CN204953625U - 一种“w”形金属封严环的外压成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种“W”形金属封严环的外压成型装置，其特征在于，包括：底板(13)，底板(13)上方由上而下依次为均为环状结构且轴线一致的压板(1)、上送料压块(2)、上固定板(4)、上密封压块(5)、液室模块(6)、下密封压块(9)、下固定板(10)、下送料压块(11)；其中，上密封压块(5)、液室模块(6)、下密封压块(9)的内环壁面平齐，内环壁面向内依次为可移动型模(8)、中模(18)、圆柱形芯模(14)，可移动型模(8)又分为可移动上型模(16)与可移动下型模(19)。

Description

一种“W”形金属封严环的外压成型装置

技术领域：

本实用新型涉及一种成型模具，特别是指一种航空发动机封严环的成型模具。

背景技术：

“W”形金属封严环安装于航空发动机的关键部位，是一类具有新型密封形式和更好密封效果的静子封严结构，具有回弹性能好、吸振能力强及变形范围大等特点，在600℃以上高温燃气状态下用于气体的端面封严和发动机的气道密封以防止燃气泄漏，零件示意图如图1所示，相比“C”形、“U”形金属密封环可提供更高的弹性变形量，近年来得到国内外的广泛认同和快速发展。该构件兼具壁厚超薄(一般0.2～0.3mm)、截面形状复杂、大变形、精密等特点，采用变形高温合金GH4169，材料屈服强度在600MPa以上，加工硬化现象明显、成型困难，研制难度大，采用旋压、轧制等传统加工方法往往试制周期长、成本高、且质量难以保障，无法满足产品使用要求，难以实现零件的精确成型，主要依赖国外进口，国内尚未具备成熟可靠的制造装备。液压成形作为一种先进的柔性成形技术，逐渐成为复杂薄壁钣金件制造的主要技术之一，其具备的提高材料成形极限、改善成形质量等突出优势越来越在难成形材料和复杂形状结构薄壁钣金件的制造中得到体现，并获得快速的发展和广泛的应用。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种“W”形金属封严环的外压成型装置，以克服现有技术存在的不足，提高“W”形金属封严环的成型精度和表面质量，具备一次成型、方便快捷、操作简便等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种“W”形金属封严环的外压成型装置，包括：底板，底板上方由上而下依次为均为环状结构且轴线一致的压板、上送料压块、上固定板、上密封压块、液室模块、下密封压块、下固定板、下送料压块；

其中，上密封压块、液室模块、下密封压块的内环壁面平齐，由内环壁面向内依次为可移动型模、四瓣分体模块组合而成的环状结构中模、圆柱形芯模，可移动型模又分为可移动上型模与可移动下型模；

液室模块采用环形圆柱结构，内圆柱面正中沿径向开有油孔，油孔出口指向液室模块的轴线，油孔的轴线与液室模块的轴线垂直，油孔入口外接高压油管与高压液压源相通，液室模块的端面沿圆周方向均布开有轴线方向平行的螺纹通孔；液室模块内环壁面与上下端面结合处加工有方形槽，可分别与上密封压块的下端面组成可分离的上密封沟槽、与下密封压块的上端面组成可分离的下密封沟槽，上密封沟槽和下密封沟槽内部布置密封圈；

上密封压块和下密封压块形状一致，上密封压块和下密封压块的端面均设置与液室模块的螺纹通孔位置对应的通孔；

上固定板和下固定板形状一致，上固定板和下固定板的端面均设置与液室模块的螺纹通孔位置对应的沉头通孔，同时分别在端面上沉头通孔的内侧沿圆周方向开有等距均布的上环形槽和下环形槽；

上压紧螺钉分别穿过沉头通孔、通孔和螺纹通孔，将上固定板、上密封压块和液室模块固定连接；

下压紧螺钉分别穿过沉头通孔、通孔和螺纹通孔，将下固定板、下密封压块和液室模块固定连接；

可移动上型模与内环壁面的接触面上开有用于安装环形毛坯的上安装槽，同时设置有与封严环零件侧壁形状吻合的第一工作型面，可移动下型模与内环壁面的接触面上开有用于安装环形毛坯的下安装槽，同时设置有与封严环零件侧壁形状吻合的第二工作型面；

中模采用环状结构，中模的可拆卸地套装在圆柱形芯模外圆柱面上，中模的外壁面与可移动上型模、可移动下型模实现闭合；中模与内环壁面对应的一侧设置有与封严环零件中间形状吻合的第三工作型面；

