阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具制造技术

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；分体凸模通过径向滑动组件连接在挤压机下方，挤压机带动分体凸模轴向进给；斜锲内置于分体凸模，斜锲的上端连接顶出缸，下端呈子弹头状，顶出缸带动斜锲上下移动控制分体凸模的开合，分体凸模的外侧壁形成预、终成形模膛，预成形模膛位于终成形模膛的上方；凹模连接转动装置，凹模具有供筒形件坯料放置的型腔。本案将两种模膛复合在同一分体凸模上，在空间上采取阶梯式构造，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。既保证了内环筋成形质量，又省去了更换模具的工序，提升了生产效率。

Compound forming die of step rotary extrusion inner ring rib

The step type rotary extrusion inner ring rib compound forming die includes extruder, ejector cylinder, split punch, wedge, rotating device, radial sliding component and die; the split punch is connected under the extruder through radial sliding component, and the extruder drives the split punch to feed axially; the wedge is built in the split punch, the upper end of the wedge is connected with ejector cylinder, and the lower end is Bullet shaped, the ejector cylinder drives the wedge to move up and down to control the opening and closing of the split punch. The outer wall of the split punch forms the pre and final forming die bore, which is located above the final forming die bore. The die is connected with the rotating device, and the die has a cavity for placing the cylinder blank. In this case, two kinds of dies are combined on the same split punch, and the step structure is adopted in space to realize the metal aggregation and reasonable distribution flow required for forming rib, and then the rotary extrusion is carried out on the basis of this. It not only ensures the forming quality of the inner ring rib, but also saves the process of replacing the die, and 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模具
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模具，通过拓扑优化，采用阶梯式构造复合分体凸模，将两种成形槽复合在同一分体凸模上，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，左凸模、右凸模分别通过径向滑动组件连接在挤压机下方，挤压机带动分体凸模轴向进给；所述斜锲内置于左凸模、右凸模之间，斜锲的下端呈子弹头状，斜锲的上端连接顶出缸，通过顶出缸带动斜锲上下移动，从而控制分体凸模的开合，当斜锲下移时，子弹头状的下端撑开左凸模、右凸模，当斜锲上移复位时，左凸模、右凸模合并；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，预成形模膛的径向宽度大于终成形模膛的径向宽度；所述凹模连接转动装置，转动装置带动凹模绕凹模中心轴转动，凹模具有型腔，型腔供筒形件坯料放置。所述左凸模、右凸模合并形成供斜锲上移置入的内槽，内槽的形状与斜锲的形状相适配。所述挤压机下方固定安装固定板，径向滑动组件包括一对径向轨道和一对连接键，一对径向轨道沿固定板中轴线分布于固定板下方两侧，一对连接键的一端配合在径向轨道上，另一端分别固定左凸模、右凸模，从而左凸模、右凸模分别通过径向滑动组件连接在固定板下方并沿固定板左、右滑动。所述固定板中部开设通孔，所述顶出缸穿过通孔与斜锲的上端连接。所述凹模包括上凹模、下凹模和紧固螺栓；上凹模和下凹模的边沿在相对应的位置设有相同大小的螺纹孔，上凹模通过紧固螺栓配合螺纹孔从而可拆卸地固定在下凹模上方。所述凹模还包括护套，护套通过螺纹连接固定在上凹模上方。该模具还包括将筒形件坯料从凹模中脱离的顶出装置。采用上述方案后，本专利技术相比传统内环筋成形模具，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，将预成形模膛和终成形模膛复合在同一分体凸模上，分体凸模的运动状态为轴向递进式，两种成形模膛的径向宽度不同保证两种成形模膛在径向进给中不会相互影响，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，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为现有技术模具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揭示的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模21、右凸模22，当斜锲3上移复位时，左凸模21、右凸模22合并；所述分体凸模2的外侧壁形成预成形模膛23和终成形模膛24，预成形模膛23位于终成形模膛24的上方，预成形模膛23的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，其特征在于：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；/n所述分体凸模包括左凸模和右凸模，左凸模、右凸模分别通过径向滑动组件连接在挤压机下方，挤压机带动分体凸模轴向进给；/n所述斜锲内置于左凸模、右凸模之间，斜锲的下端呈子弹头状，斜锲的上端连接顶出缸，通过顶出缸带动斜锲上下移动，从而控制分体凸模的开合，当斜锲下移时，子弹头状的下端撑开左凸模、右凸模，当斜锲上移复位时，左凸模、右凸模合并；/n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，预成形模膛的径向宽度大于终成形模膛的径向宽度；/n所述凹模连接转动装置，转动装置带动凹模绕凹模中心轴转动，凹模具有型腔，型腔供筒形件坯料放置。/n

【技术特征摘要】
1.阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，其特征在于：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，左凸模、右凸模分别通过径向滑动组件连接在挤压机下方，挤压机带动分体凸模轴向进给；
所述斜锲内置于左凸模、右凸模之间，斜锲的下端呈子弹头状，斜锲的上端连接顶出缸，通过顶出缸带动斜锲上下移动，从而控制分体凸模的开合，当斜锲下移时，子弹头状的下端撑开左凸模、右凸模，当斜锲上移复位时，左凸模、右凸模合并；
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，预成形模膛的径向宽度大于终成形模膛的径向宽度；
所述凹模连接转动装置，转动装置带动凹模绕凹模中心轴转动，凹模具有型腔，型腔供筒形件坯料放置。


2.如权利要求1所述的阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，其特征在于：所述左凸模、右凸模合并形成供斜锲上移置入的内槽，内槽的形状与斜锲的形状相适配。


3.如权利要求1所述的阶梯式旋转挤压内环筋的复合成形模具，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建民，寇鑫，程眉，贾蕾琛，郝红元，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14