CN116511391B - 两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，属于金属成形技术领域，包括：制备直壁筒形件，根据目标锥形舱体的小端端框所在的舱体的壁厚c及对应的外半径r、直壁筒形件的中心面半径r_u、舱体的缩口角a及舱体减径缩口过程中外壁所承受的摩擦系数μ确定直壁筒形件的壁厚c₀；反挤压直壁筒形件形成大端端框；缩口镦粗形成增加小端端框的锥形舱体。本发明提高了坯料材料的利用率，有效避免现有技术中直壁筒形件的壁厚过大导致后续大量的材料切削导致的较低材料利用率或者直壁筒形件的壁厚过小导致后续成形的小端端框尺寸不足的现象发生。

Description

两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法

技术领域

本发明属于金属成形技术领域，具体涉及一种两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法。

背景技术

航空航天高端装备的发展不仅对科技和经济带动作用巨大，更是涉及国家战略安全的关键。轻量化是提升装备性能的途径之一，已经成为航空航天领域重要的发展方向。舱体类构件是箭体结构的重要组成部分和主要承力构件，不仅轻量化需求迫切，且作为承力构件，对其力学性能及其均匀强韧性提出了较高的要求。镁合金具备高的比强度和刚度，良好的电磁屏蔽性能，已经成为航空航天等诸多领域的较佳用材。

当前，反挤压成形技术是舱段类构件成形应用最为广泛的成形工艺，这种成形技术具有生产效率高、工艺简捷易操作、模具简单等优点，但是反挤压只能成形直壁舱段，而且不能直接成形出端框。目前主流的薄壁锥形舱段带有端框，反挤压成形只能成形厚壁壳体，后续需要通过大量车削形成样件结构，不仅材料浪费严重，导致材料利用率低，而且车断流线会降低端框的承载能力，出现力学性能小难以满足服役条件等问题，基于前述不足，发明人在先申请了一种带端框锥形舱体的挤压成形模具及方法（专利申请号为CN202210978109）中给出了一种采用相应的模具对环形直壁筒件进行反挤压形成具有一端端框的直壁筒件后，进一步进行缩口工艺最终形成一端具有端框的锥形舱体，客观上讲，可以通过采用在先申请中的挤压成形模具及方法实现将直壁筒件成形为具有上下端框锥形舱体的技术目的，但是，发明人在具体应用过程中发现，由于缺少必要的壁厚控制策略，导致成形的舱体在尺寸上与最终的设计尺寸偏差较大，例如，为了保证成形的舱体端框厚度达到设计高度，选择的直壁筒件的壁厚则相对较大，在形成舱体后再根据端框的设计高度进行必要的机加工操作（例如车削），去除的材料较多，材料利用率低；而反之，如果直壁筒件的壁厚相对较小时，则不能够形成符合设计尺寸的端框，因此，在成形锥形舱体之间合理地确定直壁筒件的壁厚显得尤其重要，基于此提出本发明。

发明内容

因此，本发明提供一种两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，能够解决现有技术中带有上下端框的锥形舱体的挤压成形对直壁筒件的壁厚选择不够合理，导致材料利用率低或者端框尺寸不符合设计尺寸的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，包括如下步骤：

制备直壁筒形件，根据目标锥形舱体的小端端框所在的舱体的壁厚c及对应的外半径r、直壁筒形件的中心面半径r_u、舱体的缩口角a及舱体减径缩口过程中外壁所承受的摩擦系数μ确定所述直壁筒形件的壁厚c₀；

形成大端端框，将制备的直壁筒形件置于空芯坯料挤压模具中，所述空芯坯料挤压模具包括第一上模组件及第一下模组件，控制所述第一上模组件与所述第一下模组件相向挤压所述直壁筒形件形成所述大端端框；

形成增加小端端框的锥形舱体，将具有大端端框的直壁筒形件上下翻转后置入缩口镦粗模具中，控制缩口镦粗模具的第二上模组件施力下压于所述直壁筒形件的大端端框所在的端面上，直至缩口的所述直壁筒形件的小端处形成小端端框，且所述小端端框的厚度达到预设的c时停止下压。

