專利名稱：變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心構(gòu)件擠壓成形裝置及方法。
背景技術(shù)：
航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域迫切需要減輕質(zhì)量以節(jié)約能源、降低排放，應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和環(huán)保壓力。輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效手段之一，也是提高飛機(jī)、汽車(chē)等運(yùn)載工具性能的重要手段。實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)的主要途徑是采用輕質(zhì)材料和輕體結(jié)構(gòu)。材料輕量化主要通過(guò)選擇鋁合金、鎂合金、鈦合金和復(fù)合材料等輕質(zhì)材料的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)主要通過(guò)采用空心變截面、變厚度薄壁殼體和整體結(jié)構(gòu)等，以及優(yōu)化零件的形狀、尺寸和壁厚分布等，以有效地發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能，提高結(jié)構(gòu)整體剛度及安全性。通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)輕量化主要指根據(jù)載荷分布情況，進(jìn)行合理的變截面設(shè)計(jì)，其中，變厚度搭配和以空代實(shí)是實(shí)現(xiàn)變截面的兩種主要途徑。變厚度是指在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理的厚度組合，適應(yīng)不同的載荷以減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量。對(duì)于承受非均布載荷的構(gòu)件，根據(jù)載荷分布特征，在不同部位設(shè)計(jì)出相應(yīng)厚度。在滿足使用強(qiáng)度的前提下，與等厚度設(shè)計(jì)相比，變厚度設(shè)計(jì)可顯著節(jié)約材料；以空代實(shí)是指采用空心結(jié)構(gòu)代替實(shí)心結(jié)構(gòu)。與實(shí)心結(jié)構(gòu)相比，空心結(jié)構(gòu)可充分發(fā)揮材料的抗扭和抗彎性能。以一個(gè)實(shí)心梁和空心梁比較而言，在保證強(qiáng)度相同的條件下，采用空心變截面結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量由實(shí)心結(jié)構(gòu)的46.2kg減少到空心結(jié)構(gòu)的16.8kg，減重64%，因此，變截面設(shè)計(jì)既保證了強(qiáng)度要求，又達(dá)到了節(jié)約材料、減輕重量的目的。由于輕質(zhì)材料本身的難成形性及輕量化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，給成形技術(shù)的研究與發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。輕量化成形技術(shù)的研究、發(fā)展與應(yīng)用不僅賦予零件復(fù)雜的形狀與尺寸及高性能，并已成為支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)防建設(shè)的重要支撐技術(shù)之一。輕量化成形的能力、水平和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已成為衡量國(guó)家先進(jìn)制造技術(shù)、工業(yè)化發(fā)展水平和重大技術(shù)裝備自主創(chuàng)新能力的主要標(biāo)志之一。綜上可知，變階面空心構(gòu)件成形分別實(shí)現(xiàn)了連續(xù)階變的截面形狀和空心構(gòu)件成形的先進(jìn)制造技術(shù)，幾乎能滿足輕量化的所有要求，近年來(lái)發(fā)展迅速，在汽車(chē)制造和航空航天等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，管材液壓成形方法常用于變截面空心構(gòu)件的加工制造，但過(guò)于依賴專用設(shè)備，且成形后構(gòu)件的壁厚均勻性也較差難以滿足使用要求；擠壓工藝也可用于變截面構(gòu)件的成形，但通過(guò)對(duì)擠壓模口部的導(dǎo)向模施加水平運(yùn)動(dòng)的來(lái)控制擠出制品形狀僅適用于截面形狀單側(cè)變化構(gòu)件的制造，對(duì)于