CN114951408B - 一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，包括工作台、固定安装于工作台顶面两侧的两个定位机构，每个定位机构在上固定连接有一个半模组件；半膜组件包括定位板、转动筒体支撑板、转动筒体，转动筒体的外侧设置有驱动转动筒体转动的驱动机构；转动筒体的内部同轴固定设置有半模芯，半模芯的外侧端部滑动插接有联动插接头，联动插接头的内部与工件坯料的端部活动插接，联动插接头的外部固定连接有压力接头，压力接头的内部开设有流体通道。本发明通过在金属基复合坯料压制过程中引入剪切和挤压变形力，并在坯料工件的内腔通入高压流体介质，能够实现剪切变形、挤压变形、芯部高压固结三种变形过程的一体成型。

Description

一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置

技术领域

本发明涉及金属基复合材料成形设备领域，特别是涉及一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置。

背景技术

金属基复合材料是航空航天用轻量化结构功能一体化材料。传统金属基复合材料粉末成形机，通过将混合均匀金属粉末上下压制成块体后烧结成复合材料，烧结过程不易控制。此种成形机生产工艺复杂、成本高、制备周期长、颗粒混合不均等，导致材料致密性低。传统粉末成形制备的复合材料致密度低，后续需要通过挤压、锻造、轧制等手段制备成所需的产品。同时，在压制过程中容易产生气孔，温度控制不当容易产生偏析，从而严重影响材料的微观组织和性能，在不同方向上力学性能并非一致，容易在薄弱环节发生失效。

现有的高压扭转成型工艺，成型对象多为固体实心金属棒材毛坯件，通过动模模具将毛坯件的一端固定，另一端通过模具的转动而提供切向剪切扭矩，如中国专利：一种高压扭转成型模具（公告号：CN109759488A），该申请采用的模具能同时提供轴向上下压和径向扭转力，进而能实现保证压力的同时，提供足够大的扭力，以产生轴向压缩和切向剪切的塑形变形，细化材料晶粒。然而该模具仅能提供剪切扭转的作用力，通过轴向压缩和切向剪切的塑性变形完成坯料件的成型，对于实心的柱体零件来说，能够满足成型的性能要求，但是对于空心管件类的工件来说，采用该装置进行成型加工时，工件在塑性变形中，材料晶粒在内部空腔部位则会因无阻力状态而呈现随机的局部堆积，甚至出现侧壁向内弯曲、表面褶皱的问题，无法达到预设的成型效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，通过在金属基复合坯料压制过程中引入剪切和挤压变形力，并在剪切扭转的同时，在坯料工件的内腔通入高压流体介质，对坯料工件的内部提供足够的支撑力，能够实现剪切变形、挤压变形、芯部高压固结三种变形过程的一体成型。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，包括工作台、固定安装于工作台顶面两侧的两个定位机构，每个定位机构在上固定连接有一个半模组件，两个定位机构驱动两个半模组件相互对接完成合模过程或相互分离完成分模过程；

所述半膜组件包括定位板、固定安装于定位板顶部两侧的转动筒体支撑板、转动安装于转动筒体支撑板内的转动筒体，所述转动筒体的外侧设置有驱动转动筒体转动的驱动机构，两个半模组件上的转动筒体可相对转动；

转动筒体的内部同轴固定设置有半模芯，半模芯的外侧端部滑动插接有联动插接头，所述联动插接头的内部与位于半模芯内的工件坯料的端部活动插接，联动插接头的外部固定连接有与压力机设备输出端固定连接的压力接头，所述压力接头的一端贯穿联动插接头并延伸至工件坯料的内部，且压力接头的内部开设有与工件坯料内部连通的流体通道，流体通道的外侧端口通过管路与外部的高压流体输出设备连接；

成型作业时，驱动机构驱动两个转动筒体相对转动，转动筒体通过两个半模芯对工件坯料的两端施加方向相反的剪切扭转力，压力接头通过联动插接头对工件坯料的两端施加相对的挤压力，并通过流体通道向工件坯料的内部充填高压液体介质。

