阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形方法技术

本发明专利技术公开的阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形方法，该方法涉及一种阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，该模具包括挤压机、顶出缸、分体凸模、斜锲、转动装置、径向滑动组件和凹模；所述分体凸模包括左凸模和右凸模，所述分体凸模的外侧壁形成预成形模膛和终成形模膛，预成形模膛位于终成形模膛的上方，凹模具有型腔，型腔供筒形件坯料放置。本案先进行一道次旋转挤压预成形成形出筒体内壁的金属聚集带，再二道次进行旋转挤压终成形成形内环筋的成形方式更有利于将筒体内壁金属向内环筋处转移，成形出的内环筋更高、更饱满，而且省去了更换模具的工序，提升了生产效率。

Compound forming method of internal ring rib by step rotary extrusion

The invention discloses a step type rotary extrusion inner ring rib composite forming method, which relates to a step type rotary extrusion inner ring rib composite forming die, the die includes an extruder, a ejection cylinder, a split punch, a wedge, a rotating device, a radial sliding component and a die; the split punch includes a left punch and a right punch, and the outer wall of the split punch forms a preformed shape The preformed die chamber is located above the final forming die chamber, and the concave die has a cavity, which is used to place the blank of the cylindrical part. In this case, the metal gathering belt forming the inner wall of the cylinder is pre formed by one-time rotary extrusion, and then the inner ring rib is formed by two-time rotary extrusion, which is more conducive to the transfer of the inner wall metal of the cylinder to the inner ring rib, the formed inner ring rib is higher and fuller, and the process of replacing the mold is omitted, which improves the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形方法
本专利技术涉及轻金属材料塑性加工工艺及成形
，特别涉及一种阶梯式成形带高、厚内环筋壳体零件的旋转挤压复合模具。
技术介绍
大型筒体、壳体在航天、军工、汽车等领域有广泛应用，随着科技的发展，为满足轻量化的结构设计要求，壳体内部往往带有许多内环筋，壳体的高力学性能和均匀一致性，要求必须整体成形。但是要通过塑性变形成形出筒体、壳体零部件内壁的内环筋却由于成形不易、质量不佳、脱模困难成为壳体整体成形的技术瓶颈。旋转挤压工艺克服了传统机械加工、铸造、焊接等工艺的制造缺点，凹模带动筒体坯料旋转，分体凸模径向进给的成形方法成功制造出了筒体内壁的环筋。旋转挤压工艺复杂的模具运动方式注定会导致筒体坯料的金属流动复杂，成形出的内环筋往往存在层叠、内环筋高度充填不满等缺陷，不符合高、厚内环筋的成形质量要求，如图1所示。一般来说，模具的型腔形状要与最终成形的内环筋的外形相符。因此，如果采用单一的模具结构，则模具的型腔结构形状基本由要最终成形的内环筋的外形决定。