專利名稱：一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬擠壓成形技術(shù)，具體地說(shuō)是一種用于較廣泛的輕合金成形領(lǐng)域， 尺寸精度高，變形溫度在合金再結(jié)晶溫度區(qū)，形狀過(guò)渡尖楞尖角的條件下的階梯形工件的精確擠壓模具和方法。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)于階梯形工件的成型，一般通過(guò)多套凸、凹模具和多道次擠壓成形單臺(tái)階，經(jīng)多次加熱并擠壓成形，由逐步形成的一級(jí)一級(jí)的臺(tái)階積累成階梯，工序多、模具數(shù)量多，尤其存在上道次毛坯向下道次模具放置時(shí)形成的放置誤差帶來(lái)尺寸精度低、模具往往因受力不均勻，而造成提前報(bào)廢，無(wú)論鍛模、擠壓模具在高溫條件下都存在凸、凹模導(dǎo)向精度低的缺點(diǎn)。這些現(xiàn)有技術(shù)存在的具體不足和缺點(diǎn)如下1、傳統(tǒng)擠壓成形模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有鎖扣和帶導(dǎo)柱、導(dǎo)套的模架兩種，前一種導(dǎo)向精度低，強(qiáng)度大但導(dǎo)向精度低在0. 5-2mm，擠壓模、鍛壓機(jī)用鍛模用導(dǎo)柱、導(dǎo)套模架，精度高但不能在高溫下工作、強(qiáng)度低，在成形模具等溫成形時(shí)需要導(dǎo)向精度高、水平抗彎強(qiáng)度高同時(shí)耐高溫，傳統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就無(wú)法滿足要求。2、對(duì)傳統(tǒng)階梯形狀采用多道次擠壓，工序多，效率低，階梯形狀工件擠壓內(nèi)外圓角R1-R5，材料按照等體積準(zhǔn)備毛坯，材料受三向應(yīng)力作用從流動(dòng)孔道經(jīng)過(guò)流入孔穴，空穴是不會(huì)被毛坯材料充滿的，因?yàn)椴牧蠌牧鲃?dòng)孔道經(jīng)過(guò)流入空穴會(huì)發(fā)生紊流，產(chǎn)生折疊或者缺肉，空穴側(cè)壁尖楞尖角形狀不被充滿，脫模后工件相應(yīng)位置形成圓角。同時(shí)，每次放入毛坯時(shí)由于放置偏移、位置不精確，要有找正過(guò)程，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，效率低，且容易難以成形多層曲折、階梯形狀(階梯型單工序多)。3、傳統(tǒng)擠壓，階梯形狀擠壓內(nèi)外圓角不小于Rl R5，圓角小于R0. 5很難達(dá)到，如果要滿足小于R0. 5，側(cè)壁要有拔模Γ 15°的斜度；如果在階梯形狀內(nèi)外圓角既要滿足小于R0. 5，側(cè)壁為直壁的條件，傳統(tǒng)擠壓工藝無(wú)法完成(圓角半徑大)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為克服上述傳統(tǒng)擠壓成型技術(shù)的不足，提供一種可在批量生產(chǎn)條件下，定位高精度，棱邊呈尖楞尖角的階梯形狀輕合金制件的等溫?cái)D壓模具，以及一次加熱毛坯預(yù)成型和終成形復(fù)合的方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案是一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具，包括凸模部分、凹模部分及預(yù)壓芯子；其特征是所述凸模部分上設(shè)有凸起的十字形導(dǎo)向或十字導(dǎo)向槽，所述凹模部分上設(shè)有十字導(dǎo)向槽或突起的十字形式導(dǎo)向，凸起十字導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽相配合定位與導(dǎo)向。在所述凸模部分的凸?；虬寄２糠值陌寄５募饫慵饨请A梯面的側(cè)壁上開有用于金屬流動(dòng)的垂直方向的槽。一種輕合金階梯形工件的精確擠壓方法，其特征是該方法如下
(1)、采用凸模部分上加工成凸起十字導(dǎo)向或十字導(dǎo)向槽，在凹模部分上加工成十字導(dǎo)向槽或凸起十字導(dǎo)向，凸起十字導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽相配合，保證凸凹模同心度和擠壓工件的尺寸和幾何精度。O)、在預(yù)成型平面毛坯上，保留階梯形狀厚度，采用控制流向順序的方法，使凸模或凹模的尖楞尖角階梯面的側(cè)壁上開有用于金屬流動(dòng)的垂直方向的槽的空穴部位填滿金屬，從而達(dá)到工件的尖楞尖角階梯成形的目標(biāo)。(3)、采用一次加熱，將等體積毛坯放入凹模，a使用預(yù)壓芯子預(yù)壓，b使用凸模終成形。