CN203917595U - 一种镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具,包括凸模部分和凹模部分;所述的凸模部分包括大凸模10、小凸模9和凸模套8,大凸模10和小凸模9固定于凸模套8;所述凹模部分包括凹模12、模垫13、顶料杆16,模垫13设置于凹模12内底部,顶料杆16设置于模垫13下端与模垫13相连。本实用新型提高成形构件的精度,延长模具的使用寿命。生产过程中坯料一次入模,复合凸模挤压使蜂窝状盲孔结构件一次成形,各部位的组织均匀性和性能相接近,并实现其近净成形,提高了成形构件的尺寸精度,以及产品生产效率。

Description

一种镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具
技术领域
[0001] 本实用新型属于镁合金材料精密塑性成形技术,即近净成形技术,特别是涉及一种镁合金蜂窝状盲孔结构件的精确成形模具。
背景技术
[0002] 镁合金作为最轻的金属结构材料,具有高比强度、比刚度、易回收等特点,被誉为“21世纪绿色工程材料”,在航空航天、汽车、电子等领域有着广泛的应用前景,由于镁作为典型的密排六方晶体结构,在常温下只有基面10001}三个滑移系可以发生变形,因此在室温下塑性加工性能较差,也是制约镁合金工程化应用的关键因素之一。
[0003]目前,对于具有蜂窝状盲孔结构的镁合金零件,一般采用棒料直接机械加工成形或传统挤压成形+切削加工方法。这些现有技术存在的具体不足和缺点如下:
[0004] 1.采用棒料直接机械加工蜂窝状盲孔结构的镁合金零件,费工费料,材料利用率低,构件综合使用性能不高。尺寸规格较大的镁合金棒料主要有半连续铸坯或变形挤压棒料,半连续铸坯通常存在浇注凝固过程难以避免的缩松、缩孔等铸造缺陷,其力学性能不高,耐腐蚀性能较差,通过机械切削加工制成的构件仅能满足形状要求;变形挤压棒料由大吨位挤压设备成形,能耗高、材料成材率低导致材料价格贵,同时沿棒料挤压方向形成强烈的基面织构,机械切削加工不能改善镁合金的晶粒组织与取向,构件各向异性大。
[0005] 2.采用传统的挤压成形+切削加工方法,由于大吨位油压机行程控制精度低(偏差> 2mm),不能满足构件底端杯底厚度10±0.5mm,以及端部杯底5°弧面(如图1所示);挤压模具在高温条件下都存在凸模、凹模导向精度低,以及凸模寿命短的技术难题;同时材料按照等体积准备毛坯,材料受到三向应力作用沿凸模下行反方向流动(凹模壁),由于受力不均匀,盲孔与铸坯中心之间的位置不精确,且盲孔与盲孔之间的壁厚差大,后续加工过程难以找正,产品合格率低;蜂窝状大长径比盲孔为直孔,在端面的同一圆周线上,设计凸模时拔模斜度较小,在盲孔侧壁容易产生折叠或者缺肉,并且成形完成后脱模困难,脱模后盲孔相对位置偏差大。
实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的为克服上述传统挤压成形技术的不足,以及采用棒料直接机械切削加工的构件性能不高、材料浪费严重的技术难题,提供一种适用于批量生产、性能好、尺寸精度高的镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具系统。
[0007] 本实用新型的目的是通过以下措施实现的:
[0008] 一种镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具,包括凸模部分和凹模部分;上述的凸模部分包括大凸模10、小凸模9和凸模套8,大凸模10和小凸模9固定于凸模套8。为了提高模具的使用寿命,并提供生产效率和尺寸精度,上述凸模部分还包括凸模套8、凸模垫板7、上模板4,凸模垫板7设置于凸模套8与上模板4之间,凸模垫板7和凸模套8将大凸模10和小凸模9卡夹于凸模套8内。大凸模10、小凸模9压装于凸模套8内,由凸模垫板7压紧,凸模部分设计成镶拼组合式结构,可以自由卸载,如果某个小凸模9和大凸模10磨损、疲劳断裂破坏,可以单独更换小凸模9和大凸模10,可以节省凸模部分加工费用,具有模具维修时间短、生产效率高等特点。大凸模10、小凸模9、凸模套8与凸模垫板7、上模板4通过螺栓连接;上模板4与油压机通过螺栓和定位销连接。