上送料压块一侧端面与压板相连，另一侧端面沿圆周方向均布等距的上导向凸台，上导向凸台可从上环形槽中穿过，上导向凸台的下端面顶紧在可移动上型模的上端面上；

下送料压块与上送料压块形状一致，一侧端面与底板相连，另一侧端面沿圆周方向均布等距的下导向凸台，下导向凸台可从下环形槽中穿过，下导向凸台的上端面顶紧在可移动下型模的下端面上；

第一工作型面、第二工作型面和第三工作型面形成成型工作部位，所述成型工作部位在所述可移动上型模、中模及可移动下型模所构成的型腔内，第一工作型面与第三工作型面之间的上分型面、第二工作型面和第三工作型面之间的下分型面分别位于封严环零件直径最小的上、下两个波尖处；

压板与外部压力机接触，通过传递载荷将第一工作型面、第二工作型面分别和第三工作型面压紧闭合；

成型工作部位剖面采用W形。

进一步的，可移动上型模设置有上型模定位基准面，中模上部设置上定位凸面，可移动上型模在与中模实现闭合时，通过上型模定位基准面和上定位凸面的配合实现第一工作型面和第三工作型面的位置对应；

可移动下型模设置有下型模定位基准面，中模下部设置有下定位凸面，可移动下型模与中模实现闭合时，通过下型模定位基准面和下定位凸面的配合实现第二工作型面和第三工作型面的位置对应；

进一步的，中模采用分体模块组合而成，单块模块分割面互相平行，且相对中模轴线等距，单块模块均可从圆柱形芯模所在内圆柱腔内脱模。

进一步的，芯模外圆柱面边缘处设计有倒角，主要便于嵌入中模的内侧面，对组成中模的四瓣分体模块起周向定位和压紧作用，使模块各结合面之间无错位及间隙；并在上端面沿轴线方向加工有螺纹盲孔，便于吊装和搬运。

进一步的，还包括环状结构且轴线与上送料压块一致的上限位环和下限位环，上限位环置于上固定板和压板之间，下限位环置于底板和下固定板之间，主要用于精确控制轴向进给距离，防止可移动上型模、中模及可移动下型模闭合时工作型面承受过大压力而损坏。

进一步的，上导向凸台与上环形槽保持间隙配合，下导向凸台与下环形槽保持间隙配合。主要用于避免侧向力的干扰，在成型装置中起到导柱、导套作用，保证了成型合模过程的平稳性。

有益效果：

本实用新型提供了一种“W”形金属封严环的外压成型装置，其有益效果为：

(1)可实现由环形毛坯到“W”形金属封严环复杂微小截面特征的一次整体精确成形，使复杂形状零件的生产简单化、柔性化，实现零件的快速制造，提高生产效率；

(2)成型装置结构简单、紧凑，模块数量少，成本低，安装、操作高效；

(3)有效提高难成形材料的成形极限，减小零件回弹、降低残余应力，相比传统工艺方法，可获得壁厚分布均匀、具有较高的尺寸和形状精度，较好表面质量的试件；

附图说明：

图1是一种“W”形金属封严环的零件示意图；

图2是成型装置完成装配、准备成型的结构示意图；

图3是图2成型装置工作型面部分的局部放大图A；

图4是成型装置完成成型、闭合状态的结构示意图；

图5是图4成型装置工作型面部分的局部放大图B；

图6是液室模块三维结构示意图；

图7是上送料压块与上固定板的三维结构示意图；

图8是下送料压块与下固定板的三维结构示意图；

图9是中模及芯模的三维结构示意图。

图中具体标号如下：

1.压板2.上送料压块3.上限位环4.上固定板5.上密封压块6.液室模块7.油孔8.可移动型模9.下密封压块10.下固定板11.下送料压块12.下限位环13.底板14.芯模15.上压紧螺钉16.可移动上型模17.密封圈18.中模19.可移动下型模20.下压紧螺钉21.上安装槽22.上密封沟槽23.下密封沟槽24.下安装槽25.上型模定位基准面26.第一工作型面27.上定位凸面28.第三工作型面29.下定位凸面30.第二工作型面31.下型模定位基准面32.型腔33.上分型面34.下分型面35.上导向凸台36.上环形槽37.下环形槽38.下导向凸台

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步的说明。

一种“W”形金属封严环的外压成型装置，如图2～5所示，包括：底板13，底板13上方由上而下依次为均为环状结构且轴线一致的压板1、上送料压块2、上固定板4、上密封压块5、液室模块6、下密封压块9、下固定板10、下送料压块11；

