一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置及方法，其装置包括水平布置的下模以及上模，上模的轴心线与下模的轴心线之间形成夹角γ，下模上表面形成向下模本体凹陷的模腔，上模的下表面设置有与模腔相对应的模头；上模、下模围绕自身的轴心线自转，上模沿着下模轴心线的方向与下模形成靠近合模或形成远离分模；当上模与下模靠近合模时，上模下方的模头与处于模腔中的预制坯料上表面的局部形成接触。与现有技术相比，本发明专利技术采用连续增量变形，使压机所承受的载荷大大减小，使用1600—4500吨锻压设备能生产外径400—1500mm的大型H型薄壁盘件，有效防止H型薄壁轮缘处出现折叠，且能实现高性能H型薄壁盘件的精准成形，节约成本，提高生产效率。

Low load continuous local incremental forming device and method for H type thin-wall plate

The invention discloses a H type thin disk low load continuous local incremental forming device and method, the device and the lower mould comprises a horizontal upper die angle formed between the axis line of the upper die and the lower die of the axis line, mould cavity forming die body surface downward concave, lower surface the upper die is arranged corresponding to the die cavity; an upper die and a lower die around the self axis rotation direction along the axial line of the mould die and the lower die formed near the mold or form away from parting; when the upper die and lower die near the mold, die mold below and in the preform mold cavity partially formed on surface contact. Compared with the prior art, the invention adopts continuous incremental deformation, the load bearing of the compressor is greatly reduced, the use of 1600 - 4500 tons of forging equipment capable of producing 400 1500mm large diameter H thin disk, effectively prevent the H type thin rim at the fold, and can achieve high performance of H type thin discs precision forming, save cost, improve production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置及方法
本专利技术涉及一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置及方法，特别涉及材料加工工程金属塑性成形领域用于H型断面的回转体盘件成形。
技术介绍
H型薄壁盘件主要应用于各类齿轮坯、车轮等，在航空、航天、能源、交通等诸多工业领域应用十分广泛。此类盘件的成形具有较高技术难度，容易出现局部充不满、折叠、流线异常、变形不均匀等金属流动缺陷；目前我国大吨位锻压设备缺乏，使得大型H型薄壁盘件的制造与应用受到了较大制约。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种高效、低成本的H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置及方法。实现本专利技术的技术方案如下：一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置，包括水平布置的下模，以及处于下模上方呈倾斜布置的上模，所述上模的轴心线与下模的轴心线之间形成夹角γ，下模的上表面形成向下模本体凹陷的模腔，上模的下表面设置有与模腔相对应的模头；所述上模、下模围绕自身的轴心线自转，所述上模沿着下模轴心线的方向与下模形成靠近合模或形成远离分模；当上模与下模靠近合模时，上模下方的模头与处于模腔中的预制坯料上表面的局部形成接触。上模模头、冲头与下模模腔形成局部轴向闭式型腔，对预制坯进行连续局部轴向闭式增量成形。优选地，所述上模的轴心线与下模的轴心线之间形成夹角γ为3°—12°。夹角γ对H型薄壁盘件的成形载荷有至关重要的作用，γ越大，上下模与预制坯之间形成的局部接触面积越小，所需的成形载荷越小。优选地，所述上模的下表面中部设置有顶在预制坯料上表面中部形成定位的冲头。成形过程中冲头先与预制坯中部接触，实现定心作用。模头与预制坯接触后，金属向预制坯芯部与边部两侧流动填充型腔，冲头能保证型腔自由端的成形精度。优选地，所述冲头的直径为预制坯料的1/8—1/5，高度为预制坯料高度的1/2。冲头的结构设计能有效避免H型薄壁轮缘处出现折叠。优选地，所述下模的中部设置有将模腔中盘件顶出的T型顶杆。一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形方法，包括如下步骤：S1，将合金棒料按照预制盘体的厚度来进行分段锯成圆柱坯料；S2，对圆柱坯料进行加热升温到锻造温度，并通过墩粗制得具有定位台阶的预制坯料；S3，在下模的模腔表面涂抹上润滑剂；S4，将预制坯料装配到下模的模腔中，预制坯料上的定位台阶卡在下模模腔中的凸起部，以将预制坯料形成直径方向限位在下模的模腔中；S5，下模开始带动模腔中的预制坯料以下模的轴心线进行旋转，下模的旋转速度为30—100rad/min，上模以与下模相同的线速度旋转和1—10mm/s的下降速度向下模进行靠近合模，上模下降过程中，上模下方的模头与处于模腔中的预制坯料上表面的局部形成接触，对预制坯料的上表面进行成形加工；即:上模下降与下模形成局部轴向闭式型腔；待模头与预制坯料上表面局部接触后，上模、下模和预制坯在滚动摩擦作用下进行同步旋转，从而对预制坯实现连续局部增量成形；S6，成形结束后，上模上升复位，将成形的预制坯料从模腔中取出，再通过精加工，获得回转体盘件成品。