进一步的，所述驱动机构包括固定套接于转动筒体外壁中部的蜗轮、位于蜗轮的下方并与蜗轮啮合传动的蜗杆、传动连接于蜗杆一轴端的驱动电机，所述定位板的顶面上固定连接有位于两个转动筒体支撑板之间的两个蜗杆支撑板和电机安装座，所述蜗杆的两端通过轴承转动安装于两个蜗杆支撑板上，所述驱动电机固定安装于电机安装座上。

进一步的，所述半模芯的外壁和转动筒体的内壁之间套设有至少一个支撑环，且支撑环通过螺栓同时与半模芯和转动筒体固定连接。

进一步的，所述支撑环的内壁上设置有至少一个定位滑槽，所述半模芯的外壁上设置有与定位滑槽相匹配的定位凸起，定位凸起滑动嵌设于定位滑槽内。

进一步的，所述联动插接头为双层圆柱壳体结构，其外层圆柱壳体的内壁上设置有若干个均匀分布的连接滑条，其内层圆柱壳体的端部侧面上设置有若干个均匀分布的对接插条，且连接滑条的末端位于对接插条的末端外侧。

进一步的，所述半模芯的端部外壁上设置有与连接滑条相匹配的连接滑槽，所述连接滑条活动嵌设于连接滑槽内。

进一步的，所述工件坯料的末端端面上设置有与对接插条相匹配的对接插槽，所述对接插条活动插接于对接插槽内。

进一步的，所述压力接头内还嵌设有电磁锁，所述联动插接头的端面上设置有与电磁锁的锁舌相匹配的锁孔。

进一步的，还包括上下料机构，所述上下料机构包括固定安装于工作台的顶面上并位于半模组件两侧的支撑柱、固定设置于两个支撑柱顶部的线性模组，所述线性模组的动力输出端固定连接有抓手安装架，所述抓手安装架的底部两侧安装有对称设置的两组气动抓手。

同时，提供了一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置的成型工艺，包括以下主要步骤：

S10、预制工件坯料：将混合均匀的金属粉末在金属基复合材料粉末成型机上完成压制和烧结，形成管状的工件坯料，同时在工件坯料的两端预留或开制对接插槽；

S20、工件坯料上料：将预制好的工件坯料以预设的插接位姿固定放置在上下料机构上，并通过气动抓手夹持固定；

S30、工件坯料入模：通过两个定位机构驱动两个半模组件打开至开模位置，上下料机构将工件坯料送至入模位置，两个定位机构驱动两个半模组件相互靠近至合模位置，使工件坯料的两端分别插入两个半模组件的半模芯内，上下料机构在合模完成前驱动气动抓手复位；

S40、剪切扭转内压固结一体成型：通过压力机设备推动两侧的压力接头和联动插接头同步相对移动，使每一侧的联动插接头与同一侧半模芯和工件坯料同时插接，外部的高压流体输出设备通过压力接头内的流体通道向工件坯料的内部充填高压液体介质，驱动机构驱动两个半模组件的转动筒体相对转动，转动筒体通过两个半模芯对工件坯料的两端施加方向相反的剪切扭转力，压力接头通过联动插接头对工件坯料的两端施加相对的挤压力，完成一体成型作业；

S50、成型后开模：高压流体输出设备停止工作，压力机设备拉动两侧的压力接头和联动插接头同步相互远离移动，使每一侧的联动插接头与同一侧半模芯和工件坯料同时分离，两个定位机构驱动两个半模组件相互远离至开模位置；

S60、成型工件下料：在两个半模组件达到完全开模的位置之前，上下料机构驱动气动抓手移动至成型工件位置，气动抓手将成型工件夹持固定，上下料机构驱动气动抓手复位，使成型工件位于半模组件外侧的上下料位置；

S70、重复步骤S20至步骤S60，可继续完成下一工件的一体成型加工。

本发明的有益效果如下：

1. 本发明通过设置两个半模组件，并通过两组驱动机构带动两个半模芯差动旋转，从而对工件坯料施加剪切扭转力，通过两端的联动插接头将工件坯料的端部与半模芯的端部连接，保证工件坯料与半模芯转动的同步性，通过压力接头对工件坯料的两端施加压力，实现高压力下的剪切扭转成形，同时通过在工件坯料的空腔内部通入高压流体介质而提供向外的高压支撑力，实现三向大静水压力的综合作用，从而使金属基粉料烧结成型后的工件坯料的内部晶粒流动并发生变形以及孔隙闭合，能够显著的降低晶体的尺寸，使组织均匀细小，从而使材料的致密度增加，提升材料的整体强度；

