CN116174551A - 一种内网格加强筋的成型模具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内网格加强筋的成型模具，包括芯轴，沿芯轴长度方向的两端分别设置有多个键槽；模芯，套设在芯轴上，沿模芯外壁上分布有均匀交错的横向凹槽和纵向凹槽；下模组件，沿模芯长度方向设置，其包括下模板，依次设于下模板与模芯之间的垫板和第一凹模；上模组件，沿模芯长度方向设置并与下模组件相对设置，其包括上模板，设于上模板与模芯之间的第二凹模；限位圈组件，分别设于模芯长度方向的两端，并与键槽卡合连接。模芯采用分离式组合，产品坯料在凹模作用下延伸变形，形成内网格加强筋，产品拆卸方便，尺寸稳定，提高了内网格加强筋生产率和质量可靠性。本发明还包括一种内网格加强筋的加工方法，采用上述成型模具加工。

Description

一种内网格加强筋的成型模具及加工方法

技术领域

本发明属于内网格加强筋成型技术领域，具体涉及一种内网格加强筋的成型模具及加工方法。

背景技术

航天产品的核心层段部件，层段部件材料为铝合金，外形尺寸长接近2米，直径1米多，壁厚0.15米的薄壁件(见图1与图2)，内形为纵横交错的网格状加强筋，应用于航天产品内部核心层段的重要部件，内形为纵横交错的网格状加强筋主要作用是提高承压能力。

内网格加强筋若采用数控机床加工，一方面，由于其为薄壁件，在数控机床切削力的作用下，很容易变形，甚至报废；另一方面，参照图2可知，网格横纵交错处具有圆角，则进行加工时，也需要加工圆角，则费工费时。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种内网格加强筋的成型模具，采用模具挤压成型原理，模芯采用分离式组合，产品坯料在凹模作用下延伸变形，形成内网格加强筋。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种内网格加强筋的成型模具，包括芯轴，沿芯轴长度方向的两端分别设置有多个键槽；

模芯，套设在芯轴上，沿模芯外壁上分布有均匀交错的横向凹槽和纵向凹槽；

下模组件，沿模芯长度方向设置，其包括下模板，依次设于下模板与模芯之间的垫板和第一凹模；

上模组件，沿模芯长度方向设置并与下模组件相对设置，其包括上模板，设于上模板与模芯之间的第二凹模；

限位圈组件，分别设于模芯长度方向的两端，并键槽卡合连接。

优选的，所述述芯轴包括呈圆台形设置的第一轴，分别设于所述第一轴两端的第二轴，以及与第二轴连接的第三轴；所述模芯安装于所述第一轴上。

优选的，所述键槽设于第一轴的两端，并沿圆周均匀分布。

优选的，所述下模板、垫板以及第一凹模之间可拆卸连接；所述上模板与第二凹模之间可拆卸连接。

优选的，所述限位圈组件分为大端限位圈组件和小端限位圈组件，且两者分别包括环形限位圈，设于环形限位圈中部并与键槽相配的凸起键，设于环形限位圈端面上的导向槽，安装于导向槽内的导柱，以及沿环形限位圈的侧壁设置的顶出螺杆。

优选的，在所述大端限位圈组件背离所述模芯的一端设置有大端压紧螺母；在小端限位圈组件背离所述模芯的一端设置有小端压紧螺母；所述大端压紧螺母和小端压紧螺母分别安装于所述第二轴上。

一种内网格加强筋的加工方法，采用所述成型模具加工内网格加强筋，包括如下步骤：

步骤1，将模芯安装于芯轴上，并与大端限位圈组件组装；将产品坯料套入模芯外壁上，将小端限位圈组件装配，并装入小端压紧螺母，拉紧芯轴；再装入大端压紧螺母；

步骤2，分别固定连接下模组件和上模组件；将步骤1的组装件安装于下模组件中，下模组件固定在设备下工作台上，上模组件固定于设备上工作台上；

步骤3，上模组件在设备压力的作用下，挤压产品坯料，卸压后旋转芯轴，再对上模组件施压,产品坯料成型；

步骤4，产品坯料成型后，拆除小端压紧螺母和大端压紧螺母，退出芯轴，装入顶出螺杆，使模芯与成型产品分离后，退出小端限位圈组件；取出成型产品。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明中的一种内网格加强筋的成型模具，采用模具挤压成型原理，利用金属材料的塑性特性，使其在外力作用下产生挤压塑性延展而填充至模芯表面的横向凹槽和纵向凹槽内，装配坯料得以受力挤压成型，旋转模芯，使产品坯料受力变形均匀，同时两端限位圈组件限制金属内外延展，模芯采用分离式组合，产品坯料在凹模作用下延伸变形，形成内网格加强筋，提高了内网格加强筋生产率和质量可靠性，最终满足产品内形为纵横交错的网格状加强筋要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中内网格加强筋的结构示意图；