在一些实施方式中，所述c₀、c、r、r_u、a及μ符合如下关系：

、k=r_u/r，其中e为自然常数。

在一些实施方式中，在制备直壁筒形件步骤中，还根据形成后的等效舱体的体积V_缩以及舱体的等效直筒件底面积S_直确定所述直壁筒形件的轴向高度h₀。

在一些实施方式中，；S_直=π(R₀ ²-R²)；h₀=V_缩/S_直，其中h₁为目标锥形舱体的轴向高度，r₁为所述等效舱体的小端外半径，r₂为所述等效舱体的小端内半径，R₁为所述等效舱体的大端内半径，R₀为所述等效舱体的大端外半径，R 为直壁筒形件内半径。

在一些实施方式中，壁厚c₀、轴向高度为h₀的所述直壁筒形件采用如下方式制备：

下料棒材坯料；

将所述棒材坯料置于镦粗反挤压制坯模具中先镦粗至目标尺寸后再反挤压使镦粗的棒材沿着镦粗反挤压制坯模具的轴向流动形成具有底部端板的直壁筒形件坯料；

对直壁筒形件坯料的底部端板冲底处理并进行机加工处理形成所述直壁筒形件。

在一些实施方式中，所述棒材坯料的材质为镁合金。

在一些实施方式中，在形成大端端框的步骤之后、形成缩口及小端端框之前还包括：

对形成的所述大端端框进行机加工处理。

在一些实施方式中，在制备直壁筒形件之后、形成大端端框的步骤之前还包括：

将制备的所述直壁筒形件，所述空芯坯料挤压模具中的第一上模组件、第一下模组件，所述缩口镦粗模具中的第二下模组件及第二上模组件加热至预设成形温度并保温。

在一些实施方式中，所述预设成形温度为440℃～450℃。

在一些实施方式中，所述空芯坯料挤压模具为促流型空芯坯料反挤压模具。

本发明提供的一种两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，在制备直壁筒形件时，根据c、r、r_u、a及μ的具体取值对直壁筒形件的壁厚c₀实现准确选择，保证在缩口镦粗模具内形成的小端端框能够达到目标厚度c，从而可以在舱体的上下端框成型完毕后对其进一步机加工处理过程中仅需去除较少的材料即可达到设计尺寸，提高了坯料材料的利用率，有效避免现有技术中直壁筒形件的壁厚过大导致后续大量的材料切削导致的较低材料利用率或者直壁筒形件的壁厚过小导致后续成形的小端端框尺寸不足的现象发生。需要说明的是，本发明中的大端端框（也即下端框）以及小端端框（也即上端框）分别采用空芯坯料挤压模具及缩口镦粗模具实现促流反挤压和缩口减径镦粗以实现对锥形舱体的挤压成形，成形过程中能够促使金属材料充分流动产生大应变量，进而使晶粒细化，与传统的锥形件成形工艺依靠机加工来切削锥形件形成端框的方式相比较，本发明形成的端框具有更高的力学性能（强度、韧性），更能够满足舱体的服役要求。

附图说明

图1为本发明实施例的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法的步骤图；

图2为本发明另一实施的两端具有端框的锥形舱体的工艺流程图示意；

图3为本发明实施例采用的空芯坯料挤压模具结构示意图；

图4为本发明实施例采用的缩口镦粗模具结构示意图；

图5为本发明实施例采用的镦粗反挤压制坯模具结构示意图；

图6为本发明实施例中端框形成前的直壁筒形件与形成后的舱体的结构尺寸对比示意图；

图7为本发明实施例中忽略端框后的成形后等效舱体（等效的空心圆台）结构尺寸示意图；

图8为本发明实施例中忽略端框的直壁筒形件的结构尺寸示意图。

附图标记为：

1、空芯坯料挤压模具； 11、第一下模板；12、第一垫块；13、凹模；14、垫圈；15、芯轴；16、环形凸模；17、第一上模板；2、缩口镦粗模具；21、缩口凸模；22、第二上模板；23、凸模；24、第二下模板；25、缩口凹模；26、缩口导向套；27、缩口凹模转接板；28、第二垫块；29、第二顶杆；3、镦粗反挤压制坯模具；31、第三上模板；32、镦粗反挤压凸模转接板；33、反挤压凸模；34、镦粗凸模；35、镦粗反挤压凹模；36、第三垫块；37、第三下模板；100、直壁筒形件；101、小端端框；102、大端端框。

