变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法制造方法及图纸

变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法，本发明专利技术涉及变形铝合金零件的半固态触变模锻装置及加工方法，它为了解决现有热锻造结合机械加工方式对于材料的利用率较低的问题。挤压方法：一、凸模固定板固定在上模板的下表面，凸模置于凸模固定板内，凹模固定套设置在下模板的上表面，凹模固定套内套设有凹模，凹模中为四级台阶空腔，在空腔中插有顶杆，完成整体模具的组装；二、对整体模具进行预热；三、坯料加热至半固态温度并保温；四、坯料运至凹模的凹腔中；五、合模进行半固态触变成形；六、降温；七、取件。本发明专利技术提出的挤压装置及挤压方法，成形精度高，机械加工余量少，材料利用率高。

Semi solid thixotropic extrusion device and extrusion method for deformed aluminum alloy bracket parts

The semi-solid thixotropic extrusion device and the extrusion method of the deformed aluminum alloy support parts relate to the semi-solid thixotropic forging device and the processing method of the deformation aluminum alloy parts, in order to solve the problem that the utilization ratio of the existing hot forging and the mechanical processing mode to the material is low. Extrusion method: first, the punch fixed plate is fixed on the lower surface of the upper template, the punch is placed in the fixed plate of the punch, the concave die fixed sleeve is set on the upper surface of the lower template, the concave die is set with a concave die, the concave die is the four step cavity, and the top rod is inserted in the cavity to complete the assembly of the whole mold; two. Preheat; three, the billet is heated to semi-solid temperature and heat preservation; four, the blank is transported to the concave cavity of the die; five, the die is semi-solid thixoforming; six, cooling; seven, taking parts. The extrusion device and extrusion method proposed by the invention has high forming accuracy, less machining allowance and high material utilization rate.