其中，上密封压块5、液室模块6、下密封压块9的内环壁面平齐，内环壁面向内依次为可移动型模8、四瓣分体模块组合而成的环状结构中模18、圆柱形芯模14，可移动型模8分为可移动上型模16与可移动下型模19；

液室模块6，采用环形圆柱结构如图6所示，内圆柱面正中沿径向开有油孔7，油孔7轴线与液室模块6的上下端面平行，油孔7外接高压油管与高压液压源相通，液室模块6的端面沿圆周方向均布开有轴线方向平行的螺纹通孔；液室模块6内环壁面与上下端面结合处加工有方形槽，可分别与上密封压块5的下端面组成可分离的上密封沟槽22、与下密封压块9的上端面组成可分离的下密封沟槽23，上密封沟槽22和下密封沟槽23内部布置密封圈17；

上密封压块5和下密封压块9形状一致，上密封压块5和下密封压块9的端面均设置与液室模块6的螺纹通孔位置对应的通孔；

上固定板4和下固定板10形状一致，上固定板4和下固定板10的端面均设置与液室模块6的螺纹通孔位置对应的沉头通孔，同时分别在端面上沉头通孔的内侧沿圆周方向开有等距均布的上环形槽36和下环形槽37，如图7-8所示；

上压紧螺钉15分别穿过沉头通孔、通孔和螺纹通孔，将上固定板4、上密封压块5和液室模块6固定连接；

下压紧螺钉20分别穿过沉头通孔、通孔和螺纹通孔，将下固定板10、下密封压块9和液室模块6固定连接；

可移动上型模16与内环壁面的接触面上开有用于安装环形毛坯的上安装槽21，同时设置有与封严环零件侧壁形状吻合的第一工作型面26，可移动下型模19与内环壁面的接触面上开有用于安装环形毛坯的下安装槽24，同时设置有与封严环零件侧壁形状吻合的第二工作型面30；

中模18采用四瓣分体模块组合而成的环状结构如图9所示，中模18与可移动上型模16、可移动下型模19实现闭合；中模18与内环壁面对应的一侧设置有与封严环零件中间形状吻合的第三工作型面28；

上送料压块2一侧端面与压板1相连，另一侧端面沿圆周方向均布等距的上导向凸台35，上导向凸台35可从上环形槽36中穿过，上导向凸台35的下端面顶紧在可移动上型模16的上端面上，如图7所示；

下送料压块11与上送料压块2形状一致，一侧端面与底板13相连，另一侧端面沿圆周方向均布等距的下导向凸台38，下导向凸台38可从下环形槽37中穿过，下导向凸台38的上端面顶紧在可移动下型模19的下端面上，如图8所示；

第一工作型面26、第二工作型面30和第三工作型面28在所述可移动上型模16、中模18及可移动下型模19所构成的型腔32内，其上分型面33、下分型面34位于封严环零件直径最小的上、下两个波尖处；

压板1与外部压力机接触，通过传递载荷将第一工作型面26、第二工作型面30分别和第三工作型面28压紧闭合。

进一步的，可移动上型模16设置有上型模定位基准面25，中模18上部设置上定位凸面27。可移动上型模16在与中模18实现闭合时，通过上型模定位基准面25和上定位凸面27的配合实现第一工作型面26和第三工作型面28的位置对应；

可移动下型模19设置有下型模定位基准面31，中模18下部设置有下定位凸面29，可移动下型模19与中模18实现闭合时，通过下型模定位基准面31和下定位凸面29的配合实现第二工作型面30和第三工作型面28的位置对应；

形成中模18分体组合结构的分割面互相平行，且相对中模18的轴线等距，如图9所示，目的在于中模18的四瓣分体模块方便脱模；

芯模14的外圆柱面边缘处设计有倒角，主要便于嵌入中模18的内侧面，对组成中模18的四瓣分体模块起周向定位和压紧作用，使模块各结合面之间无错位及间隙，如图9所示；并在上端面沿轴线方向加工有螺纹盲孔，便于吊装和搬运；

还包括环状结构且轴线与上送料压块2一致的上限位环3和下限位环12，上限位环3置于上固定板4和压板1之间，下限位环12置于底板13和下固定板10之间，主要用于精确控制轴向进给距离，防止可移动上型模、中模及可移动下型模闭合时工作型面承受过大压力而损坏；

上导向凸台35与上环形槽36保持间隙配合，下导向凸台38与下环形槽37保持间隙配合，主要用于避免侧向力的干扰，在成型装置中起到导柱、导套作用，保证了成型合模过程的平稳性。