而在实际旋转挤压过程中，金属变形区的应力状态决定其流动规律，受凹模形状、旋转速度与凸模径向进给量以及旋转速度和径向进给速度的匹配的影响，很难将金属导流聚集到分体凸模的模膛中，所以，相较于单道次的模具结构，拥有多道次挤压功能的多道次模具结构能较大改善该现象；但是，考虑到多道次成形的模具结构存在很大的区别，必然会使用至少两种结构不同的分体凸模，所以在预成形结束后需要更换模具，过程复杂且增加筒体坯料的加热次数。基于上述，本案由此而生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形方法，通过拓扑优化，两道次成形使成内环筋变形更加均匀，既保证了内环筋成形质量，又简化了操作流程，提高了生产效率，成形出的内环筋具有高且厚的特征。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案如下：阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形方法，该方法涉及一种阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，该模具包括挤压机、顶出缸、分体凸模、斜锲、转动装置、径向滑动组件和凹模；所述分体凸模包括左凸模和右凸模，所述分体凸模的外侧壁形成预成形模膛和终成形模膛，预成形模膛位于终成形模膛的上方，凹模具有型腔，型腔供筒形件坯料放置，该方法包括以下步骤：S1成形前准备：先将模具按上述安装关系装配完成，再将凹模型腔、分体凸模加热后均匀涂抹润滑剂，接着将筒形件坯料加热后放入凹模型腔内，并将筒形件坯料均匀涂抹润滑剂；S2成形过程：转动装置开启带动凹模旋转，凹模带动筒形件坯料保持恒定角速度旋转，挤压机带动分体凸模下行，当预成形模膛对应筒形件坯料内壁的内环筋成形位置后停止，此时预成形模膛中心对准需要成形的内环筋中心；凹模保持旋转运动，顶出缸带动斜锲向下运动撑开分体凸模，使左凸模和右凸模径向运动挤压筒体内壁，筒体内壁金属受侧向挤压力流入预成形模膛中，形成金属聚集带；当左凸模和右凸模径向位移到达筒体指定的内环筋成形位置后停止运动，凹模继续旋转一圈，完成一道次成形；顶出缸上行，带动斜锲向上运动，同时左、右凸模径向闭合；挤压机带动分体凸模向上运动，当终成形模膛对应到达金属聚集带后停止，此时终成形模膛中心对准金属聚集带中心；顶出缸再次顶出，带动斜锲再次向下运动撑开分体凸模，直至将分体凸模完全撑开，左凸模和右凸模径向运动挤压筒体内壁，金属聚集带受侧向挤压力流入终成形模膛中，形成最终所需的成形内环筋，顶出缸停止运动，凹模继续旋转；最后，顶出缸上行，带动斜锲上移复位，左凸模和右凸模径向闭合，完成二道次变形；S3成形结束：转动装置停止带动凹模和筒形件停止，挤压机上行，将分体凸模带离凹模。该模具还包括将筒形件坯料从凹模中脱离的顶出装置，在步骤S3中，挤压机上行将分体凸模带离凹模后，停留在凹模内的筒形件由顶出装置向上顶出，完成脱模；最后重新往凹模型腔、分体凸模涂抹润滑油，进行下一个筒形件坯料内环筋旋转挤压成形过程。采用上述方案后，本专利技术相比传统内环筋成形方法，具有实质性的技术特点和显著的效果是：1)预成形内环筋：现有技术采用旋转挤压成形，在实际旋转挤压过程中，金属变形区的应力状态决定其流动规律，受凹模形状、旋转速度与凸模径向进给量以及旋转速度和径向进给速度的匹配的影响，很难将金属导流聚集到分体凸模的模膛中。而本专利技术使用的分体凸模设有预成形模膛，先通过径向进给到预成形模膛，能有效地预先为内环筋聚料，避免直接旋转挤压成筋时金属流动不佳而导致的筋部填充不满或填充缺陷问题。2)两道次成形：有利于将预成形聚料向终成形内环筋处转移，终成形出的内环筋更高、更饱满。3)通过拓扑优化，采用阶梯式构造复合分体凸模，分体凸模的运动状态为轴向递进式，通过在旋转挤压凸模的预成形部先接触金属，实现成形筋所需金属的聚集和合理分配流动，在此基础上再进行旋转挤压终成形，本案只需要轴向移动分体凸模，节省了更换凸模的工序，简化了操作流程，提高了成形效率。以下结合附图及具体实施例对本专利技术进一步说明。附图说明图1为现有技术方法所成形的内环筋示意图；图2为本专利技术一实施例预成形金属转移示意图；图3为本专利技术一实施例终成形金属转移示意图；图4为本专利技术一实施例分体凸模的半剖示意图；图5为本专利技术一实施例分体凸模的轴侧示意图；图6为本专利技术一实施例整体装配示意图；图7为本专利技术一实施例分体凸模下行进给至预成形模膛对应内环筋成形位置的示意图；图8为本专利技术一实施例斜锲下移撑开分体凸模使预成形模膛预挤压成形内环筋的示意图；图9为本专利技术一实施例斜锲上移复位，分体凸模合并完成预成形内环筋的示意图；图10为本专利技术一实施例分体凸模上行至终成形模膛对应内环筋成形位置的示意图；图11为本专利技术一实施例斜锲再次下移撑开分体凸模使终成形模膛最终挤压成形内环筋的示意图；图12为专利技术一实施例斜锲上移复位，分体凸模合并上行完成所需成形内环筋的示意图；图13为专利技术一实施例分体凸模继续上行退出凹模的示意图。