2. 本发明通过控制电机的转速来控制两个半模芯的差动转速即坯料的扭转速度，通过压力机来控制压力接头的压力大小，以及可以控制通入工件坯料内部空腔中的高压流体介质的压力和温度实现高内压力大小和温度的调节，使得各向同性成形件的使用条件更可控，可以获得不同成份的金属基复合材料在电机的不同转速、不同压制压力和不同高压介质作用下获得对应致密度的产品；

3. 本发明的半模芯与转动筒体之间采用可拆卸地连接结构，通过替换对应的半模芯即可完成对应尺寸规格和截面形状的工件的一体成型要求，极大提升了该成形设备的通用性，降低同类批次粉体烧结工件的模具工装的成本投入。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为所述半模组件的立体结构示意图之一；

图3为所述半模组件的立体结构示意图之二；

图4为所述半模组件的剖视结构示意图；

图5为所述半模芯的立体结构示意图之一；

图6为所述半模芯的立体结构示意图之二；

图7为所述支撑环的立体结构示意图；

图8为所述支撑环与半模芯装配状态的立体结构示意图；

图9为所述联动插接头的立体结构示意图之一；

图10为所述联动插接头的立体结构示意图之二；

图11为所述联动插接头的剖视结构示意图；

图12为所述联动插接头与半模芯插接状态的立体结构示意图；

图13为所述压力接头的立体结构示意图；

图14为所述压力接头的剖视结构示意图；

图15为图4中A部的放大结构示意图；

图16为本发明中使用的工件坯料的立体结构示意图；

图17为所述上下料机构的立体结构示意图。

图中：1工作台、2定位机构、3定位板、4转动筒体支撑板、401双列圆柱滚子轴承、402轴承盖、5转动筒体、6驱动机构、601蜗轮、602蜗杆、603驱动电机、604蜗杆支撑板、605电机安装座、7半模芯、701定位凸起、702连接滑槽、8联动插接头、801连接滑条、802对接插条、803锁孔、804凸缘、9压力接头、901流体通道、902限位壳体、903前导柱体、10支撑环、101定位滑槽、102调位槽、11电磁锁、12上下料机构、121支撑柱、122线性模组、123抓手安装架、124气动抓手、13工件坯料、131对接插槽、14挡圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图17，一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，包括工作台1、固定安装于工作台1顶面两侧的两个定位机构2，每个定位机构2在上固定连接有一个半模组件，两个定位机构2驱动两个半模组件相互对接完成合模过程或相互分离完成分模过程。本实施例中，定位机构2采用滚珠丝杠线性模组，可精确控制两个半模组件的相互靠近和分离移动过程，使得合模和开模过程准确、快速。由于两个半模组件为对称设置，下面通过单个半模组件的详细介绍来说明本装置的具体结构和工作过程。如图16所示，本发明加工的工件坯料13为混合均匀的金属粉末在金属基复合材料粉末成形机上通过压制和烧结而成的空心圆柱状复合材料，且在工件坯料的两端预留足够的压缩余量段，并在压缩余量段的端部预制有四个均匀分布的对接插槽131。

如图2至图4所示，半膜组件包括定位板3、固定安装于定位板3顶部两侧的转动筒体支撑板4、转动安装于转动筒体支撑板4内的转动筒体5，转动筒体5的外侧设置有驱动转动筒体5转动的驱动机构6，两个半模组件上的转动筒体5可相对转动。具体的，转动筒体5为空心圆柱壳体结构，其两端分别通过套接的双列圆柱滚子轴承401转动安装在两个转动筒体支撑板4的顶部。双列圆柱滚子轴承401的内侧端面通过转动筒体支撑板4的轴承槽和转动筒体5外壁上的轴肩定位，双列圆柱滚子轴承401的外侧端面通过轴承盖402定位，轴承盖402通过螺栓固定连接在转动筒体支撑板4上，从而将转动筒体5可转动地安装在两个转动筒体支撑板4上。两个转动筒体支撑板4的底面则通过螺栓固定连接在定位板3的顶面上。定位板3通过螺栓固定连接安装在定位机构3上的承载平台上。