空心變截面構(gòu)件成形而言，幾乎是無(wú)能為力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置及方法，為解決目前變階面空心構(gòu)件制造流程復(fù)雜、所需中間處理工序多、成本高、品質(zhì)性能控制困難的問(wèn)題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:方案一:所述裝置包括沖頭、擠壓筒、穿孔針、底座、芯模和一組過(guò)渡模，芯模和一組過(guò)渡模由下至上依次安裝在擠壓筒內(nèi)且一組過(guò)渡模和芯模同軸設(shè)置，一組過(guò)渡模的型腔和芯模的型腔組合形成連續(xù)的變截面的軸向臺(tái)階形擠壓模型腔，沖頭裝在擠壓筒的上方且二者間隙配合，穿孔針的一端與沖頭的下端面固接，穿孔針的另一端穿過(guò)軸向臺(tái)階形擠壓模型腔后設(shè)在芯模的外部，擠壓筒的底部設(shè)在底座上；方案二:所述方法包括如下步驟:步驟一、將擠壓筒固定在底座上；步驟二、將一組過(guò)渡模和芯模由下至上安裝在擠壓筒內(nèi)，并置于底座上；步驟三、將需擠壓的環(huán)形坯料置于擠壓筒內(nèi)且位于一組過(guò)渡模上；步驟四、將固定有穿孔針的沖頭下移至擠壓筒內(nèi)，且置于環(huán)形坯料上，穿孔針一次穿過(guò)環(huán)形坯料的預(yù)制孔、軸向臺(tái)階形擠壓模型腔后設(shè)在芯模的外部；步驟五、對(duì)沖頭施加壓力使其下行，環(huán)形坯料發(fā)生塑性變形并依次從芯模的?？诩耙唤M過(guò)渡模擠出；步驟六、撤去芯模，繼續(xù)對(duì)沖頭施加壓力下行，環(huán)形坯料依次從一組過(guò)渡模的模口擠出；步驟七、撤去一組過(guò)渡模中位于最底端的一個(gè)；步驟八、繼續(xù)對(duì)沖頭施加壓力下行，環(huán)形坯料依次從剩余的過(guò)渡模的?？跀D出；步驟九、重復(fù)步驟七和八；步驟十、繼續(xù)對(duì)沖頭施加壓力下行，直至環(huán)形坯料從最后一個(gè)過(guò)渡模的模口擠出，即制得成形材料；方案三:所述裝置包括沖頭、擠壓筒、穿孔針、底座、芯模、一級(jí)過(guò)渡模和二級(jí)過(guò)渡模，芯模、一級(jí)過(guò)渡模和二級(jí)過(guò)渡模由下至上依次安裝在擠壓筒內(nèi)且三者同軸設(shè)置，芯模、一級(jí)過(guò)渡模和二級(jí)過(guò)渡模的型腔組合形成連續(xù)的變截面的軸向臺(tái)階形擠壓模型腔，沖頭裝在擠壓筒的上方且二者間隙配合，穿孔針由第一段、第二段和第三段連接制成一體，其中第一段的外徑小于第二段的外徑，第二段的外徑小于第三段的外徑，穿孔針的第三段的一端裝在沖頭的內(nèi)孔中且二者同軸設(shè)置，穿孔針的第一段的一端穿過(guò)軸向臺(tái)階形擠壓模型腔后設(shè)在芯模的外部，擠壓筒的底部設(shè)在底座上。方案四:所述方法包括如下步驟:步驟一、將擠壓筒固定在底座上；步驟二、將芯模、一級(jí)過(guò)渡模和二級(jí)過(guò)渡模由下至上安裝在擠壓筒內(nèi)，并置于底座上；步驟三、將需擠壓的環(huán)形坯料置于擠壓筒內(nèi)且位于二級(jí)過(guò)渡模上；步驟四、將沖頭下移至擠壓筒內(nèi)，置于環(huán)形坯料上，穿孔針依次穿過(guò)環(huán)形坯料、軸向臺(tái)階形擠壓模型腔后，并使穿孔針的第一段的底端設(shè)在芯模的外部；步驟五、對(duì)沖頭施加壓力使其下行，環(huán)形坯料發(fā)生塑性變形并依次從芯模的?？凇⒁患?jí)過(guò)渡模的?？谝约岸?jí)過(guò)渡模的?？跀D出，此時(shí)穿孔針的第一段起作用；六、撤去芯模，調(diào)整穿孔針位移，使穿孔針的第二段的底端設(shè)在一級(jí)過(guò)渡模的外部；七、繼續(xù)對(duì)沖頭施加壓力下行，環(huán)形坯料依次從一級(jí)過(guò)渡模和二級(jí)過(guò)渡模的?？跀D出，此時(shí)穿孔針的第二段起作用；八、撤去一級(jí)過(guò)渡模，調(diào)整穿孔針位移，使穿孔針的第三段的底端設(shè)在二級(jí)過(guò)渡模的外部；九、繼續(xù)對(duì)沖頭施加壓力下行，環(huán)形坯料從二級(jí)過(guò)渡模的模口擠出，即制的成形材料。有益效果:與傳統(tǒng)機(jī)械加工方法相比，利用該方法成形獲得的構(gòu)件流線呈連續(xù)分布，力學(xué)性能得到了顯著改善，材料利用率高；解決了液壓成形方法制造此類構(gòu)件時(shí)必需專用設(shè)備、局部壁厚過(guò)度減薄、構(gòu)件尺寸受到嚴(yán)格限制等技術(shù)瓶頸。該方法易實(shí)施，生產(chǎn)效率也明顯提聞。