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在同樣的設(shè)備條件下，對(duì)于輕合金階梯形工件，由使用多套模具改進(jìn)為使用一套復(fù)合模具，由多工序擠壓成形改進(jìn)為單工序擠壓成形，毛坯由多次加熱減少為一次加熱，同時(shí)將擠壓大公差、帶余量的變形方法改進(jìn)為擠壓高精度、無(wú)余量的變形方法，生產(chǎn)過(guò)程中使毛坯一次入模，凸模和模芯復(fù)合加壓使工件一次成形，從而縮短了制造流程，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，并能夠?qū)崿F(xiàn)壓制無(wú)機(jī)加余量的工件。具有材料利用率高、制造流程短、精度高、效率高、低成本等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)。圖2是凸模十字形狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)與階梯凸模一體化后立體示意圖。圖3是十字形狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的凸模仰視圖。圖4是帶十字形狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的凸模階梯形狀剖視圖。圖5是帶十字形狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的凸模階梯形狀主視圖。圖6是帶十字形狀導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)的凹模主剖視圖。圖7是帶十字形狀導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)的凹模俯視圖。圖8是擠壓工件中尖楞尖角階梯的模具結(jié)構(gòu)主視圖。圖9是擠壓工件中尖楞尖角階梯的模具結(jié)構(gòu)俯視圖。圖10是本發(fā)明擠壓工件過(guò)程(a芯子預(yù)壓)示意圖。圖11是本發(fā)明擠壓工件過(guò)程(b凸模終成形)示意圖。
具體實(shí)施例方式一、本發(fā)明輕合金階梯形工件的精確擠壓模具圖1、圖10和圖11所示，輕合金階梯形工件的精確擠壓模具(圖1為合模狀態(tài))。 該模具包括凸模部分1、凹模部分2和預(yù)壓芯子3。所述的凸模部分1由凸模1-1、上墊板 1-2和上模板1-3組成；凸模用螺栓和定位銷與上墊板連接，上墊板與上模板通過(guò)螺栓和定位銷連接，上模板與壓機(jī)通過(guò)螺栓連接；在上墊板與上模板之間設(shè)有隔熱棉夾墊，上模板與壓機(jī)之間設(shè)有隔熱棉夾墊4與鐵皮6。所述的凹模部分2由凹模圈2-1、帶型腔的鑲套2-2、應(yīng)力圈2_3、下墊板2_4和下模板2-5組成；鑲套裝于凹模圈內(nèi)、在凹模圈外設(shè)有約束的應(yīng)力圈，應(yīng)力圈用螺栓和定位銷與下墊板連接，而下模板也用螺栓和定位銷與下模板相連，下模板與壓力機(jī)通過(guò)螺栓和定位銷連接，在下模板與壓機(jī)之間也設(shè)有隔熱棉夾墊4。在所述的鑲套中心孔內(nèi)還裝有頂出在模腔內(nèi)成形后的擠壓工件的頂桿5。圖2至圖5所示，凸模上半部分加工成凸起十字導(dǎo)向7或十字導(dǎo)向槽8。如圖6、 圖7所示，凹模圈上端面加工成十字導(dǎo)向槽7或凸起十字導(dǎo)向6，凸起十字導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽相配合定位與導(dǎo)向，凸模在壓機(jī)滑塊帶動(dòng)下下行進(jìn)入凹模，由十字導(dǎo)向結(jié)構(gòu)保證凸凹模同心度和擠壓工件的尺寸和幾何精度。凸起十字導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽相配合間隙為0. 02 0. IOmm0在凸模部分的上墊板外與凹模部分的應(yīng)力圈外分別設(shè)有帶加熱器的加熱圈9。用以保證擠壓工件過(guò)程中模具溫度和毛坯溫度，其模具溫度在500°C左右。圖8和圖9所示，工件的尖楞尖角階梯的模具結(jié)構(gòu)，是在凸?；蛘甙寄５募饫慵饨请A梯面的側(cè)壁上開有用于金屬流動(dòng)的垂直方向的槽10(垂直方向即為壓機(jī)的擠壓力方向)，槽的截面形狀最好為燕尾形槽，其燕尾形槽的槽口寬度尺寸m小于槽底寬度尺寸1。在擠壓成形工件的尖楞尖角階梯時(shí)，凸模在垂直插擠毛坯材料，使毛坯材料先垂直向上流動(dòng)后，再產(chǎn)生徑向流動(dòng)，使凸?；虬寄Ｉ纤O(shè)有槽的空穴填充飽滿，這樣就保證了工件11的尖楞尖角階梯擠壓成形。本發(fā)明就是在預(yù)成型平面毛坯上，保留階梯形狀厚度，采用控制流向順序的方法達(dá)到階梯尖楞尖角、側(cè)壁垂直、空穴部位飽滿的目標(biāo)。二、本發(fā)明輕合金階梯形工件的精確擠壓方法本發(fā)明輕合金階梯形工件的精確擠壓方法如下1、采用凸模部分1加工成凸起十字導(dǎo)向，在凹模部分2上加工成十字導(dǎo)向槽，凸起十字導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽相配合定位與導(dǎo)向，保證凸凹模同心度和擠壓工件的尺寸和幾何精度。2、在預(yù)成型平面毛坯上，保留階梯形狀厚度，采用控制流向順序的方法，使凸?；蛘甙寄５募饫慵饨请A梯面的側(cè)壁上開有用于金屬流動(dòng)的垂直方向的槽的空穴部位填滿金屬，從而達(dá)到工件的尖楞尖角階梯成形的目標(biāo)。3、采用一次加熱，一套模具，一次擠壓成形工件；具體工藝包括將等體積毛坯放入凹模，a預(yù)壓芯子3預(yù)壓，b凸模終成形。圖10所示，a芯子預(yù)壓，通過(guò)改變流向、材料各部位流動(dòng)順序的方法，凸模A面下行接觸B面下預(yù)壓芯子，材料向下單方向流動(dòng)形成正擠壓，背面形狀充滿，預(yù)壓后毛坯不取出，凸?；爻?，把預(yù)壓芯子取出來(lái)，凸模再次下行。對(duì)工件11上平面反擠壓，形成工件11上端面的尖楞尖角階梯形狀，凸模回程，頂出工件。圖11所示，b凸模終成形。