附图标号：顶出缸1，分体凸模2，左凸模21，右凸模22，预成形模膛23，终成形模膛24，内槽25，斜锲3，转动装置4，径向滑动组件5，连接键51，凹模6，型腔61，上凹模62、下凹模63、紧固螺栓64，护套65，筒形件坯料7，固定板8，通孔81。具体实施方式本专利技术涉及的一种阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，参阅图2-13，包括挤压机(图中未示出)、顶出缸1、分体凸模2、斜锲3、转动装置4、径向滑动组件5、凹模6和顶出装置(图中未示出)；所述分体凸模2包括左凸模21和右凸模22，左凸模21、右凸模22分别通过径向滑动组件5连接在挤压机下方，挤压机带动分体凸模2轴向进给；所述斜锲3内置于左凸模21、右凸模22之间，斜锲3的下端呈子弹头状，斜锲3的上端连接顶出缸1，通过顶出缸1带动斜锲3上下移动，从而控制分体凸模2的开合，当斜锲3下移时，子弹头状的下端撑开左凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形方法，该方法涉及一种阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，该模具包括挤压机、顶出缸、分体凸模、斜锲、转动装置、径向滑动组件和凹模；所述分体凸模包括左凸模和右凸模，所述分体凸模的外侧壁形成预成形模膛和终成形模膛，预成形模膛位于终成形模膛的上方，凹模具有型腔，型腔供筒形件坯料放置，该方法包括以下步骤：/nS1成形前准备：先将模具按上述安装关系装配完成，再将凹模型腔、分体凸模加热后均匀涂抹润滑剂，接着将筒形件坯料加热后放入凹模型腔内，并将筒形件坯料均匀涂抹润滑剂；/nS2成形过程：转动装置开启带动凹模旋转，凹模带动筒形件坯料保持恒定角速度旋转，挤压机带动分体凸模下行，当预成形模膛对应筒形件坯料内壁的内环筋成形位置后停止，此时预成形模膛中心对准需要成形的内环筋中心；凹模保持旋转运动，顶出缸带动斜锲向下运动撑开分体凸模，使左凸模和右凸模径向运动挤压筒体内壁，筒体内壁金属受侧向挤压力流入预成形模膛中，形成金属聚集带；当左凸模和右凸模径向位移到达筒体指定的内环筋成形位置后停止运动，凹模继续旋转一圈，完成一道次成形；顶出缸上行，带动斜锲向上运动，同时左、右凸模径向闭合；挤压机带动分体凸模向上运动，当终成形模膛对应到达金属聚集带后停止，此时终成形模膛中心对准金属聚集带中心；顶出缸再次顶出，带动斜锲再次向下运动撑开分体凸模，直至将分体凸模完全撑开，左凸模和右凸模径向运动挤压筒体内壁，金属聚集带受侧向挤压力流入终成形模膛中，形成最终所需的成形内环筋，顶出缸停止运动，凹模继续旋转；最后，顶出缸上行，带动斜锲上移复位，左凸模和右凸模径向闭合，完成二道次变形；/nS3成形结束：转动装置停止带动凹模和筒形件停止，挤压机上行，将分体凸模带离凹模。/n...

【技术特征摘要】
1.阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形方法，该方法涉及一种阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，该模具包括挤压机、顶出缸、分体凸模、斜锲、转动装置、径向滑动组件和凹模；所述分体凸模包括左凸模和右凸模，所述分体凸模的外侧壁形成预成形模膛和终成形模膛，预成形模膛位于终成形模膛的上方，凹模具有型腔，型腔供筒形件坯料放置，该方法包括以下步骤：
S1成形前准备：先将模具按上述安装关系装配完成，再将凹模型腔、分体凸模加热后均匀涂抹润滑剂，接着将筒形件坯料加热后放入凹模型腔内，并将筒形件坯料均匀涂抹润滑剂；
S2成形过程：转动装置开启带动凹模旋转，凹模带动筒形件坯料保持恒定角速度旋转，挤压机带动分体凸模下行，当预成形模膛对应筒形件坯料内壁的内环筋成形位置后停止，此时预成形模膛中心对准需要成形的内环筋中心；凹模保持旋转运动，顶出缸带动斜锲向下运动撑开分体凸模，使左凸模和右凸模径向运动挤压筒体内壁，筒体内壁金属受侧向挤压力流入预成形模膛中，形成金属聚集带；当左凸模和右凸模径向位移到达筒体指定的内环筋成...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建民，张治民，寇鑫，吴国琴，杨亚琴，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14