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

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

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

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{0001}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。

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：

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。

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

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。

本实用新型的目的是通过以下措施实现的：

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。

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。

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

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)

图2具体实施方式的模具系统主视剖视图

图3具体实施方式凹模与凸模部分主视剖视图

图4具体实施方式导向装置部分主视剖视图

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)

图6采用本实用新型成形过程模拟图

有益效果

(1)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。

(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

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。

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)。

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。

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。

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；

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。

模具使用方法：(1)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）。