一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形方法技术

本发明专利技术公开一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形方法，首先装配并校正模具，然后将坯料放入“U”形内型腔中加热到成形温度并保温，接着带定径带柱形凸模挤压坯料中部，坯料两边逐渐从下部向上部流动产生反挤压运动，待柱形凸模下降到预定深度即止使坯料底部和壁部具有壁厚，此时预成形的坯料截面呈“U”形，卸料，再接着将柱形凸模更换为锥形凸模、将“U”形凹模更换成锥形凹模，校正，再将“U”形坯料放入锥形内型腔中部，锥形凸模向下运动，坯料上部发生扩口变形，坯料的下部发生缩口拉深，待锥形凸模下降到预定深度即止，此时终成形的坯料截面呈锥形，最后卸料。本案有效减小成形载荷，减少摩擦，使锥形壳体的成形更加省力方便。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形方法
本专利技术涉及金属塑性加工工艺及成形
，尤其涉及一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形方法。
技术介绍
在传统的塑性成形工艺中，对于薄壁锥形件的成型方法主要是拉深成形、挤压成形和旋压成形。拉深成形一般用于薄壁零件，使用此方法操作简单，材料利用率高，缺点是材料的强度和塑性要求高，容易产生失稳，不容易控制零件的壁厚；挤压成形主要采用反挤压工艺，金属在挤压时处于强烈的三向压应力状态，可以充分发挥其塑性，获得大的变形量，缺点是对设备载荷要求高，且容易产生壁厚差；旋压成形也是薄壁零件的一种加工方法，其优点是模具研制周期短、费用低，旋压力小，可在一次装夹中完成成形、切边等工序，缺点是难以实现大批量生产，设备成本过高。在大尺寸薄壁锥形件挤压成形过程中，通常的加工工艺是通过使用合适的凸模和凹模对坯料进行挤压完成大尺寸薄壁锥形壳体的一次成型。该技术利用反挤压的方法实现对坯料的成形，可以减少成形工序，实现一次挤压成形。其挤压成形过程如图1所示：将坯料放入凹模中加热到一定温度并保温一段时间，然后使用凸模对坯料进行挤压，挤压结束后将凸模移出然后取出壳体即完成了锥形壳体的成型过程。虽然此方法看起来简单，但使用此方法仍然有很多的不足：(1)对挤压设备要求较高，吨位大。成形过程中由于坯料始终与模具接触，在挤压过程中产生很大的摩擦力，这种恶劣的摩擦条件会阻碍金属的流动，使成形载荷显著增加，能耗和成本增加。(2)模具易磨损，易损坏。成形过程中坯料与模具产生极大摩擦力并产生很大的热量，对模具磨损严重，而且由于凸模本身的高径比较大，所以在挤压过程中容易发生折断的现象。(3)零件尺寸精度差。对于锥形件的成形，一次成形的零件尺寸精度较差，难以实现精密仪器或零件的成形。(4)模具难以脱模。在表面形状复杂的挤压件成形时，由于挤压时荷载大且挤压件壁厚较薄所以挤压件与模具接触紧密，挤压件容易与模具粘连，难以脱模。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形方法，克服上述现有技术的缺陷，有效减小成形载荷，减少摩擦，使锥形壳体的成形更加省力方便。为达成上述目的，本专利技术的解决方案为：一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形方法，包括如下步骤：S1：校正模具：开始对一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形的成套模具进行装配，所述一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形的成套模具包括安装在压力机上工作台的上模板组件、可换装在上模板组件上的两个凸模、安装在压力机下工作台的下模板组件、可换装在下模板组件上的两个凹模以及连接压力机顶出缸的顶杆，所述两个凸模包括带定径带柱形凸模和可换装的锥形凸模，所述两个凹模包括与带定径带柱形凸模成套使用的“U”形凹模和与锥形凸模成套使用的锥形凹模，所述带定径带柱形凸模下部设置有直径大于上部直径的定径带，所述带定径带柱形凸模除定径带部分外的其余直径相同，所述锥形内型腔的上部直径大于带定径带柱形凸模的上部直径，且锥形内型腔的下部直径小于带定径带柱形凸模的下部直径，所述“U”形凹模设有“U”形内型腔，“U”形内型腔供带定