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于通過(guò)在擠壓過(guò)程進(jìn)行的同時(shí)更換不同結(jié)構(gòu)的芯模，并與穿孔針配合使用，可改變擠出制品的形狀特征，并獲得與幾何形狀一致的流線分布，壁厚均勻性和綜合力學(xué)性能均得到顯著提高。利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的變階面空心構(gòu)件的形狀取決于芯?？诓亢痛┛揍樀慕孛嫘螤睢１景l(fā)明所述芯模為可拆分的組合式結(jié)構(gòu)，穿孔針為梯度變化的結(jié)構(gòu)。隨著坯料的擠出成型，逐次移除部分芯模，并與穿孔針配合使用。由于?？诮孛嫘螤詈统叽绲倪B續(xù)變化，擠出制品特征也隨之呈現(xiàn)連續(xù)變化分布。使用本發(fā)明所述裝置及方法可實(shí)現(xiàn)在一套裝置直接擠壓成形并獲得所需變階面空心構(gòu)件。本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點(diǎn):一、通過(guò)一次擠壓即可直接成形連續(xù)變階面空心型材，得到具有輕量化結(jié)構(gòu)特征的輕質(zhì)材料構(gòu)件；二、可成形全纖維高性能的擠壓制品，提高了構(gòu)件整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、性能及可靠性；三、通過(guò)更換模具可獲得沿軸線上截面為圓形或異形且呈階變特征的空心型材；四、無(wú)需后續(xù)機(jī)械加工處理、工藝流程短、材料利用率高；五、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)理論成熟、成本也較低，便于在生產(chǎn)中實(shí)施、推廣和應(yīng)用。


圖1是具體實(shí)施方式
二的整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖2是具體實(shí)施方式
四成形過(guò)程圖，圖3是成形材料的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是成形材料的A-A剖視圖(一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為正五邊形)，圖5是成形材料的A-A剖視圖(一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為正四邊形)，圖6是成形材料的A-A剖視圖(一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為圓形)，圖7是方案三的整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖8是方案四成形過(guò)程圖，圖9是方案四成形材料的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是成形材料的B-B剖視圖(一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為正五邊形)，圖11是成形材料的B-B剖視圖(一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為正四邊形)，圖12是成形材料的B-B剖視圖(一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為圓形)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一:本實(shí)施方式的所述裝置包括沖頭1、擠壓筒2、穿孔針3、底座4、芯模5和一組過(guò)渡模,芯模5和一組過(guò)渡模由下至上依次安裝在擠壓筒2內(nèi)且一組過(guò)渡模和芯模5同軸設(shè)置，一組過(guò)渡模的型腔和芯模5的型腔組合形成連續(xù)的變截面的軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9，沖頭I裝在擠壓筒2的上方且二者間隙配合，穿孔針3的一端與沖頭I的下端面固接，穿孔針3的另一端穿過(guò)軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9后設(shè)在芯模5的外部，擠壓筒2的底部設(shè)在底座4上。
具體實(shí)施方式
二:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一組過(guò)渡模的數(shù)量為1-4個(gè)，當(dāng)過(guò)渡模的數(shù)量為2時(shí)，裝置包括沖頭1、擠壓筒2、穿孔針3、底座4、芯模5、一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7，芯模5、一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7由下至上依次安裝在擠壓筒2內(nèi)且三者同軸設(shè)置，芯模5、一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7的型腔組合形成連續(xù)的變截面的軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9，沖頭I裝在擠壓筒2的上方且二者間隙配合，穿孔針3的一端與沖頭I的下端面固接，穿孔針3的另一端穿過(guò)軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9后設(shè)在芯模5的外部，擠壓筒2的底部設(shè)在底座4上。其它實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三:結(jié)合圖4-圖6說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的一組過(guò)渡模和芯模7的型腔截面均為圓形或正N邊形，當(dāng)一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為正五邊形時(shí)，成形產(chǎn)品的截面均為正五邊形；參見(jiàn)圖4，當(dāng)一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為正四邊形時(shí)，成形產(chǎn)品的截面均為正四邊形，參見(jiàn)圖5 ;當(dāng)一組過(guò)渡模和芯模5的型腔截面均為圓形時(shí)，成形產(chǎn)品的截面均為圓形，參見(jiàn)圖6。其它實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四:本實(shí)施方式的一組過(guò)渡模包括一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7, —級(jí)過(guò)渡模6為圓形、二級(jí)過(guò)渡模7為正N邊形、芯模5為正M邊形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)；二級(jí)過(guò)渡模7為圓形、一級(jí)過(guò)渡模6為正N邊形、芯模5為正M邊形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)；一級(jí)過(guò)渡模6為正M邊形、二級(jí)過(guò)渡模7為正N邊形、芯模5為圓形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)。其它實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五:本實(shí)施方式的方法包括如下步驟:步驟一、將擠壓筒2固定在底座4上；步驟二、將一組過(guò)渡模和芯模5由下至上安裝在擠壓筒2內(nèi)，并置于底座4上；步驟三、將需擠壓的環(huán)形坯料8置于擠壓筒2內(nèi)且位于一組過(guò)渡模上；步驟四、將固定有穿孔針3的沖頭I下移至擠壓筒2內(nèi)，且置于環(huán)形坯料8上，穿孔針3 —次穿過(guò)環(huán)形坯料8的預(yù)制孔、軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9后設(shè)在芯模5的外部；步驟五、對(duì)沖頭I施加壓力使其下行，環(huán)形坯料8發(fā)生塑性變形并依次從芯模5的?？诩耙唤M過(guò)渡模擠出；步驟六、撤去芯模5，繼續(xù)對(duì)沖頭I施加壓力下行，環(huán)形坯料8依次從一組過(guò)渡模的模口擠出；步驟七、撤去一組過(guò)渡模中位于最底端的一個(gè)；步驟八、繼續(xù)對(duì)沖頭I施加壓力下行，環(huán)形坯料8依次從剩余的過(guò)渡模的模口擠出；步驟九、重復(fù)步驟七和八；步驟十、繼續(xù)對(duì)沖頭I施加壓力下行，直至環(huán)形坯料8從最后一個(gè)過(guò)渡模的模口擠出，即制得成形材料。結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，當(dāng)一組過(guò)渡模包括一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7時(shí)，所述方法包括如下步驟:步驟一、將擠壓筒2固定在底座4上；步驟二、將芯模5、一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7由下至上安裝在擠壓筒2內(nèi)，并置于底座4上；步驟三、將需擠壓的環(huán)形坯料8置于擠壓筒2內(nèi)且位于二級(jí)過(guò)渡模7上；步驟四、將固定有穿孔針3的沖頭I下移至擠壓筒2內(nèi)，且置于環(huán)形坯料8上，穿孔針3 —次穿過(guò)環(huán)形坯料8的預(yù)制孔、軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9后設(shè)在芯模5的外部；步驟五、對(duì)沖頭I施加壓力使其下行，環(huán)形坯料8發(fā)生塑性變形并依次從二級(jí)過(guò)渡模7的?？?、一級(jí)過(guò)渡模6的模口以及芯模5的?？跀D出；六、撤去芯模5 ;七、繼續(xù)對(duì)沖頭I施加壓力下行，環(huán)形坯料8依次從二級(jí)過(guò)渡模7的?？诤鸵患?jí)過(guò)渡模6的?？跀D出；八、撤去一級(jí)過(guò)渡模6 ;九、繼續(xù)對(duì)沖頭I施加壓力下行，環(huán)形坯料8從二級(jí)過(guò)渡模7的模口擠出，即制得成形材料。