图2为图1中M处的局部放大图；

图3为本发明中一种内网格加强筋的成型模具的剖视图；

图4为本发明中芯轴的结构示意图；

图5为本发明中模芯的装配示意图；

图6为本发明中大端限位圈组件(小端限位圈组件)的结构示意图；

附图标记：1-下模板，2-第一凹模，3-大端限位圈组件，4-大端压紧螺母，5-芯轴，6-导柱，7-顶出螺杆，8-模芯，9-第二凹模，10-上模板，11-小端限位圈组件，12-小端压紧螺母，13-垫板，14-坯料，15-第一轴，16-第二轴，17-第三轴，18-键槽，19-横向凹槽，20-纵向凹槽，21-环形限位圈，22-凸起键，23-导向槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

结合参照图3至图6，本发明中的一种内网格加强筋的成型模具，采用模具挤压成型原理，模芯8采用分离式组合，产品坯料14在凹模作用下延伸变形，形成内网格加强筋。

该成型模具包括芯轴5，沿芯轴5长度方向的两端分别设置有多个键槽18；具体的，所述芯轴5包括呈圆台形设置的第一轴15，分别设于所述第一轴15两端的第二轴16，以及与第二轴16连接的第三轴17。所述键槽18设于第一轴15的两端，并沿圆周均匀分布。在本实施例中，所述第一轴15的锥度为3度。在所述第一轴15的长度方向上分别设置八个键槽18。

模芯8，套设在芯轴5的第一轴15上，沿模芯8外壁上分布有均匀交错的横向凹槽19和纵向凹槽20。

下模组件，沿模芯8长度方向设置，其包括下模板1，依次设于下模板1与模芯8之间的垫板13和第一凹模2；具体的，所述下模板1、垫板13以及第一凹模2之间可拆卸连接；在本实施例中，所述下模板1、垫板13以及第一凹模2之间通过内六角螺钉连接为一体。

上模组件，沿模芯8长度方向设置并与下模组件相对设置，其包括上模板10，设于上模板10与模芯8之间的第二凹模9；具体的，所述上模板10与第二凹模9之间可拆卸连接，在本实施例中，所述上模板10与所述第二凹模9之间也通过内六角螺钉连接。

限位圈组件，分别设于模芯8长度方向的两端，并与键槽18卡合连接。所述限位圈组件分为大端限位圈组件3和小端限位圈组件11，所述大端限位圈组件3和小端限位圈组件11的组成结构相同，两者分别包括环形限位圈21，设于环形限位圈21中部并与键槽18相配的凸起键22，设于环形限位圈21端面上的导向槽23，安装于导向槽23内的导柱6，以及沿环形限位圈21的侧壁设置的顶出螺杆7。在本实施例中，在所述第一轴15的长度方向上分别设置八个键槽18，对应的，在大端限位圈组件3上设置有八个凸起键22，在小端限位圈组件11上同样设置有八个凸起键22。

在所述大端限位圈组件3背离所述模芯8的一端设置有大端压紧螺母4；在小端限位圈组件11背离所述模芯8的一端设置有小端压紧螺母12；所述大端压紧螺母4和小端压紧螺母12分别安装于所述第二轴16上。

本发明还提供一种内网格加强筋的加工方法，采用所述成型模具加工内网格加强筋，包括如下步骤：

步骤1，将模芯8安装于芯轴5上，并与大端限位圈组件3组装；将产品坯料14套入模芯8外壁上，将小端限位圈组件11装配，并装入小端压紧螺母12，拉紧芯轴5，使模芯8在锥度作用下向外扩张达到产品要求尺寸后；再装入大端压紧螺母4；

步骤2，分别固定连接下模组件和上模组件，即将下模板1、垫板13以及第一凹模2之间通过内六角螺钉连接为一体；上模板10与第二凹模9之间也通过内六角螺钉连接为一体；将步骤1的组装件安装于下模组件中，下模组件固定在设备下工作台上，上模组件固定于设备上工作台上；

步骤3，上模组件在设备压力F的作用下，挤压产品坯料14，卸压后旋转芯轴5，再对上模组件施压,产品坯料14外形伸长分别由大端限位圈组件3和小端限位圈组件11限位，产品坯料14成型；