本实用新型一种“W”形金属封严环的外压成型装置，可实现由环形毛坯一次外压成型为所需复杂微小“W”形型面特征，其具体实施例包括装配和成型两个操作步骤。

装配步骤：如图2、3所示，将环形毛坯的上、下端面分别卡到可移动上型模16的上安装槽21和可移动下型模19的下安装槽24之间，并调整毛坯内表面及上下端面贴靠到位；在可移动型模8的内侧，按照顺序依次安装四瓣分体模块组合成环状结构的中模18，插入芯模14至中模18的内侧面压紧定位；将液室模块6的内环壁面套入环形毛坯及可移动型模8的外表面，并在液室模块6的方形槽处安装密封圈17，同时分别放置上密封压块5、下密封压块9压紧密封圈17使发生挤压变形；上压紧螺钉15将上固定板4、上密封压块5和液室模块6固定连接，下压紧螺钉20将下固定板10、下密封压块9和液室模块6固定连接，紧固压紧螺钉后使各模块不存在明显缝隙，带动密封圈17发生大压缩量变形，挤压毛坯紧贴可移动型模8，产生充分的静摩擦力不仅可以形成可靠的密封内腔、达到密封目的，而且使毛坯与可移动型模8不会发生相对滑动，建立轴向进给送料的基础；安装上送料压块2，将其上导向凸台35穿过上固定板4的上环形槽36，且使上导向凸台35的下端面顶紧在可移动上型模16的上端面上；安装下送料压块11，将其下导向凸台38穿过下固定板10的下环形槽37，且使下导向凸台38的上端面顶紧在可移动下型模19的下端面上；在上送料压块2的上端面放置压板1，且将上限位环3置于上固定板4和压板1之间；将下送料压块11的下端面置于底板13上，同时下限位环12置于底板13和下固定板10之间。

成型步骤：如图4、5所示，完成装配的环形毛坯和成型装置放置于外部压力机水平台面上，将外部液压源的高压进油管通过高压管接头从外侧与液室模块6连接，液体介质通过液室模块6的进油孔7施加到环形毛坯外表面，加压至10-15MPa使毛坯发生向内缩颈变形，形成一个对称且紧贴中模18的弓形曲面；保持该液压不变，控制外部压力机作用压板1，经上送料压块2传递载荷,推动可移动上型模16相对于中模18下行；同时底板13反作用于下送料压块11，推动可移动下型模19相对于中模18上行；当上限位环3接触到压板1同时下限位环12接触到下固定板10时，送料动作停止，即可实现可移动上型模16的第一工作型面26与中模18的第三工作型面28闭合至上分型面33，以及可移动下型模19的第二工作型面30与中模18的第三工作型面28闭合至下分型面34处，同时坯料填充到型腔32内；最后，控制外部压力机保持合模力以限制可移动型模8的轴向运动，增大液压至100MPa，持续保持8～10s，使坯料完全贴靠由第一工作型面26、第二工作型面30和第三工作型面28构成的完整工作型面，成形为所需“W”形复杂截面特征；随后泄压卸载，对成型装置按照与装配顺序相反的脱模顺序，将零件从可移动上型模16和可移动下型模19之间取出，完成成型过程。将成型后的试件切边后可获得所需的“W”形金属封严环。

Claims (6)

1.一种“W”形金属封严环的外压成型装置，其特征在于，包括：底板(13)，底板(13)上方由上而下依次为均为环状结构且轴线一致的压板(1)、上送料压块(2)、上固定板(4)、上密封压块(5)、液室模块(6)、下密封压块(9)、下固定板(10)、下送料压块(11)；

其中，上密封压块(5)、液室模块(6)、下密封压块(9)的内环壁面平齐，内环壁面向内依次为可移动型模(8)、中模(18)、圆柱形芯模(14)，可移动型模(8)又分为可移动上型模(16)与可移动下型模(19)；

液室模块(6)采用环形圆柱结构，内圆柱面正中沿径向开有油孔(7)，油孔(7)出口指向液室模块(6)的轴线，油孔(7)的轴线与液室模块(6)的轴线垂直，油孔(7)入口外接高压油管与高压液压源相通，液室模块(6)的端面沿圆周方向均布开有轴线方向平行的螺纹通孔；液室模块(6)内环壁面与上下端面结合处加工有方形槽，可分别与上密封压块(5)的下端面组成可分离的上密封沟槽(22)、与下密封压块(9)的上端面组成可分离的下密封沟槽(23)，上密封沟槽(22)和下密封沟槽(23)内部布置密封圈(17)；

