具有法兰边的筒件，包括以下步骤：将圆板料进行第一次拉深，获得预成形的具有法兰边的圆形筒件；将具有法兰边的圆形筒件进行第二次拉深，使法兰边进一步拉宽，且筒件的筒体部分进一步拉深成形，根据拉深次数需要重复多次拉深，直至具有法兰边的筒件的尺寸与设计尺寸相符，从而获得具有法兰边的筒件。在本实施例中，通过两次拉深将圆板料拉深成最终成形的具有法兰边的筒件，第一次拉深将圆板料拉深成具有法兰边的直筒件，第二次拉深将直筒件的法兰边进一步拉宽，以及使直筒件的筒体部分拉深变长，径向尺寸变小，且底部为直筒段，上部为锥筒段，最后根据法兰边的设计尺寸进行切边，获得最终成形的具有法兰边的筒件。

如图9和图10所示，在本实施例中，周向波形件的筒件段的小径端的直径为395.84±0.1mm，大径端的直径为405.81±0.1mm，轴向尺寸为69.12±0.1mm。波形段的母线长度为约为110mm。具有法兰边的筒件的设计尺寸为：筒体部分的轴向长度＝筒件段的轴向长度+筒底切除量，筒底切除量为约2mm直边+7mm圆角，筒体部分的小径端的直径等于395.84mm，筒体部分的大径端的直径等于405.81mm，法兰边与筒体部分之间的圆角过渡段的圆角半径为8mm，法兰边的外径＝过渡段的圆角R8圆心直径424+(波形段的母线长度-R8的弧长)的两倍+波形段的切边余量的两倍，波形段的切边余量为3mm-8mm。本实施例中，根据上述计算确定的具有法兰边的筒件的设计尺寸算出筒件的表面积，则为圆板坯料的直径。其中法兰部位(Φ424-Φ629区域)的表面积按实际计算值的1.2倍累加。

本实施例的圆板料的直径为770mm，需要拉深成小径端为395.84的筒件，加上一半的筒体部分的壁体厚度则为396.84mm，则拉深系数为K＝d/D＝396.84/770≈0.52，考虑到拉深系数较小，同时考虑到法兰边的外圈部位在径向挤压成形时拉伸变薄量较内圈部位大，确定分两次拉深成形以控制法兰料厚分布。高温合金强度高，硬化严重，首次拉深系数按0.6～0.7，在本实施例中，拉深系数为0.65，首次拉深后圆形筒件的筒体部分的直径为500mm，拉深高度为69.1mm，圆形筒件的法兰边与圆角过渡段的径向宽度之和大于66mm。再通过第二次拉深将圆形筒件拉深成具有法兰边的筒件。

通过拉深模具将圆板料进行第一次拉深，为控制法兰部位材料厚度分布，在拉深模具设计时采用限位压边，拉深初始压边间隙为1.1倍材料厚度，并在拉深过程中将压边间隙逐渐增大至圆板料厚度的1.2倍甚至1.2倍以上，能正常拉深即可。使法兰边的靠近外圈的部位增厚，而靠近内圈的部位的厚度相对减小，以使波形段成形后壁厚均匀。

如图11和图12所示，波形段的预成形加工，包括以下步骤：将筒件的法兰边向内翻成周向波形裙状，且翻边形成的波谷处的母线与筒件的轴线相平行。可选地，预成形的波形段的周向长度为最终成形的波形段的周向长度的80％-90％。

如图13所示，波形段预成型完成后，将筒件的筒底多余部分切除，以使筒体部分的轴向长度与周向波形件的筒形段的轴向设计长度相等。

如图14和图15所示，波形段最终成形采用整体成型模具以成形的筒形段进行定位，进而进行波形段的最终冲压成形，从而获得周向波形件。在本实施例中，每次拉深之后、翻边成形后以及径向挤压成形后均需要进行固溶处理，以消除应力。波形段最终成形后进行切边、去毛刺，以与波形段的设计尺寸相符。

综上可知，本发明的周向波形件的整体成形方法，通过将圆板料多次拉深后，获得与设计尺寸相符的具有法兰边的筒形件，并在拉深过程中，将筒形件的筒体部分的上部拉深至与周向波形件的筒形段的设计尺寸相符，进而通过将筒形件多余的筒底部分切除后，从而获得最终成形的筒形段，再将法兰边翻边加工成周向波形裙状，然后通过整体成型模具，以成形的筒形段进行定位，将法兰边沿径向挤压至与波形段的母线设计角度相符，最后根据波形段的设计长度将多余的部分切除。加工前，根据周向波形件的设计尺寸确定所需的具有法兰边的筒形件的设计尺寸，再确定所需圆板料的尺寸，从而保证了最终成形的周向波形件的尺寸精度高；周向波形件为一体成型结构，整个加工过程无需焊接，从而避免了焊接过程中壁体变形，保证了周向波形件的型面精度高；在首次拉深过程中，通过控制法兰边处拉深模具的压边间隙，使拉深后的法兰边的外圈部位的厚度较大，而内圈部位的厚度相对较小，进而使得法兰边在依次经过翻边加工和径向挤压后成形的波形段的壁厚均匀，避免波形段的大端部位的壁厚过薄，而波形段的小端部位的壁厚过厚。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种周向波形件的整体成形模具，周向波形件包括筒形段以及与筒形段连接的波形段，整体成形模具用于以成形的筒形段进行定位，以进行波形段的最终冲压成形，从而获得周向波形件，

