大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形方法技术

本发明专利技术公开大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形方法，包含：步骤一，下料，圆柱形坯料置入挤压腔内，步骤二，反挤压凸模开始向下运动，正挤压凸模开始向下运动，正挤压凸模先进入挤压腔内，与坯料上表面接触后停止，限制坯料上移；接着，反挤压凸模向下运动，从坯料中间挤压，当坯料中部金属充满顶杆的凹槽后，坯料开始向上流动，直到坯料上部与正挤压凸模下表面接触，坯料开始横向流动，逐渐填充内型腔，反挤压凸模停止，步骤三，拆除顶杆和下模组件，反挤压凸模沿贯通孔内壁向下引伸，正挤压凸模下表面与转折腔底部内壁接触合并，最后得到大高径比筒体成形件。本案通过一道工序完成三个工艺，解决传统加工尺寸受限、成本高、效率低的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形方法


[0001]本专利技术属于金属复合材料的加工设备
，具体涉及一种大高径比筒体变薄引伸、挤压复合成形方法。

技术介绍

[0002]目前，传统反挤压的孔深较短，一般合金钢的内孔高径比在3左右，传统反挤压高径比太大，冲头容易失稳。传统正挤压虽然可以将坯料的盲孔高径比增大，但芯模的高径比也不能太大，否则芯模会失稳。成形材料均匀性、力学性能还有待优化。传统的正反挤压的方法，均不能满足具有一定高径比的筒体构件成形，也不能保证其质量。尽管采用一次反挤压+变薄引伸的工艺，则对于大高径比的构件，受变薄引伸系数的影响，需多次引伸才能成形。成本增加的同时，会使由于变形道次的增加，成形软化抵消前面的强化效果。生产效率较低。
[0003]引伸和挤压是合金零件的常用成形方法。在零件的生产中，常以引伸工艺生产壁厚较均匀的合金筒类零件，而挤压工艺则用来成形壁厚有变化要求的零件。传统的生产工艺及设备，一般只能在一个工序内完成一种成形工艺，当需要用多个工艺来加工零件时，增加工序意味着增加另外的设备及模具，零件的生产周期随之增加，在增加生产成本的同时大大降低了生产效率。因此，当需要通过引伸与挤压工艺来生产一个合金零件时，传统的工艺设备不能在单一的设备上同时进行正挤压、反挤压、引伸三个工艺，严重阻碍了这一类产品成本的下降与效率的提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形方法，克服现有技术的不足，通过一道工序完成三个工艺的大高径比筒体变薄引伸，解决传统挤压复合成形加工尺寸受限、成本高、效率低的问题。
[0005]为达成上述目的，本专利技术的解决方案为：大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形方法，包含以下步骤：
[0006]步骤一，成形前准备：下料，将棒料加工成圆柱形坯料，并均匀化保温，然后，将大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形模具装配、加热保温、取出，所述大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形模具包括上模组件、反挤压凸模、下模组件、凹模、第一伸缩缸、中模组件、正挤压凸模、第二伸缩缸和顶杆；所述中模组件位于所述上模组件和下模组件之间，所述反挤压凸模固定于上模组件的下部，所述正挤压凸模固定于中模组件的下部，且所述中模组件和正挤压凸模同轴开设贯通孔供反挤压凸模穿过，所述凹模固定于下模组件的上部，所述第一伸缩缸和第二伸缩缸均包括固定端和伸缩端，第一伸缩缸和第二伸缩缸的固定端固定在所述下模组件上，第一伸缩缸的伸缩端连接所述上模组件以带动上模组件和反挤压凸模上下移动，第二伸缩缸的伸缩端连接所述中模组件以带动中模组件和正挤压凸模上下移动，所述凹模设有内型腔，内型腔由上至下依次分为挤压腔、转折腔和引伸腔，所述挤压腔
供坯料放置，引伸腔的直径小于挤压腔的直径，反挤压凸模和引伸腔位于同一轴线上，反挤压凸模半径和引伸腔半径之差为待成形筒体壁厚，引伸腔底部开设出料口，下模组件对应出料口的位置开设出料通道，下模组件上安装所述顶杆，顶杆贯穿在出料通道内，顶杆上部与所述凹模相抵，顶杆上表面在对应引伸腔的下方形成凹槽；所述转折腔收拢过渡连接在挤压腔和引伸腔之间，正挤压凸模直径与挤压腔直径相同，正挤压凸模下表面形状与转折腔形状相配合，圆柱形坯料置入挤压腔内；
[0007]步骤二，反挤压成形：先对坯料进行反挤压工艺，在第一伸缩缸的收缩运动下，上模组件向下运动带动反挤压凸模开始向下运动，在第二伸缩缸的收缩运动下，中模组件向下运动带动正挤压凸模开始向下运动，由于反挤压凸模与正挤压凸模分别由第一伸缩缸和第二伸缩缸分别控制，所以，反挤压凸模和正挤压凸模的运动速度可以是不一样的，首先正挤压凸模先进入挤压腔内，与坯料上表面接触后停止，限制坯料上移；接着，反挤压凸模向下运动，从坯料中间挤压，使坯料中部金属向下流动，当坯料中部金属充满顶杆的凹槽后，因为顶杆限制坯料流动，故坯料开始向上流动，直到坯料上部与正挤压凸模下表面接触，坯料开始横向流动，逐渐填充内型腔，填充完毕，反挤压工艺完成，反挤压凸模停止；
