一种深盲孔大底厚壳体构件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种深盲孔大底厚壳体构件及其制备方法，其上部结构具有直径为D1的第一节段、直径为D2的第二节段，下部结构具有直径为D3的第三节段和直径为D4的尖端，D1=D2+(5~20)mm，D2=D3*(1.2~2)mm，D3=D4*(1.1~3)mm；制备方法步骤包括：采用开放内型挤压成形模具成型出盲孔的上部结构和实心下部结构，得中成型件；采用二次挤压工艺将所得中成型件的第一节段挤压至设计长度，得终成型件，并切去终成型件端部余量。采用本发明专利技术方案制得的深盲孔大底厚壳体构件，其延伸率≥12%、表层硬度达HRC53

【技术实现步骤摘要】
一种深盲孔大底厚壳体构件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及深盲孔壳体构件
，具体涉及一种深盲孔大底厚壳体构件及其制备方法。

技术介绍

[0002]深盲孔大底厚壳体构件，是指盲孔深度不小于1000mm、底厚不小于300mm的壳体构件，这类构件通常用作军事领域的飞行器件壳体。一般而言，对于外径200mm以上的超高强钢深盲孔大底厚壳体构件，其底部的表层硬度要求控制在HRC50以上，其底部的芯部硬度要求控制在HRC45以上。
[0003]目前，深盲孔大底厚壳体构件的传统制造方法之一是采用管材+头部焊接的制造方式，但其焊接区强度仅为本体强度的90%左右，只能通过加强设计才能满足使用要求，且对焊接操作人员的技术要求较高；另一种方法是采用大直径实心棒材直接加工，但存在单件成品原材料浪费量居高不下的问题，特别是需要将端部余量留足200
‑
300mm，成型结束后再切去大量的余料。
[0004]此外，一些企业采用热冲压技术进行成型，采用该技术能够使得成品的表层硬度达到HRC50
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HRC53、芯部硬度达到HRC45
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HRC47、延伸率约5%，芯部区域的变形量仅约15
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20%，基本符合使用要求。但是，该技术依然存在一些待优化的地方，包括深盲孔大底厚壳体构件的延伸率有待进一步提升，表层硬度与芯部硬度的均匀性有待进一步优化，芯部区域的变形量有待进一步提升，加工效率也有待进一步提升。
[0005]更关键地是，受限于深盲孔大底厚壳体构件的结构特征，采用传统的热冲压技术很难将深盲孔大底厚壳体构件的芯部硬度控制在HRC50以上。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种深盲孔大底厚壳体构件及其制备方法，旨在从深盲孔大底厚壳体构件的结构特征和制备方法两方面来改进
技术介绍
中提出的至少一项技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下所述技术方案。
[0008]一种深盲孔大底厚壳体构件，包括带有盲孔的上部结构和实心下部结构，上部结构具有直径为D1的第一节段、直径为D2的第二节段，下部结构具有直径为D3的第三节段和直径为D4的尖端，第一节段与第二节段通过第一锥体结构连接，第二节段与第三节段通过第二锥体连接，第三节段与尖端之间具有第三锥体；其中，D1=D2+(5~20)mm，D2= D3*(1.2~2) mm，D3=D4*(1.1~3) mm，盲孔直径d=（0.5~0.75）*D2，底部的厚度T=(1~5)*D3。
[0009]作为优选方案，各个锥体的锥面与盲孔轴线的夹角为15
°
~60
°
。
[0010]作为更优选方案，壳体总长为1500~1800mm，第二节段的直径D2为265~380mm，第三节段和第三锥体的总长H1为200mm，第二节段、第二锥体、第三节段和第三锥体的总长H3为500mm，各个锥体的锥面与盲孔轴线的夹角为15
°
~30
°
[0011]本专利技术中，一种前述深盲孔大底厚壳体构件的制备方法，步骤包括：
步骤1，采用开放内型挤压成形模具成型出盲孔的上部结构和实心下部结构，得中成型件（即制备过程中的成型件，又称之为中间成型件）；步骤2，采用二次挤压工艺将所得中成型件的第一节段挤压至设计长度，得终成型件，并切去终成型件端部余量。
[0012]进一步地：所述的开放内型挤压成形模具包括凹模，用于配合凹模型腔的压型冲头，在凹模上且位于凹模型腔下部设置有可横向移动的内凹模，内凹模上设置有顶料杆，由凹模型腔和内凹模的型腔共同构成形状可变的工件型腔；凹模型腔的上部区域具有锥形台，锥形台上部直径大于锥形台下部直径；其中，内凹模上具有竖向布置的第一腔室和第二腔室，第一腔室、第二腔室均能够与凹模型腔衔接；当第一腔室与凹模型腔衔接时，由凹模型腔的上部区域和第一腔室共同构成工件型腔一；当第二腔室与凹模型腔衔接时，由凹模型腔的上部区域、凹模型腔的下部区域和第二腔室共同构工件型腔二；在凹模顶部设置有两组压块，每组压块下端铰接连接夹料板，两个夹料板转动连接在凹模顶部的安装件上，在凹模顶部且位于夹料板下方设置有支撑件；在凹模型腔的下部区域靠近底部位置设置有锥形限位块，锥形限位块上轴向设置有能够供顶料杆穿过的孔；向上拉动压块时，夹料板顺时针转动，且夹料板转动至水平状态时为顺时针转动的极限位置，处于水平状态时的两个夹料板之间的间距小于凹模型腔的内径；