径带柱形凸模置入，“U”形内型腔与带定径带柱形凸模之间留有预成形间隙，所述锥形凹模设有锥形内型腔，锥形内型腔的上部直径大于“U”形内型腔的上部直径，锥形内型腔的下部直径小于“U”形内型腔的下部直径，锥形内型腔供锥形凸模置入，锥形内型腔与锥形凸模之间留有终成形间隙，对应“U”形内型腔下部位置和锥形内型腔下部位置的下模板组件开设连通的顶出孔，供顶杆放置，该模具首先装配带定径带柱形凸模和“U”形凹模，调整带定径带柱形凸模的位置使得带定径带柱形凸模与“U”形凹模位于同一轴线上；S2：放料：校正模具后将柱状坯料放入“U”形内型腔中加热到成形温度并保温；S3：预成形挤压：随着带定径带柱形凸模向下运动，带定径带柱形凸模逐渐挤压坯料中部，由于带定径带柱形凸模和“U”形内型腔之间留有预成形间隙，故坯料两边逐渐从下部向上部流动产生反挤压运动，待带定径带柱形凸模下降到预定深度即止使坯料底部具有壁厚，此时预成形的坯料截面呈“U”形，坯料预成形挤压完成；S4：“U”形坯料卸料：预成形过程结束后，将带定径带柱形凸模升起，用顶杆顶出坯料；S5：更换并校正模具：将带定径带柱形凸模更换为锥形凸模、将“U”形凹模更换成锥形凹模，即完成了模具的更换，校正锥形凸模和锥形凹模，确保锥形凸模和锥形凹模位于同一轴线上；S6：放料：将预成形挤压制好的“U”形坯料放入锥形凹模中，保证“U”形坯料放置在锥形内型腔中部；S7：终成形挤压：锥形凸模在压力机上工作台控制下逐渐向下运动，锥形凸模伸入“U”形坯料并带动坯料向下运动，由于锥形凸模和锥形内型腔之间留有终成形间隙，故坯料两边沿终成形间隙流动产生拉伸运动，锥形凸模接触“U”形坯料上部发生扩口变形，此时会出现拉伸失稳，锥形凸模运行到“U”形坯料的下部时发生“U”形坯料下部缩口拉深，将原先的平直的“U”形坯料拉深成锥形，随着锥形凸模的运行拉伸失稳逐渐消失，待锥形凸模下降到预定深度即止使坯料底部具有壁厚，此时终成形的坯料截面呈锥形，坯料终成形挤压完成；S8：锥形壳体卸料：待终成形过程结束后，将锥形凸模升起，用顶杆将锥形壳体顶出锥形凹模，随后取出成形的锥形壳体即完成卸料过程。采用上述方案后，本专利技术的增益效果在于：(1)与传统的一次挤压成形工艺相比，省力成形工艺可以大大减小成形工艺的载荷、摩擦力，显著减少了能耗，避免了大尺寸薄壁锥形壳体成形对设备吨位的苛刻要求；(2)因本专利技术的降载省力优势，模具寿命大幅提高；(3)因本专利技术的降载省力优势，避免了因偏载导致凸模形变，即保证了成形过程中凸模尺寸精度，进而保证了由凸模尺寸精度所决定的锥形件尺寸精度，提高了产品合格率；(4)因设备吨位小、模具寿命长、产品合格率高，降低了生产成本。附图说明图1是传统模具的挤压示意图；图2是本专利技术一实施例安装带定径带柱形凸模、“U”形凹模的模具结构示意图；图3是本专利技术一实施例预挤压变形前放料的模具工作状态示意图；图4是本专利技术一实施例预挤压变形过程中的模具工作状态示意图；图5是本专利技术一实施例预挤压结束的模具工作状态示意图；图6是本专利技术一实施例预挤压结束后卸料的模具工作状态示意图；图7是本专利技术一实施例换装锥形凸模、锥形凹模的模具结构示意图；图8是本专利技术一实施例终挤压变形前放料的模具工作状态示意图；图9是本专利技术一实施例终挤压变形过程中的模具工作状态示意图；图10是本专利技术一实施例终挤压变形完成的模具工作状态示意图；图11是本专利技术一实施例终挤压结束的模具工作状态示意图；图12是本专利技术一实施例终挤压结束后卸料的模具工作状态示意图；图13是本专利技术一实施例“U”形坯料挤压成锥形壳体的示意图；图14是本专利技术一实施例模具的俯视图。附图标号：上模板组件1、上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1：校正模具：开始对一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形的成套模具进行装配，所述一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形的成套模具包括安装在压力机上工作台的上模板组件、可换装在上模板组件上的两个凸模、安装在压力机下工作台的下模板组件、可换装在下模板组件上的两个凹模以及连接压力机顶出缸的顶杆，所述两个凸模包括带定径带柱形凸模和可换装的锥形凸模，所述两个凹模包括与带定径带柱形凸模成套使用的“U”形凹模和与锥形凸模成套使用的