一种轻质异形壳体局部成形方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质异形壳体局部成形方法，包含如下步骤：(1)成形前准备：将预热保温后的轻质异形壳体局部成形模具安装在压力机上，随后将预热好的轻质异形壳体零件放置到凹模内；(2)成形过程：首先是轻质异形壳体局部成形模具放置到位阶段，凸模端部先与坯料接触，随着上模组件的继续下行使芯轴伸入壳体中，凸模中部凸台对坯料进行扩口；镦粗成形阶段；凸模升起，套上带有阶梯结构的套环，凸模产生相对运动，凸模与坯料接触后，此时凸模固定圈与套环接触，并使套环向下移动，对壳体端部金属进行镦粗；(3)镦粗成形完成后：带动凸模上升并与轻质异形壳体脱离。本发明专利技术解决在异形壳体整体成形时局部易发生失稳，产生塌角、折叠、等缺陷。

A local forming method for light special shaped shell

The invention discloses a local forming method for a light special-shaped shell, which comprises the following steps: (1) preparation before forming: installing a local forming die for a light special-shaped shell after preheating and heat preservation on a press, and then placing the pre-heated light special-shaped shell parts in a concave die; (2) forming process: first, a light special-shaped shell. When the local forming die is placed in place, the end of the punch contacts with the blank first, and the mandrel is extended into the shell as the upper die component continues to descend, and the middle of the punch expands the blank; during upsetting, the punch is raised and a ring with a step structure is sleeved on the punch, which produces relative motion. After the punch contacts with the blank, the punch expands the blank. At this time, the fixed ring of the punch contacts with the ring, and makes the ring move downward, upsetting the end metal of the shell; (3) after the upsetting forming is completed, the punch rises and is separated from the light special-shaped shell. The invention solves the problems of local instability, collapse angle, folding, etc. when the special-shaped shell is integrally formed.

【技术实现步骤摘要】
一种轻质异形壳体局部成形方法
本专利技术涉及金属材料塑性加工工艺及成形
，特别涉及用于轻合金异形构件口部的局部镦粗成形，具体涉及一种轻质异形壳体局部成形方法。
技术介绍
铝、镁合金强度高、耐腐蚀、重量轻、加工性好，适用于压制、焊接、锻造等多种加工，因此广泛应用于航天航空领域以及工业生产。异形壳体零件因其质量轻，耐高压的特点在武器装备、航天和动力工程、石油化工和能源动力等领域有着大量使用。这些零件结构复杂，形状特殊，因此对其加工工艺要求严格。目前异形壳体构件的生产方式主要有机械加工、分体制造后焊接或铸造等。然而单纯机械加工虽然表面精度较高，但生产效率低，原料浪费严重；采用铸造的方式成品组织粗大，易产生气孔、砂眼、裂纹等缺陷，影响零件性能；焊接工艺易产生裂纹、夹杂，影响零件的疲劳性能。因此采用传统挤压的整体成形方式，可以避免以上工艺产生的缺陷，但由于异形壳体零件较为复杂，需采取多道工序完成，坯料首先预成形底部四个尾翼并反挤，然后通过局部镦粗成形壳体口部边缘，最终零件成形。然而在壳体口部凸缘成形时，容易造成失稳，产生塌角、折叠、毛刺、填充不饱满等问题，无法满足零件尺寸和性能的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决在异形壳体整体成形时局部易发生失稳，产生塌角、折叠、毛刺、填充不满等缺陷，提高了工件的尺寸精度，能获得机械性能良好、成形良好锻件的轻质异形壳体局部成形方法。为了解决