向下移动压块时，夹料板逆时针转动；内凹模连接液压推动机构、顶压机构或丝杠传动机构，液压推动机构、顶压机构或丝杠传动机构用于将内凹模横向推动至目标位置；步骤1具体包括：步骤11，调整内凹模位置并固定，使第一腔室与凹模型腔衔接；步骤12，向上拉动压块至合适位置后固定，使两个夹料板之间的间距大于坯料的外径；步骤13，从凹模型腔顶部送入坯料，控制压型冲头下移，直到坯料在压型冲头的作用下充满工件型腔一，此时得到预成型件；步骤14，控制压型冲头回程；控制顶料杆上移，直到预成型件顶部的凸沿位于夹料板上方；步骤15，控制压块上移，直到夹料板逆时针转动至水平状态，再控制顶料杆复位，此时，预成型件顶部的凸沿悬挂在夹料板上；步骤16，再次调整内凹模位置并固定，使第二腔室与凹模型腔衔接；步骤17，再次执行步骤12，使预成型件下落至凹模型腔内；步骤18，控制挤压冲头下移，直到坯料在挤压冲头的作用下充满工件型腔二，此时得到中成型件。
[0013]作为更优选方案，步骤1中，压型冲头下移过程中的速度控制为10
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15mm/s，挤压冲头下移过程中的速度控制为20
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30mm/s；步骤2具体为：控制控制挤压冲头以5mm/s的速度缓慢下移，直到将所得中成型件的第一节段挤压至设计长度，得终成型件；然后控制顶料杆上移并取出终成型件，最后切去终成型件端部的余量。
[0014]有益效果：采用本专利技术方案制得的深盲孔大底厚壳体构件，其延伸率≥12%、表层硬度达HRC53
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HRC57、芯部硬度达HRC52
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HRC55、芯部区域的变形量≥20%；采用本专利技术的方案，加工效率高，能够顺利、快速地制备出深盲孔大底厚壳体构件，且能够显著降低成型
所需坯料的端部余量。
附图说明
[0015]图1是实施例中深盲孔大底厚壳体构件结构示意图；图2是实施例的步骤13中坯料充满工件型腔一时的示意图；图3是实施例的步骤14中顶料杆上移过程中的示意图；图4是实施例的步骤15中预成型件顶部的凸沿悬挂在夹料板上时的示意图；图5是实施例的步骤17中预成型件下落至凹模型腔内时的示意图；图6是实施例的步骤18中采用挤压冲头进行挤压时的示意图；图7是实施例中制得的深盲孔大底厚壳体构件示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的原理及其核心思想，并非对本专利技术保护范围的限定。应当指出，对于本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深盲孔大底厚壳体构件，包括带有盲孔（21）的上部结构和实心下部结构，其特征在于：上部结构具有直径为D1的第一节段（22）、直径为D2的第二节段（23），下部结构具有直径为D3的第三节段（24）和直径为D4的尖端，第一节段（22）与第二节段（23）通过第一锥体结构（25）连接，第二节段（23）与第三节段（24）通过第二锥体（26）连接，第三节段（24）与尖端之间具有第三锥体（27）；其中，D1=D2+(5~20)mm，D2= D3*(1.2~2) mm，D3=D4*(1.1~3) mm，盲孔（21）直径d=（0.5~0.75）*D2，底部的厚度T=(1~5)*D3。2.根据权利要求1所述的深盲孔大底厚壳体构件，其特征在于：各个锥体的锥面与盲孔（21）轴线的夹角为15
°
~60
°
。3.根据权利要求1所述的深盲孔大底厚壳体构件，其特征在于：壳体总长为1500~1800mm，第二节段（23）的直径D2为265~380mm，第三节段（24）和第三锥体（27）的总长H1为200mm，第二节段（23）、第二锥体（26）、第三节段（24）和第三锥体（27）的总长H3为500mm，各个锥体的锥面与盲孔（21）轴线的夹角为15
°
~30
°
。4.一种如权利要求1、2或3所述深盲孔大底厚壳体构件的制备方法，其特征在于步骤包括：步骤1，采用开放内型挤压成形模具成型出盲孔（21）的上部结构和实心下部结构，得中成型件；步骤2，采用二次挤压工艺将所得中成型件的第一节段（22）挤压至设计长度，得终成型件，并切去终成型件端部余量。5.一种如权利要求4所述深盲孔大底厚壳体构件的制备方法，其特征在于：所述的开放内型挤压成形模具包括凹模（5），用于配合凹模型腔（10）的压型冲头（2），在凹模（5）上且位于凹模型腔（10）下部设置有可横向移动的内凹模（7），内凹模（7）上设置有顶料杆（8），由凹模型腔（10）和内凹模（7）的型腔共同构成形状可变的工件型腔；凹模型腔（10）的上部区域具有锥形台（15），锥形台（15）上部直径大于锥形台（15）下部直径；其中，内凹模（7）上具有竖向布置的第一腔室（11）和第二腔室（12），第一腔室（11）、第二腔室（12）均能够与凹模型腔（10）衔接；当第一腔室（11）与凹模型腔（10）衔接时，由凹模型腔（10）的上部区域和第一腔室（11...

【专利技术属性】
技术研发人员：林军，黄树海，吴天昊，胡传凯，康凤，吴洋，陈强，陈驰，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团西南技术工程研究所，
类型：发明
国别省市：