一种大型异向异型箱体毛坯多约束分步挤压成形方法技术

本发明专利技术公开一种大型异向异型箱体毛坯多约束分步挤压成形方法，包括镦粗成形、准备第一套模具、第一道工序成形、准备第二套模具、第二套工序成形五个步骤，在第一道工序成形中，大砧板两次下压坯料，在第二次下压时，取下第一凹模左前部的镶块，坯料向内腔的左前方移动形成凸起；在第二道工序成形中，先通过长条形下压坯料，使多余的坯料向拱形腔流动，再通过长条形凸模和拱形凸模同时下压成形最终带有水平凸台的箱体。本发明专利技术设计巧妙，通过两套模具改变坯料的受力位置，将二维挤压转变为三维挤压，合理施加压力，有效降低成形载荷，用较少的步骤、较小的压力，制成满足服役条件的产品，提高材料的利用率及生产效率。提高材料的利用率及生产效率。提高材料的利用率及生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大型异向异型箱体毛坯多约束分步挤压成形方法


[0001]本专利技术属于金属材料塑性加工及成形
，尤其是指一种大型异向异型箱体毛坯多约束分步挤压成形方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展和战争形态的变化，武器装备朝着大型化、轻量化方向发展，具有轻量化、一体化、复杂化的异形箱体逐渐成为特种装备、大型复杂构件的首选。制造大型复杂异型箱体的常见方法为铸造成形、多向压力机挤压成形或直接机械加工成形，传统铸造工艺易产生组织不致密、缩孔和气泡的缺陷，在生成过程中会产生极大的材料浪费，材料利用率低；而异向异型的箱体如需一次成形需使用多向压力机，但箱体尺寸较大，对设备的要求较高；单纯的机械加工生产效率低下，力学性能难得到保证；特别是带有异向凸台的异型箱体，该异型箱体类构件的凸台的成形方向与箱体整体的成形方向不在一个平面，因此，该异型箱体类构件成形的难点在于如何通过合理设计锻件的形状及凹模的结构将多余的坯料流向所需要的部分。现有的成形方法的不足之处都难以满足服役条件的该类大型异型箱体构件。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种大型异向异型箱体毛坯多约束分步挤压成形方法，有效克服现有传统箱体结构加工制造所带来的问题，利用金属流动规律，成形复杂凸台部分，提高成形箱体的综合力学性能，有效降低成形载荷，提高材料的利用率及生产效率。
[0004]为达成上述目的，本专利技术的解决方案为：一种大型异向异型箱体毛坯多约束分步挤压成形方法，包括两道分布式挤压工序，涉及两套模具，具体步骤如下：S1镦粗成形：将棒料通过镦粗工艺成形为坯料；S2准备第一套模具：预热第一套模具，所述第一套模具包括上模具组件和下模具组件；所述上模具组件包括上模板、凸模、大砧板、小砧板和手柄；所述上模板与压力机的上部分结构连接，所述凸模固定在上模板的下端，所述大砧板和小砧板安装在凸模下方，所述手柄与大砧板连接；所述下模具组件包括第一凹模、内应力圈、外应力圈、下模板、顶板和顶杆；所述下模板与压力机的下部分连接，所述内应力圈固定在下模板上，所述第一凹模和顶板安装在内应力圈内部；所述第一凹模安装在顶板上，所述第一凹模由多个镶块拼成，多个镶块在凸模的下方围成供坯料置入的内腔；所述大砧板的长度与内腔右部和中部的宽度相同，通过手柄使大砧板在内腔的右部和中部上方移动，使得大砧板的下端伸入内腔的右部或中部挤压坯料；所述小砧板的尺寸与内腔左后部相同，使得小砧板的下端伸入内腔的左后部挤压坯料；所述内腔底部中间开有顶出孔，尺寸与顶杆相配合，所述外应力圈过盈配合套置在内应力圈的外部；S3第一道工序成形：将预热好的坯料放进内腔中，在凸模的下方安装大砧板，大砧板依次进行两次下压，包括：