步骤4，产品坯料14成型后，拆除小端压紧螺母12和大端压紧螺母4，退出芯轴5，装入顶出螺杆7，使模芯8与成型产品分离后，退出小端限位圈组件11；取出成型产品。

本发明是通过层段部件产品结构特点，利用金属材料的塑性特性，使其在外力作用下产生挤压塑性延展而填充至模芯8表面横向凹槽19和纵向凹槽20内，装配坯料14得以受力挤压成型，旋转模芯8，使产品坯料14受力变形均匀，同时两端限位圈组件限制金属内外延展，最终满足产品内形为纵横交错的网格状加强筋要求。

本发明是利用成型前和成型后体积不变的原理，模芯8采用分离式组合，既利于金属的流动成型，又利于产品拆卸，同时产品尺寸稳定。

本发明采用模芯8在芯轴5锥度作用下扩张定坯料14，收缩取产品，模芯8扩张后均分的横向凹槽19和纵向凹槽20，正好满足产品内形网格加强筋尺寸，收缩时该横向凹槽19和纵向凹槽20能满足模芯8外形尺寸小于产品内径尺寸，产品得以顺利取出，完成产品成型全过程。

以上对本发明所提供的一种内网格加强筋的成型模具及加工方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

Claims (7)

1.一种内网格加强筋的成型模具，其特征在于：包括芯轴(5)，沿芯轴(5)长度方向的两端分别设置有多个键槽(18)；

模芯(8)，套设在芯轴(5)上，沿模芯(8)外壁上分布有均匀交错的横向凹槽(19)和纵向凹槽(20)；

下模组件，沿模芯(8)长度方向设置，其包括下模板(1)，依次设于下模板(1)与模芯(8)之间的垫板(13)和第一凹模(2)；

上模组件，沿模芯(8)长度方向设置并与下模组件相对设置，其包括上模板(10)，设于上模板(10)与模芯(8)之间的第二凹模(9)；

限位圈组件，分别设于模芯(8)长度方向的两端，并与键槽(18)卡合连接。

2.根据权利要求1所述的一种内网格加强筋的成型模具，其特征在于：所述述芯轴(5)包括呈圆台形设置的第一轴(15)，分别设于所述第一轴(15)两端的第二轴(16)，以及与第二轴(16)连接的第三轴(17)；所述模芯(8)安装于所述第一轴(15)上。

3.根据权利要求2所述的一种内网格加强筋的成型模具，其特征在于：所述键槽(18)设于第一轴(15)的两端，并沿圆周均匀分布。

4.根据权利要求1所述的一种内网格加强筋的成型模具，其特征在于：所述下模板(1)、垫板(13)以及第一凹模(2)之间可拆卸连接；所述上模板(10)与第二凹模(9)之间可拆卸连接。

5.根据权利要求3所述的一种内网格加强筋的成型模具，其特征在于：所述限位圈组件分为大端限位圈组件(3)和小端限位圈组件(11)，且两者分别包括环形限位圈(21)，设于环形限位圈(21)中部并与键槽(18)相配的凸起键(22)，设于环形限位圈(21)端面上的导向槽(23)，安装于导向槽(23)内的导柱(6)，以及沿环形限位圈(21)的侧壁设置的顶出螺杆(7)。

6.根据权利要求5所述的一种内网格加强筋的成型模具，其特征在于：在所述大端限位圈组件(3)背离所述模芯(8)的一端设置有大端压紧螺母(4)；在小端限位圈组件(11)背离所述模芯(8)的一端设置有小端压紧螺母(12)；所述大端压紧螺母(4)和小端压紧螺母(12)分别安装于所述第二轴(16)上。

7.一种内网格加强筋的加工方法，采用如权利要求1-6任一项所述成型模具加工内网格加强筋，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，将模芯(8)安装于芯轴(5)上，并与大端限位圈组件(3)组装；将产品坯料(14)套入模芯(8)外壁上，将小端限位圈组件(11)装配，并装入小端压紧螺母(12)，拉紧芯轴(5)；再装入大端压紧螺母(4)；

步骤2，分别固定连接下模组件和上模组件；将步骤1的组装件安装于下模组件中，下模组件固定在设备下工作台上，上模组件固定于设备上工作台上；

步骤3，上模组件在设备压力的作用下，挤压产品坯料(14)，卸压后旋转芯轴(5)，再对上模组件施压,产品坯料(14)成型；

步骤4，产品坯料(14)成型后，拆除小端压紧螺母(12)和大端压紧螺母(4)，退出芯轴(5)，装入顶出螺杆(7)，使模芯(8)与成型产品分离后，退出小端限位圈组件(11)；取出成型产品。

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