具体实施方式

结合参见图1至图8所示，根据本发明的实施例，提供一种两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，尤其是一种两端具有端框的镁合金锥形舱体的挤压成形方法，包括如下步骤：

制备直壁筒形件100，根据目标锥形舱体的小端端框101所在的舱体的壁厚c及对应的外半径r（也即成形后的锥形舱体的小口端外半径）、直壁筒形件100的中心面半径r_u、舱体的缩口角a（也即缩口镦粗模具2中的缩口凹模25的缩口角）及舱体减径缩口过程中外壁所承受的摩擦系数μ（其具体与缩口镦粗模具2中的缩口凹模25及坯料的具体材料相关）确定直壁筒形件100的壁厚c₀；

形成大端端框102，将制备的直壁筒形件100置于空芯坯料挤压模具1中，空芯坯料挤压模具1包括第一上模组件及第一下模组件，控制第一上模组件与第一下模组件相向挤压直壁筒形件100形成大端端框102，前述的空芯坯料挤压模具1优选为促流型空芯坯料反挤压模具（如图3所示）；

形成增加小端端框101的锥形舱体，将具有大端端框102的直壁筒形件100上下翻转后置入缩口镦粗模具2中，控制缩口镦粗模具2的第二上模组件施力下压于直壁筒形件100的大端端框102所在的端面上，直至缩口的直壁筒形件100的小端处形成小端端框101，且小端端框101的厚度（参见图6所示，该厚度也即小端端框101朝向舱体的中心轴线凸出的高度，且该高度含成形后锥形舱体的壁厚）达到预设的c时停止下压。

该技术方案中，在制备直壁筒形件100时，根据c、r、r_u、a及μ的具体取值对直壁筒形件100的壁厚c₀实现准确选择，保证在缩口镦粗模具2内形成的小端端框101能够达到目标厚度c，从而可以在舱体的上下端框成型完毕后对其进一步机加工处理过程中仅需去除较少的材料即可达到设计尺寸，提高了坯料材料的利用率，有效避免现有技术中直壁筒形件100的壁厚过大导致后续大量的材料切削导致的较低材料利用率或者直壁筒形件100的壁厚过小导致后续成形的小端端框101尺寸不足的现象发生。需要说明的是，本发明中的大端端框102（也即下端框）以及小端端框101（也即上端框）分别采用空芯坯料挤压模具1及缩口镦粗模具2实现促流反挤压和缩口减径镦粗以实现对锥形舱体的挤压成形，成形过程中能够促使金属材料充分流动产生大应变量，进而使晶粒细化，与传统的锥形件成形工艺依靠机加工来切削锥形件形成端框的方式相比较，本发明形成的端框具有更高的力学性能（强度、韧性），更能够满足舱体的服役要求。另外，缩口镦粗成形过程简单、成形质量可靠、易实现自动化生产。

在一个具体的实施例中，c₀、c、r、r_u、a及μ符合如下关系（公式1）：

、k=r_u/r，其中e为自然常数，如此，在明确所要成形的锥形舱体的设计尺寸（也即c、r及a），选择相应的模具之后，便能够非常方便地通过前述的已知参数得到直壁筒形件100的壁厚具体值（其为最小值），有效降低后续成形小端端框101后对其的再次机加工的材料去除量，有效提升材料利用率。在一个优选的实施例中，理想状态下，当选择的直壁筒形件100的壁厚为前述c₀时，理论上在缩口减径镦粗过程中形成的小端端框101的尺寸基本符合设计目标，此时不必对小端端框101进行再次的机加工，当然，在具体的操作过程中，可能会存在一定的偏差，因此，在实际的操作过程中，可以在前述计算的c₀的基础上适当增加一定的裕量，如此在缩口减径镦粗过程中形成的小端端框101的尺寸可能略大，此时可以在形成增加小端端框101的锥形舱体步骤之后对形成的小端端框101进行机加工处理，以保证小端端框101的实际形成厚度符合设计值，而能够理解的是，此时的机加工材料去除量也是相对较少且可控的。