具體實(shí)施方式
六:結(jié)合圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的所述裝置包括沖頭1、擠壓筒2、穿孔針、底座4、芯模5、一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7，芯模5、一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7由下至上依次安裝在擠壓筒2內(nèi)且三者同軸設(shè)置，芯模5、一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7的型腔組合形成連續(xù)的變截面的軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9，沖頭I裝在擠壓筒2的上方且二者間隙配合，穿孔針由第一段3-1、第二段3-2和第三段3-3連接制成一體，其中第一段3-1的外徑小于第二段3-2的外徑，第二段3-2的外徑小于第三段3-3的外徑，穿孔針的第三段3-3的一端裝在沖頭I的內(nèi)孔中且二者同軸設(shè)置，穿孔針的第一段的一端穿過(guò)軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9后設(shè)在芯模5的外部，擠壓筒2的底部設(shè)在底座4上。
具體實(shí)施方式
七:結(jié)合圖10-圖12說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一級(jí)過(guò)渡模6、二級(jí)過(guò)渡模7和芯模(5)的型腔的截面均為圓形或正N邊形，當(dāng)一級(jí)過(guò)渡模5、二級(jí)過(guò)渡模6和芯模7的型腔截面均為正五邊形時(shí)，成形產(chǎn)品的截面均為正五邊形；參見(jiàn)圖10，當(dāng)一級(jí)過(guò)渡模5、二級(jí)過(guò)渡模6和芯模7的型腔截面均為正四邊形時(shí)，成形產(chǎn)品的截面均為正四邊形，參見(jiàn)圖11 ;當(dāng)一級(jí)過(guò)渡模5、二級(jí)過(guò)渡模6和芯模7的型腔截面均為圓形時(shí)，成形產(chǎn)品的截面均為圓形，參見(jiàn)圖12。其它實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八:，本實(shí)施方式的一級(jí)過(guò)渡模6為圓形、二級(jí)過(guò)渡模7為正N邊形、芯模5為正M邊形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)；二級(jí)過(guò)渡模7為圓形、一級(jí)過(guò)渡模7為正N邊形、芯模5為正M邊形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)；一級(jí)過(guò)渡模6為正M邊形、二級(jí)過(guò)渡模7為正N邊形、芯模5為圓形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)。其它實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
九:，結(jié)合圖8說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的所述方法包括如下步驟:步驟一、將擠壓筒2固定在底座4上；步驟二、將芯模5、一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7由下至上安裝在擠壓筒2內(nèi)，并置于底座4上；步驟三、將需擠壓的環(huán)形坯料8置于擠壓筒2內(nèi)且位于二級(jí)過(guò)渡模7上；步驟四、將沖頭I下移至擠壓筒2內(nèi)，置于環(huán)形坯料8上，穿孔針依次穿過(guò)環(huán)形坯料8、軸向臺(tái)階形擠壓模型腔9后，并使穿孔針的第一段3-1的底端設(shè)在芯模5的外部；步驟五、對(duì)沖頭I施加壓力使其下行，環(huán)形坯料8發(fā)生塑性變形并依次從芯模5的?？凇⒁患?jí)過(guò)渡模6的?？