驱动机构6包括固定套接于转动筒体5外壁中部的蜗轮601、位于蜗轮601的下方并与蜗轮601啮合传动的蜗杆602、传动连接于蜗杆602一轴端的驱动电机603。蜗轮601的两侧一体设置有连接套筒，两侧的连接套筒通过多个螺栓固定连接在转动筒体5上。定位板3的顶面上固定连接有位于两个转动筒体支撑板4之间的两个蜗杆支撑板604和电机安装座605，蜗杆602的两端通过轴承转动安装于两个蜗杆支撑板604上，驱动电机603固定安装于电机安装座605上。两个蜗杆支撑板604的底面和电机安装座605的底面均通过螺栓固定连接在定位板3的顶面上。通过驱动电机603驱动蜗杆602转动，进而通过螺纹传动驱动蜗轮601转动，实现转动筒体5的转动。

转动筒体5的内部同轴固定设置有半模芯7。如图5和图6所示，半模芯7为空心圆柱状壳体结构，两个相对设置的半模芯7对接后形成完整的成型模芯。本实施例中，半模芯7在相互对接的一端端面上设置有凸缘，使得半模芯7从一侧插入转动筒体5内后，凸缘抵靠在转动筒体5的端面上，便于半模芯7对接后接触面能够可靠接触。

半模芯7的外壁和转动筒体5的内壁之间套设有至少一个（本实施例中如图8中所示的2个）支撑环10，且支撑环10通过螺栓同时与半模芯7和转动筒体5固定连接。如图7所示，支撑环10为空心圆环结构，其外壁直径与转动筒体5的内壁直径相同、其内壁直径与半模芯7直线段的外径相同，则支撑环10套设在半模芯7上后与半模芯7一起置于转动筒体5内，可对半模芯7起到支撑定位作用，保证半模芯7的轴线与转动筒体5的轴线重合。通过依次贯穿转动筒体5和支撑环10并与半模芯7螺纹连接的螺栓，可将半模芯7、支撑环10和转动筒体5固定连接，使得半模芯7可跟随转动筒体5同步转动。对于不同尺寸规格的半模芯7，通过配置内壁直径与之直线段外径相匹配的支撑环10，即可实现其在转动筒体5内的固定安装。

优选的，支撑环10的内壁上设置有至少一个（如图7中所示的4个）定位滑槽101，半模芯7的外壁上设置有与定位滑槽101相匹配的定位凸起701，定位凸起701滑动嵌设于定位滑槽101内，如图8所示，实现支撑环10在半模芯7上的周向定位；同时，在支撑环10的两侧端面处采用嵌套在半模芯7上的挡圈14实现支撑环10在半模芯7上的轴向定位，从而便于通过半模芯7的转动来调整支撑环10在转动筒体5内的位置，使得支撑环10上的螺栓孔与转动筒体5上的螺栓孔在径向对齐。进一步的，支撑环10的侧面设置有若干个调位槽102，便于采用调整工具从支撑环1的侧面对支撑环10的位置进行调整。显然的，支撑环10与转动筒体5之间亦可通过此种滑动配合的方式实现相对位置的调整和定位。

半模芯7的外侧端部滑动插接有联动插接头8，联动插接头8的内部与位于半模芯7内的工件坯料13的端部活动插接。如图9至图11所示，联动插接头8为双层圆柱壳体结构，其外层圆柱壳体的内壁上设置有若干个均匀分布的连接滑条801。半模芯7的端部外壁上设置有与连接滑条801相匹配的连接滑槽702，当联动插接头8由侧方进入半模芯7内时，连接滑条801活动嵌设于连接滑槽702内，使联动插接头8可跟随半模芯7同步转动。联动插接头8的内层圆柱壳体的外径与半模芯7的端部内径相同，使得连通插接头8插入半模芯7的端部内后，可与半模芯7保持同轴设置。联动插接头8在半模芯7上的插接状态如图12和图15所示。