【技术实现步骤摘要】
变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法
本专利技术涉及变形铝合金零件的半固态触变模锻装置及加工方法。
技术介绍
变形铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性和成形加工性好等一系列优点，在汽车、摩托车、航空、航天、船舶、核工业及兵器工业都有着广泛的应用前景及不可替代的地位。近年来，随着国家对节能、减排、降耗和增效的需求越来越大，装备的轻量化需求越来越高。以汽车为例，每年变形铝合金结构件的应用提升非常明显。航空和航天领域变形铝合金结构件的应用需求更加迫切。装备的轻量化既包括产品设计的轻量化，又包括结构件的轻量化。其中在结构件轻量化的方面，使用的成形或加工技术非常关键。变形铝合金结构件主要的加工方法包括机械加工和热锻造。机械加工的优点是零件尺寸精度高，可以利用现有先进机床进行精密高精度零件的加工。但是机械加工产品的材料利用率较低。特别是复杂零件的机械加工材料利用率更低。所以，热锻造技术成为变形铝合金零件成形制造的重要方式。变形铝合金由于具有良好的塑性加工能力，利用设计好的模具能够使变形铝合金在加热状态下发挥其自身的塑性流动能力，充满模具型腔，从而成形出高性能的变形铝合金结构件。但是，对于热锻造而言，材料的变形抗力较高，对模具的冲击性较大，一般模具寿命较低。而且，对于结构复杂的变形铝合金结构件，热锻造难以成形。即使成形出半成品，其机械加工量也较大。所以如何降低材料在热成形中的变形抗力、提升产品的近净成形程度是变形铝合金热成形技术发展的重要方向。半固态触变成形技术就是一种变形铝合金精密近净成形技术。它与常规热锻造技术相比，它具有材料变形抗力低、易成形复杂件的优点。半固态触变成形技术成形的对象是半固态浆料。由于半固态浆料是由近球状晶和围绕其周围的液相组成，所以其变形抗力较低，流动性较好，特别容易充填模具型腔。这对于成形形状复杂的变形铝合金结构件是非常有利的。半固态触变成形已经在一些铸造铝合金结构件的成形方面显示出巨大的技术优势。但是，在变形铝合金结构件的成形方面应用还不是很多。所以如何拓宽半固态触变成形技术在变形铝合金结构件成形方面的应用也是半固态触变成形急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有热锻造结合机械加工方式对于材料的利用率较低的问题，而提供一种变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法。本专利技术变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置包括上模板、上模板螺栓、凸模固定板、压板螺栓、凸模、凹模压板、凹模、顶杆、凹模固定套、下模板和下螺模板螺栓，凸模固定板通过上模板螺栓固定在上模板的下表面，凸模固定板为空心结构，凸模固定板的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，所述的凸模由底座和模体形成一体结构，凸模的底座为与凸模固定板的台阶空腔配合的台阶形，凸模置于凸模固定板内，凸模的模体从凸模固定板中伸出，模体的端面有凸起的模头，模体的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面配合；在下模板的中心处开有圆通孔，凹模固定套通过下螺模板螺栓固定在下模板的上表面，圆环状的凹模压板通过压板螺栓固定在凹模固定套的上表面，在凹模固定套内套设有凹模，凹模被凹模压板的下板面和凹模固定套的内圆锥面夹紧，凹模为空心结构，凹模的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔、二级空腔、三级空腔和四级空腔，顶杆的杆头卡嵌在三级空腔中，顶杆的杆体经四级空腔从下模板的圆通孔中穿出，一级空腔、二级空腔与顶杆的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面配合，凸模的模头伸入二级空腔内。本专利技术待加工变形铝合金支架零件是中部具有凸腔的板件，在两侧的支撑板之间形成(矩形)凸腔。本专利技术变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法按以下步骤实现：一、将上模板与液压机的活动横梁相连接，凸模固定板通过上螺模板栓固定在上模板的下表面，凸模固定板为空心结构，凸模固定板的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，凸模由底座和模体形成一体结构，凸模置于凸模固定板内，凸模的模体从凸模固定板中伸出，模体的端面有凸起的模头，模体的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面配合；凹模固定套通过下螺模板螺栓固定在下模板的上表面，圆环状的凹模压板通过压板螺栓固定在凹模固定套的上表面，在凹模固定套内套设有凹模，凹模被凹模压板的下板面和凹模固定套的内圆锥面夹紧，凹模为空心结构，凹模的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔、二级空腔、三级空腔和四级空腔，顶杆的杆头卡嵌在三级空腔中，顶杆的杆体经四级空腔从下模板的圆通孔中穿出，一级空腔、二级空腔与顶杆的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面配合，完成整体模具的组装；二、利用加热装置将整体模具加热至105℃～160℃之间，然后采用喷枪将含有石墨的水溶液润滑剂均匀喷涂在凸模、凹模和顶杆组成的型腔表面，得到预热后的模具；三、将长方体变形铝合金坯料放入电阻炉中加热至半固态温度并保温，同时利用加热装置将整体模具加热至310℃～400℃，得到加热后的模具；四、采用夹持工具将半固态温度保温的长方体变形铝合金坯料运输至凹模中的凹腔内；五、通过液压机带动凸模下行，与凹模合模进行半固态触变成形，控制压力为350MPa～450MPa，保压后得到挤压变形的铝合金支架工件；六、液压机带动凸模回程，将室温水浇至挤压变形的铝合金支架工件，降温冷却收缩，得到成形的铝合金支架工件；七、通过液压机的顶出缸驱动顶杆将成形的铝合金支架工件从凹腔顶出，取出后空冷至室温，得到变形铝合金支架零件。本专利技术所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置及挤压方法包括以下有益效果：1、本专利技术提出的变形铝合金支架零件半固态触变挤压模具结构简单，能够较容易实现顶出和合模，成形零件的节奏紧凑。2、本专利技术提出的变形铝合金支架零件半固态触变挤压凸模和凹模设计精密，成形零件不产生飞边，只有少量毛刺。其拔模斜度比精锻高，圆角半径采用直角设计，成形精度高，机械加工余量少，材料利用率由8％左右提升至30％以上。3、本专利技术提出的变形铝合金支架零件半固态触变挤压方法操作简单，短流程，低成本。半固态坯料制备只需要将轧制板材根据所成形支架零件的体积并考虑生成毛刺体积进行分割。半固态制坯所需要的装备仅为常规电阻炉，制坯成本低且短流程。半固态触变挤压成形过程与常规热锻造基本一致，但材料流动充填能力明显提升。附图说明图1是半固态触变挤压变形铝合金支架零件的正面结构图；图2是半固态触变挤压变形铝合金支架零件的背面结构图；图3是本专利技术变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置的装配图；图4是实施例中凸模的主视结构示意图；图5是图4中A向的结构示意图；图6是实施例中凸模的侧视结构示意图；图7是实施例中凹模的俯视示意图；图8是图7中A-A截面的结构示意图；图9是图7中B-B截面的结构示意图；图10是图7中C-C截面的结构示意图；图11是图7中D-D截面的结构示意图；图12是顶杆的主视结构示意图；图13是实施例二得到的变形铝合金支架零件的宏观照片；图14是实施例二得到的变形铝合金支架零件的微观组织图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置包括上模板1、上模板螺栓2、凸模固定板3、压板螺栓4、凸模5、凹模压板6、凹模7、顶杆8、凹模固定套9、下模板10和下螺模板螺栓11，凸模固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于该变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置包括上模板(1)、上模板螺栓(2)、凸模固定板(3)、压板螺栓(4)、凸模(5)、凹模压板(6)、凹模(7)、顶杆(8)、凹模固定套(9)、下模板(10)和下螺模板螺栓(11)，凸模固定板(3)通过上模板螺栓(2)固定在上模板(1)的下表面，凸模固定板(3)为空心结构，凸模固定板(3)的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，所述的凸模(5)由底座(5‑1)和模体(5‑2)形成一体结构，凸模(5)的底座(5‑1)为与凸模固定板(3)的台阶空腔配合的台阶形，凸模(5)置于凸模固定板(3)内，凸模(5)的模体(5‑2)从凸模固定板(3)中伸出，模体(5‑2)的端面有凸起的模头(5‑3)，模体(5‑2)的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面(X)配合；在下模板(10)的中心处开有圆通孔，凹模固定套(9)通过下螺模板螺栓(11)固定在下模板(10)的上表面，圆环状的凹模压板(6)通过压板螺栓(4)固定在凹模固定套(9)的上表面，在凹模固定套(9)内套设有凹模(7)，凹模(7)被凹模压板(6)的下板面和凹模固定套(9)的内圆锥面夹紧，凹模(7)为空心结构，凹模(7)的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔(7‑1)、二级空腔(7‑2)、三级空腔(7‑3)和四级空腔(7‑4)，顶杆(8)的杆头卡嵌在三级空腔(7‑3)中，顶杆(8)的杆体经四级空腔(7‑4)从下模板(10)的圆通孔中穿出，一级空腔(7‑1)、二级空腔(7‑2)与顶杆(8)的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面(Y)配合，凸模(5)的模头(5‑3)伸入二级空腔(7‑2)内。...