[0008]步骤三，正挤压、引伸复合成形：反挤压工艺完成后，拆除顶杆和下模组件，第一伸缩缸和第二伸缩缸继续启动，带动反挤压凸模和正挤压凸模同时向下运动，正挤压凸模沿着反挤压凸模和挤压腔内壁向下运动，同时，反挤压凸模沿贯通孔内壁向下引伸，实现正挤压与引伸复合成形加工，直到正挤压凸模下表面与转折腔底部内壁接触合并，从而可以将坯料彻底挤到引伸腔及引伸腔以下的出料通道中，而反挤压凸模始终不贯穿坯料，使得坯料底端为闭合结构，逐渐完成筒体底端的最终成形，复合成形工艺完成；
[0009]步骤四，拆除模具，最后得到整体截面呈“U”型的大高径比筒体成形件。
[0010]采用上述方案后，本专利技术的有益效果在于：
[0011]本专利技术能够通过反挤压、正挤压、引伸三个过程对复合材料进行复合，最终得到的成形件均匀性、界面结合力、力学性能优异，本专利技术生产操作方便、成本低、效率高、应用领域广，适合大部分零件的生产，特别是能够生产出大高径比的成形件，如筒体等，解决大高径比零件在传统工艺方面无法生产、生产难的弊端。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的整体结构示意图(放置坯料)；
[0013]图2是本专利技术反挤压成形的结构示意图；
[0014]图3是本专利技术拆除顶杆及下模组件的结构示意图；
[0015]图4是本专利技术正挤压、引伸复合成形过程的结构示意图；
[0016]图5是本专利技术正挤压、引伸复合成形完成的结构示意图；
[0017]图6是本专利技术反挤压凸模的结构示意图；
[0018]图7是本专利技术正挤压凸模的结构示意图；
[0019]图8是本专利技术凹模的结构示意图；
[0020]图9是本专利技术顶杆的结构示意图；
[0021]图10是本专利技术最终得到的筒体成形件的结构示意图。
[0022]标号说明：
[0023]上模组件1、上模座11、缓冲板12、反挤压凸模固定板13、上模螺栓14、反挤压凸模15、下模组件2、下模座21、出料通道211、顶杆安装座22、“倒T型”槽221、下模螺栓23、凹模24、内型腔241、挤压腔2411、转折腔2412、引伸腔2413、出料口2414、第一伸缩缸3、中模组件4、中模座41、正挤压凸模固定板42、中模螺栓43、正挤压凸模44、贯通孔441、第二伸缩缸5、顶杆6、凹槽61、坯料7。
具体实施方式
[0024]以下结合附图1至图10及具体实施例对本专利技术做详细的说明。
[0025]本专利技术涉及一种大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形模具，如图1所示，大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形方法，包括上模组件1、反挤压凸模15、下模组件2、凹模24、第一伸缩缸3、中模组件4、正挤压凸模44、第二伸缩缸5和顶杆6；所述中模组件4位于所述上模组件1和下模组件2之间，所述反挤压凸模15固定于上模组件1的下部，所述正挤压凸模44固定于中模组件4的下部，结合图7、图8，且所述中模组件4和正挤压凸模44同轴开设贯通孔441本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤一，成形前准备：下料，将棒料加工成圆柱形坯料，并均匀化保温，然后，将大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形模具装配、加热保温、取出，所述大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形模具包括上模组件、反挤压凸模、下模组件、凹模、第一伸缩缸、中模组件、正挤压凸模、第二伸缩缸和顶杆；所述中模组件位于所述上模组件和下模组件之间，所述反挤压凸模固定于上模组件的下部，所述正挤压凸模固定于中模组件的下部，且所述中模组件和正挤压凸模同轴开设贯通孔供反挤压凸模穿过，所述凹模固定于下模组件的上部，所述第一伸缩缸和第二伸缩缸均包括固定端和伸缩端，第一伸缩缸和第二伸缩缸的固定端固定在所述下模组件上，第一伸缩缸的伸缩端连接所述上模组件以带动上模组件和反挤压凸模上下移动，第二伸缩缸的伸缩端连接所述中模组件以带动中模组件和正挤压凸模上下移动，所述凹模设有内型腔，内型腔由上至下依次分为挤压腔、转折腔和引伸腔，所述挤压腔供坯料放置，引伸腔的直径小于挤压腔的直径，反挤压凸模和引伸腔位于同一轴线上，反挤压凸模半径和引伸腔半径之差为待成形筒体壁厚，引伸腔底部开设出料口，下模组件对应出料口的位置开设出料通道，下模组件上安装所述顶杆，顶杆贯穿在出料通道内，顶杆上部与所述凹模相抵，顶杆上表面在对应引伸腔的下方形成凹槽；所述转折腔收拢过渡连接在挤压腔和引伸腔之间，正挤压凸模直径与挤压腔直径相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治民，徐文龙，于建民，李国俊，王强，郝红元，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：