锥形凹模，所述带定径带柱形凸模下部设置有直径大于上部直径的定径带，所述带定径带柱形凸模除定径带部分外的其余直径相同，所述锥形内型腔的上部直径大于带定径带柱形凸模的上部直径，且锥形内型腔的下部直径小于带定径带柱形凸模的下部直径，所述“U”形凹模设有“U”形内型腔，“U”形内型腔供带定径带柱形凸模置入，“U”形内型腔与带定径带柱形凸模之间留有预成形间隙，所述锥形凹模设有锥形内型腔，锥形内型腔的上部直径大于“U”形内型腔的上部直径，锥形内型腔的下部直径小于“U”形内型腔的下部直径，锥形内型腔供锥形凸模置入，锥形内型腔与锥形凸模之间留有终成形间隙，对应“U”形内型腔下部位置和锥形内型腔下部位置的下模板组件开设连通的顶出孔，供顶杆放置，该模具首先装配带定径带柱形凸模和“U”形凹模，调整带定径带柱形凸模的位置使得带定径带柱形凸模与“U”形凹模位于同一轴线上；/nS2：放料：校正模具后将柱状坯料放入“U”形内型腔中加热到成形温度并保温；/nS3：预成形挤压：随着带定径带柱形凸模向下运动，带定径带柱形凸模逐渐挤压坯料中部，由于带定径带柱形凸模和“U”形内型腔之间留有预成形间隙，故坯料两边逐渐从下部向上部流动产生反挤压运动，待带定径带柱形凸模下降到预定深度即止使坯料底部和壁部具有预指定壁厚，此时预成形的坯料截面呈“U”形，坯料预成形挤压完成；/nS4：“U”形坯料卸料：预成形过程结束后，将带定径带柱形凸模升起，用顶杆顶出坯料；/nS5：更换并校正模具：将带定径带柱形凸模更换为锥形凸模、将“U”形凹模更换成锥形凹模，即完成了模具的更换，校正锥形凸模和锥形凹模，确保锥形凸模和锥形凹模位于同一轴线上；/nS6：放料：将预成形挤压制好的“U”形坯料放入锥形凹模中，保证“U”形坯料放置在锥形内型腔中部；/nS7：终成形挤压：锥形凸模在压力机上工作台控制下逐渐向下运动，锥形凸模伸入“U”形坯料并带动坯料向下运动，由于锥形凸模和锥形内型腔之间留有终成形间隙，故坯料两边沿终成形间隙流动产生拉伸运动，锥形凸模接触“U”形坯料上部发生扩口变形，此时会出现拉伸失稳，锥形凸模运行到“U”形坯料的下部时发生“U”形坯料下部拉深缩口，将原先的平直的“U”形坯料拉深成锥形，随着锥形凸模的运行拉伸失稳逐渐消失，待锥形凸模下降到预定深度即止使坯料底部具有壁厚，此时终成形的坯料截面呈锥形，坯料终成形挤压完成；/nS8：锥形壳体卸料：待终成形过程结束后，将锥形凸模升起，用顶杆将锥形壳体顶出锥形凹模，随后取出成形的锥形壳体即完成卸料过程。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：校正模具：开始对一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形的成套模具进行装配，所述一种适用于大尺寸薄壁锥形壳体省力成形的成套模具包括安装在压力机上工作台的上模板组件、可换装在上模板组件上的两个凸模、安装在压力机下工作台的下模板组件、可换装在下模板组件上的两个凹模以及连接压力机顶出缸的顶杆，所述两个凸模包括带定径带柱形凸模和可换装的锥形凸模，所述两个凹模包括与带定径带柱形凸模成套使用的“U”形凹模和与锥形凸模成套使用的锥形凹模，所述带定径带柱形凸模下部设置有直径大于上部直径的定径带，所述带定径带柱形凸模除定径带部分外的其余直径相同，所述锥形内型腔的上部直径大于带定径带柱形凸模的上部直径，且锥形内型腔的下部直径小于带定径带柱形凸模的下部直径，所述“U”形凹模设有“U”形内型腔，“U”形内型腔供带定径带柱形凸模置入，“U”形内型腔与带定径带柱形凸模之间留有预成形间隙，所述锥形凹模设有锥形内型腔，锥形内型腔的上部直径大于“U”形内型腔的上部直径，锥形内型腔的下部直径小于“U”形内型腔的下部直径，锥形内型腔供锥形凸模置入，锥形内型腔与锥形凸模之间留有终成形间隙，对应“U”形内型腔下部位置和锥形内型腔下部位置的下模板组件开设连通的顶出孔，供顶杆放置，该模具首先装配带定径带柱形凸模和“U”形凹模，调整带定径带柱形凸模的位置使得带定径带柱形凸模与“U”形凹模位于同一轴线上；
S2：放料：校正模具后将柱状坯料放入“U”形内型腔中加热到...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟模，贾晶晶，王强，张治民，雷根兴，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14