【技术特征摘要】
1.变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于该变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置包括上模板(1)、上模板螺栓(2)、凸模固定板(3)、压板螺栓(4)、凸模(5)、凹模压板(6)、凹模(7)、顶杆(8)、凹模固定套(9)、下模板(10)和下螺模板螺栓(11)，凸模固定板(3)通过上模板螺栓(2)固定在上模板(1)的下表面，凸模固定板(3)为空心结构，凸模固定板(3)的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，所述的凸模(5)由底座(5-1)和模体(5-2)形成一体结构，凸模(5)的底座(5-1)为与凸模固定板(3)的台阶空腔配合的台阶形，凸模(5)置于凸模固定板(3)内，凸模(5)的模体(5-2)从凸模固定板(3)中伸出，模体(5-2)的端面有凸起的模头(5-3)，模体(5-2)的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面(X)配合；在下模板(10)的中心处开有圆通孔，凹模固定套(9)通过下螺模板螺栓(11)固定在下模板(10)的上表面，圆环状的凹模压板(6)通过压板螺栓(4)固定在凹模固定套(9)的上表面，在凹模固定套(9)内套设有凹模(7)，凹模(7)被凹模压板(6)的下板面和凹模固定套(9)的内圆锥面夹紧，凹模(7)为空心结构，凹模(7)的空心结构为四级台阶空腔，四级台阶空腔由上至下依次为一级空腔(7-1)、二级空腔(7-2)、三级空腔(7-3)和四级空腔(7-4)，顶杆(8)的杆头卡嵌在三级空腔(7-3)中，顶杆(8)的杆体经四级空腔(7-4)从下模板(10)的圆通孔中穿出，一级空腔(7-1)、二级空腔(7-2)与顶杆(8)的顶面围成的凹腔与变形铝合金支架零件的外凸面(Y)配合，凸模(5)的模头(5-3)伸入二级空腔(7-2)内。2.根据权利要求1所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于凸模(5)与凹模(7)的单边间隙为0.12mm。3.根据权利要求1所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于所述的上模板(1)通过T型螺栓与液压机的活动横梁相连接，所述的下模板(10)通过T型螺栓与液压机下横梁连接。4.根据权利要求1所述的变形铝合金支架零件的半固态触变挤压装置，其特征在于凹模(7)中的凹腔平面相交处采用直角过度。5.变形铝合金支架零件的半固态触变挤压方法，其特征在于该方法是按下列步骤实现：一、将上模板(1)与液压机的活动横梁相连接，凸模固定板(3)通过上螺模板栓(2)固定在上模板(1)的下表面，凸模固定板(3)为空心结构，凸模固定板(3)的空心结构为上大下小的两级台阶空腔，凸模(5)由底座(5-1)和模体(5-2)形成一体结构，凸模(5)置于凸模固定板(3)内，凸模(5)的模体(5-2)从凸模固定板(3)中伸出，模体(5-2)的端面有凸起的模头(5-3)，模体(5-2)的端面形状与变形铝合金支架零件的内凹面(X)配合；凹模固定套(9)通过下螺模板螺栓(11)固定在下模板(10)的上表面，圆环状的凹模压板(6)通过压板螺栓(4)固定在凹模固定套(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜巨福，郭晓琳，王迎，王志敏，肖冠菲，东栋，刘英泽，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23