在一些实施方式中，在制备直壁筒形件100步骤中，还根据形成后的等效舱体（图7）的体积V_缩以及舱体的等效直筒件（图8）底面积S_直确定直壁筒形件100的轴向高度h₀，具体而言，；S_直=π(R₀ ²-R²)；h₀=V_缩/S_直，（公式2），其中h₁为目标锥形舱体的轴向高度，r₁为等效舱体的小端外半径，r₂为等效舱体的小端内半径，R₁为等效舱体的大端内半径，R₀为等效舱体的大端外半径，R为直壁筒形件内半径（各参数参见图7及图8所示）。该技术方案中，通过对直壁筒形件100的轴向高度h₀的确定，实现对直壁筒形件100的轴向高度的选择控制，使成形的锥形舱体的轴向高度（亦可以理解为长度）在合理范围内，进而保证形成的小端端框101及大端端框102的轴向位置相对准确，以防止轴向尺寸差异过大导致后续组装困难。需要说明的是，关于轴向高度的控制方面，在计算体积过程中忽略端框（也即上下端框），将缩口后锥形舱体等效成空心圆台（如图7所示）并将带端框直壁筒形件等效成标准直壁筒形件。

在一个具体的实施例中，作为已知条件，锥形舱体成形后的目标尺寸为小端缩口后壁厚c=32mm，设定变形过程中摩擦系数为μ=0.3，小端端框101对应外半径为r=236mm，直筒件（也即前述的直壁筒形件100，下同）中心面半径r_u= 293mm，k满足k= r_u⁄r，缩口角a=9°，ctga=6.314，带入公式（1），可得壁厚增大量为3.2mm（3mm左右），最终求得直筒件所需最小壁厚c₀约等于29mm。对于直筒件壁厚设置过大，则后续需要切削，材料利用率低，设置过小不能镦粗成形出小端端框，因此设置缩口前直筒件壁厚29mm（此时，在一个具体的实施例中对应的环形凸模16的外径为571mm），可最大限度提高材料利用率，同时保障成形出小端端框。缩口前直筒件的高度h₀可由等体积法计算，根据图纸缩口后挤压件高度为h₁=438mm，小端端框101取外径D₁=2r₁=472mm，大端端框外径缩口后不变取D₀=2R₀=629mm，在计算体积过程中忽略端框，将缩口后挤压件等效成空心圆台并将带端框直筒件等效成标准直筒件，因此缩口后挤压件壁厚设为28mm，设对比缩口前厚度增加了4mm，则缩口后挤压件体积可由公式（2）计算，其中r₁为等效舱体的小端外半径236mm，r₂为等效舱体的小端内半径208mm，R₀为等效舱体的大端外半径314.5mm，R₁为等效舱体的大端内半径286.5mm，则由公式2可得缩口挤压件近似体积V_缩约为20131137.229mm³，则直筒件高度为h₀=441.318mm，因此设置缩口前直筒件高度h₀=442mm，保障缩口后舱段高度且上下端框在规定位置范围。另外，在一个具体的实施例中，锥形舱体的小端端框101的高度不低于32mm，大端端框102的高度不低于43mm，以保证端框位置处结构强度。

一般而言，为了缩口减径的顺利实现，前述的μ≤0.3，

在一个优选的实施例中，壁厚c₀、轴向高度为h₀的直壁筒形件100采用如下方式制备：

下料棒材坯料，针对铝合金锥形舱体的成形而言，前述的棒材坯料的材质为镁合金，既使目标构件比较轻，也使目标构件的力学性能及强韧性好；将棒材坯料置于镦粗反挤压制坯模具3中先镦粗至目标尺寸后再反挤压使镦粗的棒材沿着镦粗反挤压制坯模具3的轴向流动形成具有底部端板的直壁筒形件坯料；之后，对直壁筒形件坯料的底部端板冲底处理并进行机加工处理形成直壁筒形件100。该技术方案中，通过对棒材坯料的先镦粗，金属棒材沿其径向往四周流动，使棒材的直径增大而高度减小，后对镦粗后的棒材进一步进行反挤压（在同一模具中但是采用不同的上模头结构），使金属棒材发生轴向流动，形成带底的直壁筒形件坯料（也即前述的具有底部端板的直壁筒形件坯料），此时将带底的直壁筒形件坯料转移至相应的冲裁模具中将底部冲裁掉，从而形成直壁筒形件100，采用该方式形成的直壁筒形件100由于经历了挤压与反挤压的过程，金属材料得到充分流动，具体更高的力学性能。