技术介绍
所存在的问题，本专利技术是采用以下技术方案：一种轻质异形壳体局部成形方法，它包含如下步骤：(1)成形前准备：将轻质异形壳体零件加热到成形温度；预热轻质异形壳体局部成形模具，它包含与压力机的上部结构连接的上模具组件，以及与压力机下部结构连接的下模具组件；所述的上模具组件包括与压力机连接的上工作台连接的上模板、上模垫板、压缩弹簧、凸模固定圈和凸模，所述的上模板用紧固螺栓与压力机上的工作台装配，所述的上模板、上模垫板和凸模固定圈通过内六角螺钉装配到一起，所述的凸模与凸模固定圈通过螺帽装配到一起，所述的压缩弹簧固定在凸模与上模垫板之间；所述的下模具组件包括与压力机的下工作台连接的分瓣凹模、预应力圈、顶块、下模垫板、下模板、顶杆和套环，所述的下模板用紧固螺栓与压力机下工作台装配，所述的下模板、下模垫板和预应力圈通过内六角螺钉固定到一起，所述的预应力圈内同轴设置有分瓣凹模，所述的分瓣凹模的底部与下模垫板之间设置有顶块，所述的顶杆垂直同轴设置在下模垫板和下模板的中部，且其顶面与顶块的底面相触，所述的套环同轴设置在凸模固定圈和分瓣凹模之间，且套环同轴套接在凸模外壁；将预热保温后的轻质异形壳体局部成形模具安装在压力机上；在即将与轻质异形壳体零件接触的凸模、分瓣凹模、套环的表面均匀的涂抹油基石墨润滑剂，随后将预热好的轻质异形壳体零件放置到凹模内；(2)成形过程：首先是轻质异形壳体局部成形模具放置到位阶段；压力机带动上模具组件的上模板、上模垫板及凸模结构向下运动，凸模端部先与坯料接触，此时随着上模组件的继续下行使芯轴伸入壳体中，模具到达指定位置后，凸模中部凸台对坯料进行扩口；镦粗成形阶段；这时，凸模升起，套上带有阶梯结构的套环，由于套环较重，因此将套环设计为3个，分别放置，叠摞起来，随着上模组件的继续下行，凸模产生相对运动，凸模与坯料接触后，压缩弹簧开始压缩，上模垫板对压缩弹簧产生的向下的力会与坯料对凸模产生的向上的力相互抵消，对壳体进行径向的固定，防止金属向内径方向进行流动；此时凸模固定圈与套环接触，并使套环向下移动，对壳体端部金属进行镦粗，在凹凸模和套环的作用下，端部金属逐渐变形，直到金属填满凹凸模和套环间隙，凸缘就成形结束；(3)镦粗成形完成后：停止压力机上工作台向下运动，压力机上工作台反向向上运动，带动凸模上升并与轻质异形壳体脱离，顶杆向上运动，顶块、分瓣凹模和零件在顶杆的作用下被顶出。作为本专利技术的进一步改进；所述的压缩弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧。作为本专利技术的进一步改进；所述的分瓣凹模为分瓣组合式模具。作为本专利技术的进一步改进；所述的凸模中间部分设置有斜度为70°的凸台。作为本专利技术的进一步改进；所述的套环底面中部向下延伸出一阶梯状凸起结构。采用上述技术方案后，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术是为了解决在异形壳体整体成形时局部易发生失稳，产生塌角、折叠、毛刺、填充不满等缺陷而提出的一种局部成形工艺，提高了工件的尺寸精度，能获得机械性能良好、成形良好的锻件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的实施例中枝桠类壳体零件挤压成形前的状态示意图；图2为本专利技术所提供的实施例中枝桠类壳体零件挤压成形后的状态示意图；图3为本专利技术所提供的实施例中枝桠类壳体零件口部局部镦粗成形模具装配图；图4为本专利技术所提供的实施例中套环结构示意图；图5为本专利技术所提供的实施例中放入坯料后，凸模下落前工作状态示意图；图6为本专利技术所提供的实施例中凸模下降，坯料端部扩口时工作状态示意图；图7为本专利技术所提供的实施例中将套环套于凸模准备镦粗时工作状态示意图；图8为本专利技术所提供的实施例中凸模下压，构件端部最终镦粗成形工作状态示意图；附图标记：1-上模板；2-内六角螺钉一；3-上模垫板；4-压缩弹簧；5-凸模固定圈；6-螺帽；7-凸模；8-分瓣凹模；9-预应力圈；10-顶块；11-下模垫板；12-内六角螺钉二；13-下模板；14-顶杆；15-套环。