其特征在于，

整体成形模具包括底座组件(1)、固定于底座组件(1)上的定位环(2)、沿径向与底座组件(1)滑动连接的内型组件(4)、沿径向与定位环(2)滑动连接的外型组件(3)、安装于机床上的上模组件(6)以及安装于上模组件(6)上的冲头组件(5)，

外型组件(3)包括沿周向均匀排布的多个外型块(31)，通过将多个外型块(31)沿径向向内移动，使多个外型块(31)的内侧壁面拼合形成用于波形段的外型面最终成形的外型成形面，

内型组件(4)包括沿周向均匀排布的多个第一内型块(41)以及沿周向均匀排布的多个第二内型块(42)，第一内型块(41)和第二内型块(42)均设有用于波峰的内型面成形的内型凸块，内型凸块沿周向方向的宽度小于第一内型块(41)沿周向方向的宽度，内型凸块沿周向方向的宽度小于第二内型块(42)沿周向方向的宽度，

第一内型块(41)与第二内型块(42)交错布设，使第一内型块(41)与第二内型块(42)的内侧壁面围合形成用于冲头组件(5)装入的配合孔，第一内型块(41)与第二内型块(42)的外侧壁面围合形成用于与筒形段的内型面贴合的定位面以及用于波形段的内型面成形的内型成形面，

第一内型块(41)和第二内型块(42)的数量之和与波形段上波谷的数量相等，相邻的第一内型块(41)和第二内型块(42)拼接成用于波谷的内型面成形的内型凹槽，

第一内型块(41)呈楔形状，第二内型块(42)成扇形状，以便于将第一内型块(41)沿径向向外挤入相邻的两个第二内型块(42)之间，

定位环(2)与筒形段的外型面贴合，通过上模组件(6)与冲头组件(5)同步下压，使内型组件(4)在冲头组件(5)的挤压作用下沿径向向外移动并挤压筒形段的内型面和波形段的内型面，外型组件(3)在上模组件(6)的挤压作用下沿径向向内移动并挤压波形段的外型面，从而通过定位环(2)与内型组件(4)配合将筒形段夹紧定位，实现周向波形件的定位，以及通过内型组件(4)与外型组件(3)配合挤压波形段的内型面和波形段的外型面，实现波形段的最终冲压成形。

2.根据权利要求1所述的周向波形件的整体成形模具，其特征在于，

外型块(31)的数量与波形段上波谷的数量相等，且外型块(31)的内侧壁面上设有用于波谷的外型面成形的外型凸块，相邻的两个外型块(31)的内侧壁面拼接成用于波峰的外型面成形的外型凹槽。

3.根据权利要求1所述的周向波形件的整体成形模具，其特征在于，

定位环(2)上沿径向开设有外滑槽(21)、固定于外型块(31)上并与外滑槽(21)滑动配合的外滑块(22)、沿径向安装于外滑块(22)底部的导向销(23)以及固定于外滑槽(21)上并沿径向套设于导向销(23)上的用于利用弹性回复力沿径向向外推动外滑块(22)的弹簧(24)。

4.根据权利要求1所述的周向波形件的整体成形模具，其特征在于，

多个外型块(31)的外侧壁面布设形成锥台结构，上模组件(6)包括上模板(61)以及安装于上模板(61)上的用于与锥台结构相匹配的斜楔(62)，冲头组件(5)包括用于挤压内型组件(4)的冲头(51)以及固定于冲头(51)上的挂台(52)，上模板(61)上设有用于安装挂台(52)的中心孔。

5.根据权利要求1所述的周向波形件的整体成形模具，其特征在于，

底座组件(1)包括安装于机床上的底座(11)、安装于底座(11)上的引导板(12)以及用于将内型组件(4)从最终成形的周向波形件中顶出的顶出组件(7)；

顶出组件(7)包括沿竖直方向穿设于底座(11)上并与机床的顶出机构连接的顶杆(71)以及安装于顶杆(71)上并位于配合孔下方的顶板(72)，引导板(12)上沿径向开设有用于与第一内型块(41)或第二内型块(42)滑动连接的键槽(121)，顶板(72)上沿径向开设有与键槽(121)相对应的内滑槽(721)，以将第一内型块(41)和第二内型块(42)滑动至顶板(72)上，进而通过顶出组件(7)将第一内型块(41)和第二内型块(42)从最终成形的周向波形件中顶出。

6.一种周向波形件的整体成形方法，周向波形件包括筒形段以及与筒形段连接的波形段，采用权利要求1至5中任一项所述的周向波形件的整体成形模具，

其特征在于，包括以下步骤：

将圆板料进行拉深，形成具有法兰边的筒件；

将筒件的法兰边翻边成周向波形裙状，以获得预成形的波形段；

将筒件的筒底切除，以获得成形的筒形段；

将预成形的波形段沿径向挤压，使波形段最终成形，从而获得周向波形件。

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