谝约岸?jí)過(guò)渡模7的?？跀D出，此時(shí)穿孔針的第一段3-1起作用；六、撤去芯模5，調(diào)整穿孔針位移，使穿孔針的第二段3-2的底端設(shè)在一級(jí)過(guò)渡模6的外部；七、繼續(xù)對(duì)沖頭I施加壓力下行，環(huán)形坯料8依次從一級(jí)過(guò)渡模6和二級(jí)過(guò)渡模7的模口擠出，此時(shí)穿孔針的第二段3-2起作用；八、撤去一級(jí)過(guò)渡模6，調(diào)整穿孔針位移，使穿孔針的第三段3-3的底端設(shè)在二級(jí)過(guò)渡模7的外部；九、繼續(xù)對(duì)沖頭I施加壓力下行，環(huán)形坯料8從二級(jí)過(guò)渡模7的?？跀D出，即制的成形材料。
權(quán)利要求
1.一種變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置，其特征在于所述裝置包括沖頭(I)、擠壓筒(2)、穿孔針(3)、底座(4)、芯模(5)和一組過(guò)渡模，芯模(5)和一組過(guò)渡模由下至上依次安裝在擠壓筒⑵內(nèi)且一組過(guò)渡模和芯模(5)同軸設(shè)置，一組過(guò)渡模的型腔和芯模(5)的型腔組合形成連續(xù)的變截面的軸向臺(tái)階形擠壓模型腔(9)，沖頭(I)裝在擠壓筒(2)的上方且二者間隙配合，穿孔針(3)的一端與沖頭(I)的下端面固接，穿孔針(3)的另一端穿過(guò)軸向臺(tái)階形擠壓模型腔(9)后設(shè)在芯模(5)的外部，擠壓筒(2)的底部設(shè)在底座(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置，其特征在于一組過(guò)渡模的數(shù)量為1-4個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置，其特征在于一組過(guò)渡模和芯模(5)的型腔截面均為圓形或正N邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置，其特征在于一組過(guò)渡模包括一級(jí)過(guò)渡模(6)和二級(jí)過(guò)渡模(7)，一級(jí)過(guò)渡模(6)為圓形、二級(jí)過(guò)渡模(7)為正N邊形、芯模(5)為正M邊形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)；二級(jí)過(guò)渡模(7)為圓形、一級(jí)過(guò)渡模6為正N邊形、芯模(5)為正M邊形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)；一級(jí)過(guò)渡模(6)為正M邊形、二級(jí)過(guò)渡模(7)為正N邊形、芯模(5)為圓形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為 大于等于4的偶數(shù)。
5.一種采用權(quán)利要求1所述變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置的成形方法，其特征在于所述方法包括如下步驟:步驟一、將擠壓筒(2)固定在底座(4)上；步驟二、將一組過(guò)渡模和芯模(5)由下至上安裝在擠壓筒(2)內(nèi)，并置于底座(4)上；步驟三、將需擠壓的環(huán)形坯料(8)置于擠壓筒(2)內(nèi)且位于一組過(guò)渡模上；步驟四、將固定有穿孔針(3)的沖頭(I)下移至擠壓筒(2)內(nèi)，且置于環(huán)形坯料(8)上，穿孔針(3) —次穿過(guò)環(huán)形坯料(8)的預(yù)制孔、軸向臺(tái)階形擠壓模型腔(9)后設(shè)在芯模(5)的外部；步驟五、對(duì)沖頭(I)施加壓力使其下行，環(huán)形坯料(8)發(fā)生塑性變形并依次從芯模(5)的?？诩耙唤M過(guò)渡模擠出；步驟六、撤去芯模(5)，繼續(xù)對(duì)沖頭⑴施加壓力下行，環(huán)形坯料⑶依次從一組過(guò)渡模的模口擠出；步驟七、撤去一組過(guò)渡模中位于最底端的一個(gè)；步驟八、繼續(xù)對(duì)沖頭(I)施加壓力下行，環(huán)形坯料(8)依次從剩余的過(guò)渡模的模口擠出；步驟九、重復(fù)步驟七和八；步驟十、繼續(xù)對(duì)沖頭(I)施加壓力下行，直至環(huán)形坯料(8)從最后一個(gè)過(guò)渡模的?？跀D出，即制得成形材料。