在形成大端端框102的步骤之后、形成缩口及小端端框101之前还包括：对形成的大端端框102进行机加工处理，首先使大端端框102的尺寸满足设计要求。

在一些实施方式中，在制备直壁筒形件100之后、形成大端端框102的步骤之前还包括：

将制备的直壁筒形件100，空芯坯料挤压模具1中的第一上模组件、第一下模组件，缩口镦粗模具2中的第二下模组件及第二上模组件加热至预设成形温度并保温，具体而言，预设成形温度为440℃～450℃，针对于镁合金材质而言，优选为440℃。该技术方案中，将直壁筒形件100，空芯坯料挤压模具1中的第一上模组件、第一下模组件，缩口镦粗模具2中的第二下模组件及第二上模组件加热至预设成形温度并保温有利于细化晶粒，提高材料性能。

在一些实施方式中，在形成大端端框102的步骤之前、直壁筒形件100制备完毕之后，还包括：

在第一上模组件及第一下模组件与直壁筒形件100接触的位置涂抹油基润滑剂，有利于促进材料流动。

具体参见图3所示，前述的空芯坯料挤压模具1包括第一上模组件和第一下模组件，第一上模组件包括第一上模板17、环形凸模16和芯轴15，第一上模板17一端用于连接压力机上端工作台，环形凸模16一端与第一上模板17另一端连接，环形凸模16外径为直壁筒形件内径，环形凸模16另一端形状与目标构件（也即锥形舱体，下同）的端框（具体为大端端框102）形状匹配，芯轴15为圆柱形且直径与环形凸模16内径匹配；第一下模组件包括第一下模板11、第一垫块12、凹模13、垫圈14和第一顶杆，第一下模板11一端用于连接压力机下端工作台，凹模13与第一下模板11另一端连接，第一顶杆内置于第一下模板11中心孔处，第一垫块12置于凹模13内部并位于第一顶杆上方，垫圈14置于第一垫块12上方，垫圈14外径与凹模13内径匹配、垫圈14内径与芯轴15直径匹配；芯轴15、垫圈14与凹模13组成的工作型腔用以容纳环形金属坯料（也即前述的直壁筒形件100）。其中，环形坯料与凹模13之间的型腔为目标形状型腔，芯轴15在环形凸模16内部空间可以自由滑动，用于阻挡坯料径向流动，使其只能流向目标形状型腔，提高大端端框部位应变程度。垫圈14用于与芯轴5配合控制坯料的流动方向并进行定中配合。

具体参见图4所示，前述的缩口镦粗模具2包括第二上模组件和第二下模组件，第二上模组件包括缩口凸模21，第二上模板22和凸模23，第二上模板22一端用于连接压力机上端工作台，凸模23一端与第二上模板22另一端连接，缩口凸模21与凸模23另一端连接；第二下模组件包括第二下模板24、缩口凹模25、缩口导向套26、缩口凹模转接板27、第二垫块28和第二顶杆29，第二下模板24一端用于连接压力机下端工作台，缩口凹模转接板27一端与第二下模板24另一端连接，缩口凹模25底端与缩口凹模转接板27另一端连接，第二顶杆29内置于第二下模板24中心孔处，第二垫块28置于缩口凹模25内部并位于缩口凹模转接板27上方，缩口凹模25顶端与缩口导向套26底端连接，缩口凹模25内壁为圆弧母线结构。具体而言，当a=9°时，圆弧母线凹模弦高4mm，弧形母线半径5000mm。