上密封压块(5)和下密封压块(9)形状一致，上密封压块(5)和下密封压块(9)的端面均设置与液室模块(6)的螺纹通孔位置对应的通孔；

上固定板(4)和下固定板(10)形状一致，上固定板(4)和下固定板(10)的端面均设置与液室模块(6)的螺纹通孔位置对应的沉头通孔，同时分别在端面上沉头通孔的内侧沿圆周方向开有等距均布的上环形槽(36)和下环形槽(37)；

上压紧螺钉(15)分别穿过沉头通孔、通孔和螺纹通孔，将上固定板(4)、上密封压块(5)和液室模块(6)固定连接；

下压紧螺钉(20)分别穿过沉头通孔、通孔和螺纹通孔，将下固定板(10)、下密封压块(9)和液室模块(6)固定连接；

可移动上型模(16)与内环壁面的接触面上开有用于安装环形毛坯的上安装槽(21)，同时设置有与封严环零件侧壁形状吻合的第一工作型面(26)，可移动下型模(19)与内环壁面的接触面上开有用于安装环形毛坯的下安装槽(24)，同时设置有与封严环零件侧壁形状吻合的第二工作型面(30)；

中模(18)采用环状结构，中模(18)的可拆卸地套装在圆柱形芯模(14)外圆柱面上，中模(18)的外壁面与可移动上型模(16)、可移动下型模(19)实现闭合；中模(18)与内环壁面对应的一侧设置有与封严环零件中间形状吻合的第三工作型面(28)；

上送料压块(2)一侧端面与压板(1)相连，另一侧端面沿圆周方向均布等距的上导向凸台(35)，上导向凸台(35)可从上环形槽(36)中穿过，上导向凸台(35)的下端面顶紧在可移动上型模(16)的上端面上；

下送料压块(11)与上送料压块(2)形状一致，一侧端面与底板(13)相连，另一侧端面沿圆周方向均布等距的下导向凸台(38)，下导向凸台(38)可从下环形槽(37)中穿过，下导向凸台(38)的上端面顶紧在可移动下型模(19)的下端面上；

第一工作型面(26)、第二工作型面(30)和第三工作型面(28)形成成型工作部位，所述成型工作部位在所述可移动上型模(16)、中模(18)及可移动下型模(19)所构成的型腔(32)内，第一工作型面(26)与第三工作型面(28)之间的上分型面(33)、第二工作型面(30)和第三工作型面(28)之间的下分型面(34)分别位于封严环零件直径最小的上、下两个波尖处；

压板(1)与外部压力机接触，通过传递载荷将第一工作型面(26)、第二工作型面(30)分别和第三工作型面(28)压紧闭合；

成型工作部位剖面采用W形。

2.根据权利要求1所述“W”形金属封严环的外压成型装置，其特征在于，可移动上型模(16)设置有上型模定位基准面(25)，中模(18)上部设置上定位凸面(27)，可移动上型模(16)在与中模(18)实现闭合时，通过上型模定位基准面(25)和上定位凸面(27)的配合实现第一工作型面(26)和第三工作型面(28)的位置对应；

可移动下型模(19)设置有下型模定位基准面(31)，中模(18)下部设置有下定位凸面(29)，可移动下型模(19)与中模(18)实现闭合时，通过下型模定位基准面(31)和下定位凸面(29)的配合实现第二工作型面(30)和第三工作型面(28)的位置对应。

3.根据权利要求1所述“W”形金属封严环的外压成型装置，其特征在于，中模(18)采用分体模块组合而成，单块模块分割面互相平行，且相对中模(18)轴线等距，单块模块均可从圆柱形芯模(14)所在内圆柱腔内脱模。

4.根据权利要求1所述“W”形金属封严环的外压成型装置，其特征在于，芯模(14)外圆柱面边缘处设计有倒角，并在上端面沿轴线方向加工有螺纹盲孔。

5.根据权利要求1所述“W”形金属封严环的外压成型装置，其特征在于，还包括环状结构且轴线与上送料压块(2)一致的上限位环(3)和下限位环(12)，上限位环(3)置于上固定板(4)和压板(1)之间，下限位环(12)置于底板(13)和下固定板(10)之间。

6.根据权利要求1所述“W”形金属封严环的外压成型装置，其特征在于，上导向凸台(35)与上环形槽(36)保持间隙配合，下导向凸台(38)与下环形槽(37)保持间隙配合。