优选地，所述圆柱棒料的锻造温度为900—1200℃，保温时间1—3h。采用了上述技术方案，连续局部增量成形指在成形过程中工具在工件加工表面作用，接触区不断发生变化，当接触区域覆盖工件整个变形区域时即完成一个加载卸载过程，多个过程循环叠加便可达到工件整体成形的目的。成形时，上模与盘件之间接触面积是整体投影面积的1/n(n＝8—20)倍，成形载荷也是传统工艺的1/n。本专利技术中H型薄壁盘件的成形载荷是传统锻造的1/8—1/20倍。连续局部增量成形使H型薄壁盘件在成形过程中金属径向及弦向流动易于轴向，使得金属在三个方向均具有较大变形，所制得的H型薄壁盘件三方向强度高且韧性好。本专利技术所取得的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术采用连续增量变形，使压机所承受的载荷大大减小，使用1600—4500吨锻压设备能生产外径400—1500mm的大型H型薄壁盘件；能有效防止H型薄壁轮缘处出现折叠；在扩大锻造温度范围的同时能实现H型薄壁盘件的精确成形，节约成本，提高生产效率。本专利技术采用连续局部增量成形方法可以实现小吨位液压机生产高质量大型H型薄壁盘件，为锻造行业带来新的生机。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；附图中，1为上模，2为模头，3为冲头，4为轴向闭式型腔，5为型腔自由端，6为H型盘件，7为下模，8为顶杆。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置，包括水平布置的下模7，以及处于下模上方呈倾斜布置的上模1，上模的轴心线与下模的轴心线之间形成夹角γ，下模的上表面形成向下模本体凹陷的轴向闭式型腔4，上模的下表面设置有与模腔相对应的模头2；上模、下模围绕自身的轴心线自转，上模沿着下模轴心线的方向与下模形成靠近合模或形成远离分模；当上模与下模靠近合模时，上模下方的模头与处于模腔中的预制坯料上表面的局部形成接触。这里上模的旋转及升降，以及下模的旋转，可以采用目前锻压行业中常用的升降与旋转结构来实现，从而在此不多赘述。上模的轴心线与下模的轴心线之间形成夹角γ为3°或4°或5°或6°或7°或8°或9°或10°或11°或12°，具体根据需要来设定。为了在成形过程中，更好的进行定位以提升成形盘体的精度，上模的下表面中部固定设置有顶在预制坯料上表面中部形成定位的冲头3；冲头的直径为预制坯料的1/8—1/5，高度为预制坯料高度的1/2。下模的中部设置有将模腔中盘件顶出的T型顶杆8，便于在成形后，将模腔中的H型盘件6顶出。一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形方法，包括如下步骤：S1，将合金棒料按照预制盘体的厚度来进行分段锯成圆柱坯料。S2，对圆柱坯料进行加热升温到锻造温度，并通过墩粗制得具有定位台阶的预制坯料；圆柱棒料的锻造温度为900℃或1000℃或1050℃或1100℃或1150℃或1200℃，保温时间1h或2h或3h。S3，在下模的模腔表面涂抹上润滑剂，润滑剂可采用目前常用锻压润滑剂来实现。S4，将预制坯料装配到下模的模腔中，预制坯料上的定位台阶卡在下模模腔中的凹陷部，以将预制坯料形成直径方向限位在下模的模腔中；S5，下模开始带动模腔中的预制坯料以下模的轴心线进行旋转，下模的旋转速度为30—100rad/min，上模以与下模相同的线速度旋转和1—10mm/s的下降速度向下模进行靠近合模，上模下降过程中，上模下方的模头与处于模腔中的预制坯料上表面的局部形成接触，对预制坯料的上表面进行成形加工；S6，成形结束后，上模上升复位，将成形的预制坯料从模腔中取出，再通过精加工，获得回转体盘件成品。下面结合具体实施加工数据对本专利技术进行描述：我公司实施本专利技术方案是在国内现有的1600吨液压机设备上，采用连续局部增量成形方式，成功制备了直径为400mm、高度80mm，轮缘厚度30mm的H型薄壁盘件，其中心有内径80mm的通孔。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置，其特征在于，包括水平布置的下模，以及处于下模上方呈倾斜布置的上模，所述上模的轴心线与下模的轴心线之间形成夹角γ，下模的上表面形成向下模本体凹陷的模腔，上模的下表面设置有与模腔相对应的模头；所述上模、下模围绕自身的轴心线自转，所述上模沿着下模轴心线的方向与下模形成靠近合模或形成远离分模；当上模与下模靠近合模时，上模下方的模头与处于模腔中的预制坯料上表面的局部形成接触。

【技术特征摘要】
1.一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置，其特征在于，包括水平布置的下模，以及处于下模上方呈倾斜布置的上模，所述上模的轴心线与下模的轴心线之间形成夹角γ，下模的上表面形成向下模本体凹陷的模腔，上模的下表面设置有与模腔相对应的模头；所述上模、下模围绕自身的轴心线自转，所述上模沿着下模轴心线的方向与下模形成靠近合模或形成远离分模；当上模与下模靠近合模时，上模下方的模头与处于模腔中的预制坯料上表面的局部形成接触。2.根据权利要求1所述的一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置，其特征在于，所述上模的轴心线与下模的轴心线之间形成夹角γ为3°—12°。3.根据权利要求1所述的一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置，其特征在于，所述上模的下表面中部设置有顶在预制坯料上表面中部形成定位的冲头。4.根据权利要求3所述的一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置，其特征在于，所述冲头的直径为预制坯料的1/8—1/5，高度为预制坯料高度的1/2。5.根据权利要求1所述的一种H型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置，其特征在于，所述下模的中部设置有将模...

【专利技术属性】
技术研发人员：田大容，刘寺意，
申请(专利权)人：常州和仕达机械装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32