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1-图8，本具体实施方式采用以下技术方案：一种轻质异形壳体局部成形模具，它包含与压力机的上部结构连接的上模具组件，以及与压力机下部结构连接的下模具组件；所述的上模具组件包括与压力机连接的上工作台连接的上模板1、上模垫板3、压缩弹簧4、凸模固定圈5和凸模7，所述的上模板1用紧固螺栓与压力机上的工作台装配，所述的上模板1、上模垫板3和凸模固定圈5通过内六角螺钉一2装配到一起，所述的凸模7与凸模固定圈5通过螺帽6装配到一起，所述的凸模7中间部分设置有斜度为70°的凸台，所述的压缩弹簧4固定在凸模7与上模垫板3之间，所述的压缩弹簧4为圆柱螺旋压缩弹簧；所述的下模具组件包括与压力机的下工作台连接的分瓣凹模8、预应力圈9、顶块10、下模垫板11、下模板13、顶杆14和套环15，所述的下模板13用紧固螺栓与压力机下工作台装配，所述的下模板13、下模垫板11和预应力圈9通过内六角螺钉二12固定到一起，所述的预应力圈9内同轴设置有分瓣凹模8，所述的分瓣凹模为分瓣组合式模具，所述的分瓣凹模8的底部与下模垫板11之间设置有顶块10，所述的顶杆14垂直同轴设置在下模垫板11和下模板13的中部，且其顶面与顶块10的底面相触，所述的套环15同轴设置在凸模固定圈5和分瓣凹模8之间，且套环15同轴套接在凸模7外壁，所述的套环15底面中部向下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质异形壳体局部成形方法，其特征在于，它包含如下步骤：(1)成形前准备：将轻质异形壳体零件加热到成形温度；预热轻质异形壳体局部成形模具，它包含与压力机的上部结构连接的上模具组件，以及与压力机下部结构连接的下模具组件；所述的上模具组件包括与压力机连接的上工作台连接的上模板、上模垫板、压缩弹簧、凸模固定圈和凸模，所述的上模板用紧固螺栓与压力机上的工作台装配，所述的上模板、上模垫板和凸模固定圈通过内六角螺钉装配到一起，所述的凸模与凸模固定圈通过螺帽装配到一起，所述的压缩弹簧固定在凸模与上模垫板之间；所述的下模具组件包括与压力机的下工作台连接的分瓣凹模、预应力圈、顶块、下模垫板、下模板、顶杆和套环，所述的下模板用紧固螺栓与压力机下工作台装配，所述的下模板、下模垫板和预应力圈通过内六角螺钉固定到一起，所述的预应力圈内同轴设置有分瓣凹模，所述的分瓣凹模的底部与下模垫板之间设置有顶块，所述的顶杆垂直同轴设置在下模垫板和下模板的中部，且其顶面与顶块的底面相触，所述的套环同轴设置在凸模固定圈和分瓣凹模之间，且套环同轴套接在凸模外壁；将预热保温后的轻质异形壳体局部成形模具安装在压力机上；在即将与轻质异形壳体零件接触的凸模、分瓣凹模、套环的表面均匀的涂抹油基石墨润滑剂，随后将预热好的轻质异形壳体零件放置到凹模内；(2)成形过程：首先是轻质异形壳体局部成形模具放置到位阶段；压力机带动上模具组件的上模板、上模垫板及凸模结构向下运动，凸模端部先与坯料接触，此时随着上模组件的继续下行使芯轴伸入壳体中，模具到达指定位置后，凸模中部凸台对坯料进行扩口；镦粗成形阶段；这时，凸模升起，套上带有阶梯结构的套环，由于套环较重，因此将套环设计为3个，分别放置，叠摞起来，随着上模组件的继续下行，凸模产生相对运动，凸模与坯料接触后，压缩弹簧开始压缩，上模垫板对压缩弹簧产生的向下的力会与坯料对凸模产生的向上的力相互抵消，对壳体进行径向的固定，防止金属向内径方向进行流动；此时凸模固定圈与套环接触，并使套环向下移动，对壳体端部金属进行镦粗，在凹凸模和套环的作用下，端部金属逐渐变形，直到金属填满凹凸模和套环间隙，凸缘就成形结束；(3)镦粗成形完成后：停止压力机上工作台向下运动，压力机上工作台反向向上运动，带动凸模上升并与轻质异形壳体脱离，顶杆向上运动，顶块、分瓣凹模和零件在顶杆的作用下被顶出。...

【技术特征摘要】
1.一种轻质异形壳体局部成形方法，其特征在于，它包含如下步骤：(1)成形前准备：将轻质异形壳体零件加热到成形温度；预热轻质异形壳体局部成形模具，它包含与压力机的上部结构连接的上模具组件，以及与压力机下部结构连接的下模具组件；所述的上模具组件包括与压力机连接的上工作台连接的上模板、上模垫板、压缩弹簧、凸模固定圈和凸模，所述的上模板用紧固螺栓与压力机上的工作台装配，所述的上模板、上模垫板和凸模固定圈通过内六角螺钉装配到一起，所述的凸模与凸模固定圈通过螺帽装配到一起，所述的压缩弹簧固定在凸模与上模垫板之间；所述的下模具组件包括与压力机的下工作台连接的分瓣凹模、预应力圈、顶块、下模垫板、下模板、顶杆和套环，所述的下模板用紧固螺栓与压力机下工作台装配，所述的下模板、下模垫板和预应力圈通过内六角螺钉固定到一起，所述的预应力圈内同轴设置有分瓣凹模，所述的分瓣凹模的底部与下模垫板之间设置有顶块，所述的顶杆垂直同轴设置在下模垫板和下模板的中部，且其顶面与顶块的底面相触，所述的套环同轴设置在凸模固定圈和分瓣凹模之间，且套环同轴套接在凸模外壁；将预热保温后的轻质异形壳体局部成形模具安装在压力机上；在即将与轻质异形壳体零件接触的凸模、分瓣凹模、套环的表面均匀的涂抹油基石墨润滑剂，随后将预热好的轻质异形壳体零件放置到凹模内；(2)成形过程：首先是轻质异形壳体局部成形模具放置到位阶段；压力机带动上模具组件的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建民，张治民，许萍，王强，程少博，徐健，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14