联动插接头8的内层圆柱壳体的端部侧面上设置有若干个均匀分布的对接插条802。工件坯料13的末端端面上设置有与对接插条802相匹配的对接插槽131，当联动插接头8由侧方进入半模芯7内时，对接插条802活动插接于对接插槽131内，使联动插接头8可带动半模芯7同步转动，配合半模芯7的内壁对工件坯料13外壁的摩擦剪切力，可保证工件坯料13在半模芯7转动时发生剪切扭转。且连接滑条801的末端位于对接插条802的末端外侧，使得联动插接头8由侧方进入半模芯7内时，连接滑条801先与连接滑槽702配合对接，而后对接插条802再与对接插槽131配合对接。

联动插接头8的外部固定连接有与压力机设备输出端固定连接的压力接头9。如图13和图14所示，压力接头9的一端为法兰盘结构，通过螺栓连接可固定安装在压力机设备的输出端上。法兰盘的一侧设置有凸台，当压力接头9由侧方进入半模芯7内时，其凸台端面抵靠在联动插接头8的外端面上，从而可在半模芯7、联动插接头8和工件坯料13同步转动时通过联动插接头8对工件坯料13的端部施加挤压力。联动插接头8的外侧端面边缘设置有凸缘804，联动插接头8的外侧套设有扣设在凸缘804外侧并与压力接头9的凸台螺纹连接的限位壳体902，限位壳体902的内径小于凸缘804的外径，使得凸缘804被限制在限位壳体902和凸台之间，则在成型加工完毕后，可通过压力接头9拉动联动插接头8向外侧移动而与半模芯7及工件坯料13分离。

凸台远离法兰盘的一侧中心处一体设置有前导柱体903。压力接头9的前导柱体903的外径与联动插接头8的内径及工件坯料13的内径相同，且前导柱体903的端部贯穿联动插接头8并延伸至工件坯料13的内部。且压力接头9的内部开设有与工件坯料13内部连通的流体通道901，流体通道901的外侧端口通过管路与外部的高压流体输出设备连接。

成型作业时，驱动机构6驱动两个转动筒体5相对转动，转动筒体5通过两个半模芯7对工件坯料13的两端施加方向相反的剪切扭转力，压力接头9通过联动插接头8对工件坯料13的两端施加相对的挤压力，并通过流体通道901向工件坯料13的内部充填高压液体介质，通过在工件坯料的空腔内部通入高压流体介质而提供向外的高压支撑力，实现三向大静水压力的综合作用，从而使金属基粉料烧结成型后的工件坯料的内部晶粒流动并发生变形以及孔隙闭合，能够显著的降低晶体的尺寸，使组织均匀细小，从而使材料的致密度增加，提升材料的整体强度。通过控制两个驱动电机603的转速来控制两个半模芯7的差动转速即坯料的扭转速度，通过压力机来控制压力接头9的压力大小，以及可以控制通入工件坯料13内部空腔中的高压流体介质的压力和温度实现高内压力大小和温度的调节，使得各向同性成形件的使用条件更可控，可以获得不同成份的金属基复合材料在电机的不同转速、不同压制压力和不同高压介质作用下获得对应致密度的产品。

优选的，压力接头9内还嵌设有电磁锁11，联动插接头8的端面上设置有与电磁锁11的锁舌相匹配的锁孔803。在成型作业开始前和完成后，电磁锁11的锁舌伸出并插入锁孔803内，使得联动联动插接头8的位置保持固定，便于其以固定位置与半模芯7及工件坯料13完成插接。