6.一種變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置，其特征在于所述裝置包括沖頭(I)、擠壓筒(2)、穿孔針、底座(4)、芯模(5)、一級(jí)過(guò)渡模(6)和二級(jí)過(guò)渡模(7)，芯模(5)、一級(jí)過(guò)渡模(6)和二級(jí)過(guò)渡模(7)由下至上依次安裝在擠壓筒(2)內(nèi)且三者同軸設(shè)置，芯模(5)、一級(jí)過(guò)渡模(6)和二級(jí)過(guò)渡模(7)的型腔組合形成連續(xù)的變截面的軸向臺(tái)階形擠壓模型腔(9)，沖頭(I)裝在擠壓筒(2)的上方且二者間隙配合，穿孔針由第一段(3-1)、第二段(3-2)和第三段(3-3)連接制成一體，其中第一段(3-1)的外徑小于第二段(3-2)的外徑，第二段(3-2)的外徑小于第三段(3-3)的外徑，穿孔針的第三段(3-3)的一端裝在沖頭(I)的內(nèi)孔中且二者同軸設(shè)置，穿孔針的第一段的一端穿過(guò)軸向臺(tái)階形擠壓模型腔(9)后設(shè)在芯模(5)的外部，擠壓筒(2)的底部設(shè)在底座(4)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置，其特征在于一級(jí)過(guò)渡模6、二級(jí)過(guò)渡模7和芯模(5)的型腔的截面均為圓形或正N邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置，其特征在于一級(jí)過(guò)渡模(6)為圓形、二級(jí)過(guò)渡模(7)為正N邊形、芯模(5)為正M邊形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)；二級(jí)過(guò)渡模(7)為圓形、一級(jí)過(guò)渡模7為正N邊形、芯模(5)為正M邊形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)；一級(jí)過(guò)渡模(6)為正M邊形、二級(jí)過(guò)渡模(7)為正N邊形、芯模(5)為圓形，其中N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于4的偶數(shù)。
9.一種采用權(quán)利要求6所述變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置的成形方法，其特征在于所述方法包括如下步驟:步驟一、將擠壓筒(2)固定在底座(4)上；步驟二、將芯模(5)、一級(jí)過(guò)渡模(6)和二級(jí)過(guò)渡模(7)由下至上安裝在擠壓筒(2)內(nèi)，并置于底座(4)上；步驟三、將需擠壓的環(huán)形坯料(8)置于擠壓筒(2)內(nèi)且位于二級(jí)過(guò)渡模(7)上；步驟四、將沖頭(I)下移至擠壓筒(2)內(nèi)，置于環(huán)形坯料(8)上，穿孔針依次穿過(guò)環(huán)形坯料(8)、軸向臺(tái)階形擠壓模型腔(9)后，并使穿孔針的第一段(3-1)的底端設(shè)在芯模(5)的外部；步驟五、對(duì)沖頭(I)施加壓力使其下行，環(huán)形坯料(8)發(fā)生塑性變形并依次從芯模(5)的?？?、一級(jí)過(guò)渡模(6)的?？谝约岸?jí)過(guò)渡模(7)的模口擠出，此時(shí)穿孔針的第一段(3-1)起作用；六、撤去芯模(5)，調(diào)整穿孔針位移，使穿孔針的第二段(3-2)的底端設(shè)在一級(jí)過(guò)渡?！?的外部；七、繼續(xù)對(duì)沖頭(I)施加壓力下行，環(huán)形坯料(8)依次從一級(jí)過(guò)渡模(6)和二級(jí)過(guò)渡模(7)的模口擠出，此時(shí)穿孔針的第二段(3-2)起作用；八、撤去一級(jí)過(guò)渡?！?，調(diào)整穿孔針位移，使穿孔針的第三段(3-3)的底端設(shè)在二級(jí)過(guò)渡模(7)的外部；九、繼續(xù)對(duì)沖頭(I)施加壓力下行，環(huán)形坯料⑶從 二級(jí)過(guò)渡模(7)的?？跀D出，即制的成形材料。
全文摘要
變階面空心構(gòu)件擠壓成形裝置及方法，它涉及一種空心構(gòu)件擠壓成形裝置及方法。該裝置及方法解決目前變階面空心構(gòu)件制造流程復(fù)雜、所需中間處理工序多、成本高、品質(zhì)性能控制困難的問(wèn)題。方案一芯模和一組過(guò)渡模由下至上依次安裝在擠壓筒內(nèi)且一組過(guò)渡模和芯模同軸設(shè)置；方案二將一組過(guò)渡模和芯模由下至上安裝在擠壓筒內(nèi)；對(duì)沖頭施加壓力使其下行，環(huán)形坯料從最后一個(gè)過(guò)渡模的?？跀D出，即制得成形材料；方案三穿孔針由第一段、第二段和第三段連接制成一體；方案四將一組過(guò)渡模和芯模由下至上安裝在擠壓筒內(nèi)，并置于底座上；對(duì)沖頭施加壓力使其下行，環(huán)形坯料從最后一個(gè)過(guò)渡模的?？跀D出。本發(fā)明用于空心構(gòu)件成形。
文檔編號(hào)B21C23/18GK103191950SQ20131011527
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者李峰, 李巍, 隋小沖, 石瑋 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)