缩口导向套26内部为导向型腔，用以提供坯料初始导向作用及保温作用。缩口凹模25内为工作型腔，内壁圆弧母线起到减小挤压力作用。促流型空芯坯料反挤压模具得到的带大端端框的直壁筒形件100在缩口凸模21作用下由导向型腔挤压入工作型腔，直壁筒形件100一端产生减径挤压，于缩口凹模25母线约束作用下形成目标构件尺寸。其中，缩口凸模21在凸模23的挤压作用下将坯料由导向段推入工作型腔，缩口凹模25内壁设有若干环形凹槽，环形凹槽内涂抹油基润滑剂，用于减小挤压成形力。圆弧母线可以减小过程中成形力，环形凹槽可以容纳挤压过程中润滑剂，改善实际情况下的摩擦条件。因成形力的降低及摩擦条件的改善，可以降低缩口过程中失稳的概率。若干环形凹槽等间距设置，即环形凹槽形状为凹模圆弧母线的等距曲线，前述的环形凹槽长度50%占比，缩口力下降幅度为23%，较好的控制摩擦系数，保证摩擦系数≤0.3。

具体参见图5所示，前述的镦粗反挤压制坯模具3包括第三上模组件和第三下模组件，第三上模组件包括镦粗凸模34、反挤压凸模33、第三上模板31和镦粗反挤压凸模转接板32，第三上模板31一端连接压力机上端工作台，镦粗反挤压凸模转接板32一端与第三上模板31连接，反挤压凸模33与镦粗反挤压凸模转接板32另一端连接，镦粗凸模34与反挤压凸模33另一端连接；第三下模组件包括镦粗反挤压凹模35、第三垫块36、第三下模板37和第三顶杆，第三下模板37一端用于连接压力机下端工作台，第三垫块36至于镦粗反挤压凹模35内部并位于第三下模板37上方，第三顶杆内置于第三下模板37中心孔处，镦粗反挤压凹模35一端与第三下模板37另一端连接，镦粗反挤压凹模35内壁为直壁结构。端框的竖直截面为直角梯形或矩形

结合本发明的图2至图6对本发明的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法进一步阐述如下，具体参见图2的工艺流程：

S1，将镦粗反挤压制坯模具3的第三上模组件和第三下模组件装配在压力机上，将金属棒料（也即前述的棒材坯料，下同）置于第三垫块36和镦粗反挤压凹模35所组成的工作型腔内；

S2，控制压力机下行，使镦粗凸模34对金属棒料进行整体镦粗，使金属棒料沿径向往四周流动，形成镦粗后的直径增大高度减小的金属棒料；

S3，将镦粗反挤压制坯模具3的镦粗凸模34拆除，露出反挤压凸模33；

S4，控制压力机下行，使反挤压凸模33对镦粗后的金属棒料进行反挤压，使金属棒料发生轴向流动，金属沿着反挤压凸模33与镦粗反挤压凹模35之间的空隙向上流动，形成带底的直壁筒形件；

S6，控制压力机顶出缸将第三顶杆顶起并取走带底直壁筒形件；

S7，冲裁掉带底直壁筒形件的底部材料，并对冲裁后的直壁筒形件底部的内侧进行机加工；

S8，将空芯坯料挤压模具1的第一上模组件和第一下模组件装配在压力机上，将环形金属坯料（也即形成的直壁筒形件100，下同）置于芯轴15、垫圈14与凹模13组成的工作型腔内；

S9，控制压力机下行，使环形凸模16对环形金属坯料进行整体挤压，使环形金属坯料发生轴向流动，金属沿着环形凸模16与凹模13之间向上流动，形成直壁筒形件的直壁部分，底部剩余坯料在环形凸模16的作用下形成目标构件的端框（大端端框102），完成反挤压形成带大端端框的直壁筒形件；反挤压后期，由于具有促流角（优选为80°），底部金属流动剧烈，可以对端框形成较好的强化效果；