该一体成型装置还包括上下料机构12，用于工件坯料的自动上下料。如图17所示，上下料机构12包括固定安装于工作台1的顶面上并位于半模组件两侧的支撑柱121、固定设置于两个支撑柱121顶部的线性模组122，线性模组122的动力输出端固定连接有抓手安装架123，抓手安装架123的底部两侧安装有对称设置的两组气动抓手124。支撑柱121采用方形型钢支撑，其两端分别通过螺栓与工作台1的顶面和线性模组122的底面固定连接，与线性模组122构成龙门行架结构。抓手安装架123为倒“Y”型结构，并在线性模组122的两侧对称设置，抓手安装架123的底部两侧均固定安装有一个气动抓手124，使得4个气动抓手124两两一组，每组的两个气动抓手124可同时夹持工件坯料13。气动抓手124的夹持位置与半模芯7的轴线位于同一水平面内，则通过线性模组122可驱动转手安装架123左右移动，实现气动抓手124在工件坯料13的上下料位置（半模组件的侧方）和工件坯料13的入模位置（半模芯的轴线位置）之间的往复切换；且其中一组气动抓手124位于入模位置完成工件坯料13的入模作业时，另一组气动抓手124则位于工件坯料13的上下位置以完成成型加工后的工件的下料以及新的工件坯料的上料。如此，可在不停机情况下，连续完成工件坯料的上下料作业。

本发明还提供了一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置的成型工艺，应用在所述的属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置上，包括以下主要步骤：

S10、预制工件坯料：将混合均匀的金属粉末在金属基复合材料粉末成型机上完成压制和烧结，形成管状的工件坯料13，同时在工件坯料13的两端预留或开制对接插槽131；由于工件坯料在后续的剪切扭转挤压成型过程中，其长度会适当缩短，因此需要在工件坯料上预留足够的挤压余量，具体的余量值根据工件实际的金属组成成分、压制后工件的组织致密程度等性能参数通过实验预先测定。

S20、工件坯料上料：将预制好的工件坯料13以预设的插接位姿固定放置在上下料机构上，并通过气动抓手124夹持固定；工件坯料在同组上的两个气动抓手124上对称放置，且使其上的对接插槽131与联动插接头8上的对接插条802所处空间位置保持对应，以使工件坯料13能够以准确的位姿进入两个半模芯7内，并能够与联动插接头8准确对接。

S30、工件坯料入模：通过两个定位机构2驱动两个半模组件打开至开模位置，上下料机构12将工件坯料12送至入模位置，两个定位机构2驱动两个半模组件相互靠近至合模位置，使工件坯料13的两端分别插入两个半模组件的半模芯7内，上下料机构12在合模完成前驱动气动抓手124复位，避免半模芯7与气动抓手124之间出现运动干涉。

S40、剪切扭转内压固结一体成型：通过压力机设备推动两侧的压力接头9和联动插接头8同步相对移动，使每一侧的联动插接头8与同一侧半模芯7和工件坯料13同时插接，外部的高压流体输出设备通过压力接头9内的流体通道901向工件坯料的内部充填高压液体介质，驱动机构2驱动两个半模组件的转动筒体5相对转动，转动筒体5通过两个半模芯7对工件坯料13的两端施加方向相反的剪切扭转力，压力接头9通过联动插接头8对工件坯料13的两端施加相对的挤压力，完成一体成型作业；在剪切扭转挤压成型之前，在工件坯料13的内部预先通入高压液体介质，使得工件坯料13的内部具备均衡的支撑力，避免出现局部材料受挤压出现向内壁侧凸起的现象。半模芯7的转速大小、压力接头9的压力大小、高压液体介质的种类、压力大小及温度高低的选择，根据工件实际的金属组成成分、压制后工件的组织致密程度等性能参数通过实验预先测定。

S50、成型后开模：高压流体输出设备停止工作，压力机设备拉动两侧的压力接头9和联动插接头8同步相互远离移动，使每一侧的联动插接头8与同一侧半模芯7和工件坯料13同时分离，两个定位机构2驱动两个半模组件相互远离至开模位置。

S60、成型工件下料：在两个半模组件达到完全开模的位置之前，上下料机构12驱动气动抓手124移动至成型工件位置，气动抓手124将成型工件夹持固定，上下料机构12驱动气动抓手123复位，使成型工件位于半模组件外侧的上下料位置。