權(quán)利要求
1.一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具，包括凸模部分(1)、凹模部分( 與預(yù)壓芯子(3)；其特征是所述凸模部分上設(shè)有凸起的十字形導(dǎo)向或十字導(dǎo)向槽，所述凹模部分上設(shè)有十字導(dǎo)向槽或突起的十字形式導(dǎo)向，凸起十字導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽相配合定位與導(dǎo)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具，其特征是所述凸起的十字形導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽的配合間隙為0. 02 0. 10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具，其特征是在所述凸模部分(1)的凸?；虬寄２糠? 的凹模的尖楞尖角階梯面的側(cè)壁上開有用于金屬流動(dòng)的垂直方向的槽(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具，其特征是所述用于金屬流動(dòng)的垂直方向的槽(10)的截面形狀為燕尾形槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具，其特征是所述凸模部分由凸模(1-1)、上墊板(1-2)與上模板(1-3)組成；凸模用螺栓和定位銷與上墊板連接，上墊板與上模板通過(guò)螺栓和定位銷連接，上模板與壓機(jī)通過(guò)螺栓和定位銷連接；在上墊板與上模板之間設(shè)有隔熱棉夾墊G)，上模板與壓機(jī)之間設(shè)有隔熱棉夾墊(4)與鐵皮(6)； 所述的凹模部分由凹模圈0-1)、帶型腔的鑲套0-2)、應(yīng)力圈0-3)、下墊板(2-4)與下模板(2-5)組成；鑲套裝于凹模圈內(nèi)、在凹模圈外設(shè)有約束的應(yīng)力圈，應(yīng)力圈用螺栓和定位銷與下墊板連接，而下模板也用螺栓和定位銷與下模板相連，下模板與壓力機(jī)通過(guò)螺栓連接， 在下模板與壓機(jī)之間也設(shè)有隔熱棉夾墊；在所述的鑲套中心孔內(nèi)還裝有頂出在模腔內(nèi)成形后的擠壓工件的頂桿(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具，其特征是在所述凸模部分的上墊板外與凹模部分的應(yīng)力圈外分別設(shè)有帶加熱器的加熱圈(9)。
7.一種輕合金階梯形工件的精確擠壓方法，其特征是該方法如下(1)、采用凸模部分(1)上半加工成凸起十字導(dǎo)向，在凹模部分( 上加工成十字導(dǎo)向槽，凸起十字導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽相配合，保證凸凹模同心度和擠壓工件(11)的尺寸和幾何精度；(2)、在預(yù)成型平面毛坯上，保留階梯形狀厚度，采用控制流向順序的方法，使凸?；虬寄５募饫慵饨请A梯面的側(cè)壁上開有用于金屬流動(dòng)的垂直方向的槽的空穴部位填滿金屬，從而達(dá)到工件的尖楞尖角階梯成形的目標(biāo)；(3)、采用一次加熱，將等體積毛坯放入凹模，a使用預(yù)壓芯子C3)預(yù)壓，b使用凸模終成形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具和方法，其特點(diǎn)是采用凸模部分上加工成凸起十字導(dǎo)向，在凹模部分上加工成十字導(dǎo)向槽，凸起十字導(dǎo)向與十字導(dǎo)向槽相配合，在預(yù)成型平面毛坯上，保留階梯形狀厚度，采用控制流向順序的方法，使凸?；虬寄５募饫慵饨请A梯面的側(cè)壁上開有用于金屬流動(dòng)的垂直方向的槽的空穴部位填滿金屬，達(dá)到工件的尖楞尖角階梯成形的目標(biāo)；采用一次加熱，將等體積毛坯放入凹模，a.使用預(yù)壓芯子預(yù)壓，b.使用凸模終成形。本發(fā)明具有材料利用率高、制造流程短、精度高、效率高、低成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21C25/02GK102240691SQ201110087060
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者于建民, 張治民, 李國(guó)俊, 李旭斌, 楊勇彪, 程眉, 薛勇 申請(qǐng)人:中北大學(xué)