[0009] 上述凹模部分包括凹模12、模垫13、顶料杆16,模垫13设置于凹模12内底部,顶料杆16设置于模垫13下端与之相配合。优选地,凹模部分还包括设置于凹模12下端的模座17,设置于模座17下端的上垫板15,设置于上垫板15下端的下模板14,顶料杆16贯通上垫板15、上垫板15和下模板14。模垫13与镁合金蜂窝状盲孔结构件底端形状配合,并保证尺寸精度;下模板14与上垫板15通过螺栓连接,下模板14与油压机之间通过螺栓连接。凸模部分与凹模部分的型腔相对应,合模后形成镁合金结构件上的蜂窝状盲孔。
[0010] 为了保证凸模与凹模之间的对中,以及蜂窝盲孔与端面的相对位置精度,上述镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具,在凹模模口设有单独的模口对中导向装置。所述的导向部分由导向支柱21、导向柱凸台20、导向柱固定板19、限位套18、导向套6、导向套固定板5组成,导向支柱21、导向套6之间的配合间隙为单边0.25mm,在导向支柱21上设置限位套18;在导向支柱21、导向套6上分别设计有导向柱凸台20、导向套凸台22,导向套固定板5扣住导向套凸台22,导向柱固定板19扣住导向柱凸台;在导向支柱21、导向套6之间设置限位套18。
附图说明
[0011] 图1蜂窝状盲孔结构件三维图(图1-1为主视图,图1-2为剖视图)
[0012] 图2具体实施方式的模具系统主视剖视图
[0013] 图3具体实施方式凹模与凸模部分主视剖视图
[0014] 图4具体实施方式导向装置部分主视剖视图
[0015] 图5具体实施方式模口导向装置(图5-1为剖视图,图5-2为左视图)
[0016] 图6采用本实用新型成形过程模拟图
[0017] 有益效果
[0018] (I)提高成形构件的精度。与传统挤压成形相比,在同样的设备条件下,对于镁合金蜂窝状盲孔结构件,在模具系统中设计导向限位装置、凹模模口导向装置,将大吨位油压机设备挤压精度提高,是一种大设备挤压高精度的挤压模具结构和方法,生产过程中坯料一次入模,复合凸模挤压使蜂窝状盲孔结构件一次成形,各部位的组织均匀性和性能相接近,并实现其近净成形,提高了成形构件的尺寸精度,以及产品生产效率。
[0019] (2)延长模具的使用寿命。对于镁合金蜂窝状盲孔结构件,采用了由大凸模、小凸模组成的镶拼组合式凸模系统,由于镁合金蜂窝状盲孔结构件的盲孔深度大于160mm、直径小于20mm,长径比大于8,即使单个凸模磨损、疲劳断裂破坏,镶拼组合式凸模系统更换方便、降低劳动强度,凸模的整体使用寿命提高,制造成本显著降低。
具体实施方式
[0020] 下面结合实施例对本实用新型的具体实施方式做进一步的描述,并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
[0021] 图2所示,镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具(图2为成形时装配图)。该模具系统主要包括凹模与凸模部分(图3所示)、导向限位装置部分(图4所示)、模口导向对中装置部分(图5所示)。
[0022] 所述的凸模部分包括大凸模10、小凸模9 ( 一套八个)、凸模套8、凸模垫板7、上模板4组成,其中大凸模10、小凸模9为单独设计加工制造,装夹在凸模套8内;大凸模10、小凸模9可以自由卸载,凸模套8与凸模垫板7、上模板4通过螺栓连接;上模板4与油压压机通过螺栓和定位销连接;为了保证大凸模10、八个小凸模9磨损后快速更换,把凸模部分设计成镶拼组合式结构,大凸模10、小凸模9装于凸模套8内,由凸模垫板7压紧,如果某个小凸模9和大凸模10磨损、疲劳断裂破坏,只需单独更换小凸模9和大凸模10,可以节省凸模部分加工费用,缩短模具更换、维修时间,提高生产效率。