S70、重复步骤S20至步骤S60，可继续完成下一工件的一体成型加工。

在上下料位置，将成型后的工件从上下料机构12上取下，裁去两端多余部分，在后续技工工位完成打磨等后续加工工序。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，包括工作台(1)、固定安装于工作台(1)顶面两侧的两个定位机构(2)，其特征在于：每个定位机构(2)在上固定连接有一个半模组件，两个定位机构(2)驱动两个半模组件相互对接完成合模过程或相互分离完成分模过程；

所述半膜组件包括定位板(3)、固定安装于定位板(3)顶部两侧的转动筒体支撑板(4)、转动安装于转动筒体支撑板(4)内的转动筒体(5)，所述转动筒体(5)的外侧设置有驱动转动筒体(5)转动的驱动机构(6)，两个半模组件上的转动筒体(5)可相对转动；

转动筒体(5)的内部同轴固定设置有半模芯(7)，半模芯(7)的外侧端部滑动插接有联动插接头(8)，所述联动插接头(8)的内部与位于半模芯(7)内的工件坯料(13)的端部活动插接，联动插接头(8)的外部固定连接有与压力机设备输出端固定连接的压力接头(9)，所述压力接头(9)的一端贯穿联动插接头(8)并延伸至工件坯料(13)的内部，且压力接头(9)的内部开设有与工件坯料(13)内部连通的流体通道(901)，流体通道(901)的外侧端口通过管路与外部的高压流体输出设备连接；

所述联动插接头(8)为双层圆柱壳体结构，其外层圆柱壳体的内壁上设置有若干个均匀分布的连接滑条(801)，其内层圆柱壳体的端部侧面上设置有若干个均匀分布的对接插条(802)，且连接滑条(801)的末端位于对接插条(802)的末端外侧；

所述半模芯(7)的端部外壁上设置有与连接滑条(801)相匹配的连接滑槽(702)，所述连接滑条(801)活动嵌设于连接滑槽(702)内；

所述工件坯料(13)的末端端面上设置有与对接插条(802)相匹配的对接插槽(131)，所述对接插条(802)活动插接于对接插槽(131)内；

成型作业时，驱动机构(6)驱动两个转动筒体(5)相对转动，转动筒体(5)通过两个半模芯(7)对工件坯料(13)的两端施加方向相反的剪切扭转力，压力接头(9)通过联动插接头(8)对工件坯料(13)的两端施加相对的挤压力，并通过流体通道(901)向工件坯料(13)的内部充填高压液体介质。

2.根据权利要求1所述的一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，其特征在于：所述驱动机构(6)包括固定套接于转动筒体(5)外壁中部的蜗轮(601)、位于蜗轮(601)的下方并与蜗轮(601)啮合传动的蜗杆(602)、传动连接于蜗杆(602)一轴端的驱动电机(603)，所述定位板(3)的顶面上固定连接有位于两个转动筒体支撑板(4)之间的两个蜗杆支撑板(604)和电机安装座(605)，所述蜗杆(602)的两端通过轴承转动安装于两个蜗杆支撑板(604)上，所述驱动电机(603)固定安装于电机安装座(605)上。

3.根据权利要求1所述的一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，其特征在于：所述半模芯(7)的外壁和转动筒体(5)的内壁之间套设有至少一个支撑环(10)，且支撑环(10)通过螺栓同时与半模芯(7)和转动筒体(5)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，其特征在于：所述支撑环(10)的内壁上设置有至少一个定位滑槽(101)，所述半模芯(7)的外壁上设置有与定位滑槽(101)相匹配的定位凸起(701)，定位凸起(701)滑动嵌设于定位滑槽(101)内。

5.根据权利要求1所述的一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，其特征在于：所述压力接头(9)内还嵌设有电磁锁(11)，所述联动插接头(8)的端面上设置有与电磁锁(11)的锁舌相匹配的锁孔(803)。

6.根据权利要求1所述的一种金属基复合材料剪切扭转内压固结一体成型装置，其特征在于：还包括上下料机构(12)，所述上下料机构(12)包括固定安装于工作台(1)的顶面上并位于半模组件两侧的支撑柱(121)、固定设置于两个支撑柱(121)顶部的线性模组(122)，所述线性模组(122)的动力输出端固定连接有抓手安装架(123)，所述抓手安装架(123)的底部两侧安装有对称设置的两组气动抓手(124)。

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