第一次下压：将大砧板安装在内腔的右部上方，压力机下降带动凸模向下运动使大砧板下压内腔的右部，待坯料完全充满内腔的右部后停止挤压；第二次下压：将第一凹模左前部的镶块取下，利用手柄移动大砧板到内腔的中部上方，大砧板下压内腔的中部，使多余的坯料向内腔的左前方移动形成凸起，并使内腔中部的坯料高度与右部的坯料高度平齐；大砧板的第二次下压完成后，取下大砧板，将小砧板安装内腔的左后部上方，压力机带动凸模下降使小砧板下压内腔的左后部，使内腔左后部的坯料的高度与中部和右部的坯料高度平齐，将坯料挤压成形；挤压完成后，压力机带动凸模上升脱离成形的坯料，取下小砧板，顶杆上升将成形的坯料、第一凹模和顶板顶出，取下成形的坯料；S4准备第二套模具：预热第二套模具，所述第二套模具包括上模板、长条形凸模、拱形凸模、第二凹模、上应力圈、下应力圈；所述上模板与压力机的上部分连接，所述长条形凸模和拱形凸模安装在下模板的下端；所述第二凹模内设有供第一道工序成形的坯料翻转90
°
后置入的容纳腔，所述长条形凸模与容纳腔上部的尺寸相同，使得长条形凸模的下端伸入容纳腔内挤压坯料；所述容纳腔的顶部向前凸设有一拱形腔，拱形凸模的尺寸与拱形腔相同，拱形凸模的下端伸入拱形腔内挤压坯料；所述上应力圈套置在第二凹模的上部，所述下应力圈套置在第二凹模的下部；S5第二道工序成形：将第一道工序成形的坯料进行预热，将预热后的坯料翻转90
°
后凸起朝上置入容纳腔内，将长条形凸模安装在上模板下端，压力机下降带动长条形凸模下压坯料的顶部，将多余的坯料压向拱形腔内；后将拱形凸模安装在上模板下端，压力机带动长条形凸模和拱形凸模再次下压，待坯料完全充满第二凹模后得到顶部带有水平凸台的成形箱体，停止挤压；压力机带动长条形凸模和拱形凸模上升脱离成形的箱体，拆下支撑块、上应力圈、下应力圈，再拆开第二凹模，取出成形的箱体。
[0005]进一步，在步骤S2和S3中，所述手柄设置在大砧板长度方向的一端并在大砧板挤压坯料时，始终位于第一凹模、内应力圈和外应力圈的上方。
[0006]进一步，在步骤S2和步骤S3中的第一凹模由五块镶块组成，包括前、后、右部各设有的一个镶块，以及左部前后并列设置的两个镶块，五块镶块围成供坯料置入的横向的T字形内腔，T字形内腔的左前部向左延伸形成一弧形腔，所述弧形腔被左前部的镶块填充。
[0007]进一步，在步骤S3中，将左前部的镶块取走后，使T字形内腔的左前部的弧形腔露出，大砧板下压内腔的中部使坯料向弧形腔内流动形成凸起，从而使小砧板下压完成后，成形坯料的左前部带有水平向左以及竖直向上凸的凸起。
[0008]进一步，在步骤S4和S5中，所述第二凹模为多个侧板和一个底板组成的拼装凹模，当箱体成形后，将侧板拆卸后取出成形的箱体。
[0009]进一步，在步骤S4和S5中，所述第二套模具还包括固定垫板，所述长条形凸模和拱形凸模通过固定垫板快速安装在下模板的下端，所述固定垫板固定在下模板的下端，所述固定垫板的下端开设有滑槽，所述长条形凸模和拱形凸模的顶部设有与滑槽配合的导轨，所述导轨与滑槽卡接使长条形凸模和拱形凸模与固定垫板固定。
[0010]进一步，在步骤S4和S5中，所述第二套模具还包括支撑块，所述支撑块安装在拱形腔的下部以在挤压坯料时支撑第二凹模。
[0011]采用上述方案后，本专利技术的增益效果在于：