[0023] 所述的凹模部分由凹模12、模垫13、下模板14、上垫板15、顶料杆16、模座17组成;其中模垫13与镁合金蜂窝状盲孔结构件底端形状配合,并保证底端杯底部位的尺寸精度;在凹模模口设有单独的模口对中导向装置(见图5所示),保证凸模与凹模之间的对中,以及蜂窝状盲孔与端面的相对位置精度;下模板14与上垫板15通过螺栓连接,下模板14与油压机之间通过螺栓连接。
[0024] 所述的导向限位装置部分由导向支柱21、导向柱凸台20、导向柱固定板19、限位套18、导向套6、导向套固定板5组成,为保证油压机在工作过程中不被导向支柱21、导向套6之间的摩擦力影响,导向支柱21、导向套6之间配合间隙为单边0.25mm,在导向支柱21上设置限位套18,保证镁合金蜂窝状盲孔结构件底端杯底厚度10±0.5mm ;为了保证导向支柱21、导向套6在构件复合挤压成形过程中不被憋死,在导向支柱21、导向套6上分别设计有导向柱凸台20、导向套凸台22(如图2所示),导向套固定板5扣住导向套凸台22,导向柱固定板19扣住导向柱凸台;在导向支柱21、导向套6之间设置限位套18 ;
[0025] 在导向支柱21、导向套6之间设置限位套18,油压机带动凸模下行挤压,依靠限位套定位凸模部分下死点,控制镁合金蜂窝状盲孔结构件底端杯底厚度,保证±0.5mm,突破油压机自身精度不高的技术难题。
[0026] 模具使用方法:(I)上模板、下模板分别固定在油压机滑块和工作台,油压机滑块带动凸模上下运动,保证凹模与凸模的开合,凹模连接下模板固定于工作台,通过模口对中导向装置对凹模与凸模进行对中,保证蜂窝状盲孔中心的位置精度;(2)将镁合金坯料在热处理炉中加热到一定温度并保温一定时间后,将镁合金坯料表面涂抹润滑剂,放入凹模中;(3)油压机带动凸模下行,镶拼组合式凸模使坯料在凹模中受三向压应力作用,坯料金属一部分向上流动形成孔壁,另一部分流动形成底端杯底,如图6所示;(4)复合挤压成形完成后,油压机上模板带动复合凸模上行,开动油压机下顶缸上行推动顶料杆,使镁合金蜂窝状盲孔结构件从凹模型腔从顶出;(5)下顶缸回程,顶料杆退回原位,等待下一件坯料放入凹模待成形。

Claims (4)

1.一种镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具,包括凸模部分和凹模部分;所述的凸模部分包括大凸模(10)、小凸模(9)和凸模套(8),大凸模(10)和小凸模(9)固定于凸模套(8);所述凹模部分包括凹模(12)、模垫(13)、顶料杆(16),模垫(13)设置于凹模(12)内底部,顶料杆(16)设置于模垫(13)下端与模垫(13)相连。
2.如权利要求1所述的镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具,所述凸模部分还包括凸模套(8)、凸模垫板(7)、上模板(4),凸模垫板(7)设置于凸模套(8)与上模板(4)之间,凸模垫板(7)和凸模套(8)将大凸模(10)和小凸模(9)卡夹于凸模套(8)内。
3.如权利要求1或2所述的镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具,所述凹模部分还包括设置于凹模(12)下端的模座(17),设置于模座(17)下端的上垫板(15),设置于上垫板(15 )下端的下模板(14 ),顶料杆(16 )贯通上垫板(15 )、上垫板(15 )和下模板(14 )。
4.如权利要求3所述的镁合金蜂窝状盲孔结构件的近净成形模具,还包括导向部分,所述导向部分由导向支柱(21)、导向柱凸台(20)、导向柱固定板(19)、限位套(18)、导向套(6)、导向套固定板(5)组成,导向支柱(21)、导向套(6)之间的配合间隙为单边0.25mm,在导向支柱(21)上设置限位套(18);在导向支柱(21)、导向套(6)上分别设计有导向柱凸台(20)、导向套凸台(22),导向套固定板(5)扣住导向套凸台(22),导向柱固定板(19)扣住导向柱凸台;在导向支柱(21)、导向套(6)之间设置限位套(18)。
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