S10，控制压力机顶出缸将第一顶杆顶起并取走带大端端框的直壁筒形件；

S11，翻转带大端端框的直壁筒形件，并将缩口镦粗模具2的第二上模组件和第二下模组件装配在压力机上，将翻转后的带大端端框的直壁筒形件置于缩口导向套26内；

S12，控制压力机下行使翻转后的带大端端框的直壁筒形件经过缩口凹模25的工作腔段，使缩口凹模25对翻转后的带大端端框的直壁筒形件进行整体挤压实现减径缩口处理。

S13，缩口完成后，进行卸料，得到带上下端框的锥形舱体，也即前述的两端具有端框的锥形舱体。

整体挤压环形金属坯料的挤压速度为0.5-1.5mm/s，以防止速度过大造成坯料开裂。

将空芯坯料挤压模具1的第一上模组件和第一下模组件装配在压力机上之前，还包括：将环形金属坯料加热到成形温度并保温，将第一上模组件和第一下模组件预热至环形金属坯料成形温度以上并保温，将第二上模组件和第二下模组件预热至环形金属坯料成形温度以上并保温，以确保达到环形金属坯料的成形温度，前述成形温度为440℃。

步骤S1中，在将环形金属坯料置于芯轴15、垫圈14与凹模13组成的工作型腔内之前，还包括：沿着凹模13内部、芯轴15外部、垫圈14上表面和内部涂抹油基润滑剂，以达到省力的目的，其中，油基润滑剂可以为油基石墨润滑剂。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备直壁筒形件（100）：根据目标锥形舱体的小端端框（101）所在的舱体的壁厚c及对应的外半径r、直壁筒形件（100）的中心面半径r_u、舱体的缩口角a及舱体减径缩口过程中外壁所承受的摩擦系数μ确定所述直壁筒形件（100）的壁厚c₀；

形成大端端框（102）：将制备的直壁筒形件（100）置于空芯坯料挤压模具（1）中，所述空芯坯料挤压模具（1）包括第一上模组件及第一下模组件，控制所述第一上模组件与所述第一下模组件相向挤压所述直壁筒形件（100）形成所述大端端框（102）；

形成增加小端端框（101）的锥形舱体：将具有大端端框（102）的直壁筒形件（100）上下翻转后置入缩口镦粗模具（2）中，控制缩口镦粗模具（2）的第二上模组件施力下压于所述直壁筒形件（100）的大端端框（102）所在的端面上，直至缩口的所述直壁筒形件（100）的小端处形成小端端框（101），且所述小端端框（101）的厚度达到预设的c时停止下压；

所述c₀、c、r、r_u、a及μ符合如下关系：

、k=r_u/r，其中e为自然常数。

2.根据权利要求1所述的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于，在制备直壁筒形件（100）步骤中，还根据形成后的等效舱体的体积V _缩以及舱体的等效直筒件底面积S_直确定所述直壁筒形件（100）的轴向高度h₀。

3.根据权利要求2所述的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于，

； S_直=π(R₀ ²-R²)；h₀=V_缩/S_直，其中h₁为目标锥形舱体的轴向高度，r₁为所述等效舱体的小端外半径，r₂为所述等效舱体的小端内半径，R₁为所述等效舱体的大端内半径，R₀为所述等效舱体的大端外半径，R为直壁筒形件内半径。

4.根据权利要求2所述的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于，壁厚c₀、轴向高度为h₀的所述直壁筒形件（100）采用如下方式制备：

下料棒材坯料；

将所述棒材坯料置于镦粗反挤压制坯模具（3）中先镦粗至目标尺寸后再反挤压使镦粗的棒材沿着镦粗反挤压制坯模具（3）的轴向流动形成具有底部端板的直壁筒形件坯料；

对直壁筒形件坯料的底部端板冲底处理并进行机加工处理形成所述直壁筒形件（100）。

5.根据权利要求4所述的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于，所述棒材坯料的材质为镁合金。

6.根据权利要求1所述的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于，在形成大端端框（102）的步骤之后、形成缩口及小端端框（101）之前还包括：

对形成的所述大端端框（102）进行机加工处理。

7.根据权利要求1所述的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于，在制备直壁筒形件（100）之后、形成大端端框（102）的步骤之前还包括：

将制备的所述直壁筒形件（100），所述空芯坯料挤压模具（1）中的第一上模组件、第一下模组件，所述缩口镦粗模具（2）中的第二下模组件及第二上模组件加热至预设成形温度并保温。

8.根据权利要求7所述的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于，所述预设成形温度为440℃～450℃。

9.根据权利要求1所述的两端具有端框的锥形舱体的挤压成形方法，其特征在于， 所述空芯坯料挤压模具（1）为促流型空芯坯料反挤压模具。