本专利技术采用分布挤压方式成形，相较于传统的一次挤压成形方式，多次多步挤压可以有效降低成形载荷；本专利技术还充分利用金属的流动性，在步骤S3的大砧板第二次挤压工序中，通过改变镶块的数量，使坯料向阻力最小的方向移动，即向左前方流动，形成凸起；在步骤S5中，先通过长条形凸模下压坯料，使多余的坯料向拱形腔流动，再通过长条形凸模和拱形凸模同时下压形成带有水平凸台的异型箱体；与传统成形方式相比，本专利技术采用两套模具，通过两道挤压工序，充分利用金属的流动规律，从两个平面方向分布式挤压坯料，成形最终带有凸台的异型箱体，提高了材料的利用率及生产效率。本专利技术设计巧妙，通过改变坯料的受力位置，将二维挤压转变为三维挤压，合理施加压力，有效降低成形载荷，用较少的步骤、较小的压力，制成满足服役条件的产品。
[0012]此外，本专利技术采用大小不同的砧板以及形状不同的长条形凸模和拱形凸模分布式挤压坯料，可改变坯料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型异向异型箱体毛坯多约束分步挤压成形方法，其特征在于：包括两道分布式挤压工序，涉及两套模具，具体步骤如下：S1镦粗成形：将棒料通过镦粗工艺成形为坯料；S2准备第一套模具：预热第一套模具，所述第一套模具包括上模具组件和下模具组件；所述上模具组件包括上模板、凸模、大砧板、小砧板和手柄；所述上模板与压力机的上部分结构连接，所述凸模固定在上模板的下端，所述大砧板和小砧板安装在凸模下方，所述手柄与大砧板连接；所述下模具组件包括第一凹模、内应力圈、外应力圈、下模板、顶板和顶杆；所述下模板与压力机的下部分连接，所述内应力圈固定在下模板上，所述第一凹模和顶板安装在内应力圈内部；所述第一凹模安装在顶板上，所述第一凹模由多个镶块拼成，多个镶块在凸模的下方围成供坯料置入的内腔；所述大砧板的长度与内腔右部和中部的宽度相同，通过手柄使大砧板在内腔的右部和中部上方移动，使得大砧板的下端伸入内腔的右部或中部挤压坯料；所述小砧板的尺寸与内腔左后部相同，使得小砧板的下端伸入内腔的左后部挤压坯料；所述内腔底部中间开有顶出孔，尺寸与顶杆相配合，所述外应力圈过盈配合套置在内应力圈的外部；S3第一道工序成形：将预热好的坯料放进内腔中，在凸模的下方安装大砧板，大砧板依次进行两次下压，包括：第一次下压：将大砧板安装在内腔的右部上方，压力机下降带动凸模向下运动使大砧板下压内腔的右部，待坯料完全充满内腔的右部后停止挤压；第二次下压：将第一凹模左前部的镶块取下，利用手柄移动大砧板到内腔的中部上方，大砧板下压内腔的中部，使多余的坯料向内腔的左前方移动形成凸起，并使内腔中部的坯料高度与右部的坯料高度平齐；大砧板的第二次下压完成后，取下大砧板，将小砧板安装内腔的左后部上方，压力机带动凸模下降使小砧板下压内腔的左后部，使内腔左后部的坯料的高度与中部和右部的坯料高度平齐，将坯料挤压成形；挤压完成后，压力机带动凸模上升脱离成形的坯料，取下小砧板，顶杆上升将成形的坯料、第一凹模和顶板顶出，取下成形的坯料；S4准备第二套模具：预热第二套模具，所述第二套模具包括上模板、长条形凸模、拱形凸模、第二凹模、上应力圈、下应力圈；所述上模板与压力机的上部分连接，所述长条形凸模和拱形凸模安装在下模板的下端；所述第二凹模内设有供第一道工序成形的坯料翻转90
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后置入的容纳腔，所述长条形凸模与容纳腔上部的尺寸相同，使得长条形凸模的下端伸入容纳腔内挤压坯料；所述容纳腔的顶部向前凸设有一拱形腔，拱形凸模的尺寸与拱形腔相同，拱形凸模的下...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐健，张治民，吴昂，赵远宁，李国俊，张慧芳，赵毅慧，冯卫卫，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：