一種帶橫向內筋構件旋壓成形芯模的製作方法

2023-06-16 05:36:16

專利名稱：一種帶橫向內筋構件旋壓成形芯模的製作方法
技術領域：
本發明涉及塑性成形行業帶橫向內筋構件旋壓成形技術，具體是一種帶橫向內筋 構件旋壓成形芯模。
二、 背景技術-
旋壓工藝經歷了幾十年的發展，目前在薄壁、形狀複雜、輕量化整體構件的近淨 成形中發揮著越來越重要的作用。大型薄壁複雜構件是航空航天和兵器工業中普遍採 用的一類零件，如航空發動機罩、整體火箭發動機構件、壓氣機錐體、人造衛星和導 彈的鼻錐，兵器工業中的藥型罩等。航空航天等高技術產業的發展要求在不影響這些 大型薄壁構件外表氣動性的前提下，提高這些零件的強度和剛度從而優化飛機、火箭 和飛彈等的整體性能，為此需要在這些零件內部設計環形加強筋，但這種帶橫向內筋 大型薄壁複雜結構給構件的成形帶來了極大的困難。以帶橫向內筋構件旋壓成形為代 表的大型複雜薄壁構件的精確成形控制己經成為需要迫切解決的問題。
目前國內外已基本掌握不帶內筋大型薄壁複雜構件以及長徑比較小而徑向尺寸較 大的帶橫向內筋筒形件的旋壓技術，前者可採用普通旋壓和強力旋壓相結合的複合旋 壓工藝實現，後者則可通過內旋工藝實現。不過內旋工藝成形內筋不具有普適性對 於尺寸較小的工件，內旋輪無法進入殼體內部；對於尺寸過大的工件，模套很難加工 且費用很高；且目前實際生產中內旋壓工藝僅僅用於帶內筋筒形件的加工，毛坯的準 備比較複雜。而以帶內筋大型薄壁複雜構件旋壓所代表的大型複雜旋壓成形工藝則不 用受上述條件的限制，且內筋的成形精度比內旋工藝要高。目前帶縱向內筋筒形件的 旋壓成形技術已經被掌握，但帶橫向內筋大型薄壁複雜構件的成形技術國內外尚未完 全掌握，與縱向內筋的成形相比，橫向內筋的不均勻變形程度更加劇烈，成形機理更 加複雜。隨著航空、航天和兵器等戰略高技術的發展，迫切要求發展先進的帶橫向內 筋大型薄壁複雜構件快速、高效的成形技術。但帶橫向內筋旋壓構件在成形結束後由 於內筋的存在而難於脫模，所以其芯模的設計與應用是一個難點問題。
三
發明內容
為克服現有技術中存在的旋壓構件在成形結束後難於脫模的不足，本發明提出了
3一種帶橫向內筋構件旋壓成形芯模。
本發明提出的整體模具依次從上至下由頂端、夾板、筋模和卡盤組成塔型，並且 頂端、夾板和筋模各部分的縱向剖面均為錐形。本發明採用了橫縱組合分瓣的方案， 將整體模具分成頂端、夾板、筋模和卡盤，其中頂端、夾板和筋模的中心孔為定位孔； 頂端、夾板、筋模和卡盤均為迴轉體零件。頂端與夾板相配合的表面中心處有環形定 位槽。夾板上表面中心處有與頂端上的定位槽相配合的定位臺階，下表面外緣處根據 所成形內筋的形狀有倒角，該倒角在水平方向的投影長度為M，並且M小於主動夾板 在X方向的最大位移L;夾板頂和底的外徑差S大於零，以夠保證夾板取出後頂端也 能夠順利取出；採用縱分瓣方式將圓環狀夾板沿縱向分為三塊 一塊主動夾板和兩塊 被動夾板，其中主動夾板的外形為梯形，並由夾板的內圓邊和外圓邊分別構成主動夾 板梯形的底和頂，底和頂的長度分別為內圓的l/4圓弧和外圓的l/8圓弧，即主動夾 板的水平剖面為內圓弧大、外圓弧小的梯形；將割除主動夾板後的夾板沿中心處一分 為二，形成兩個對稱的被動夾板。筋模位於夾板和卡盤之間，其母線平行於頂端和夾 板的母線，並且在整體模具表面構成一工件內筋的凹槽，在旋壓成形過程中，金屬填 充入凹槽，形成了工件內筋。卡盤為臺階狀，其上部中心處有貫通頂端、夾板和筋模 的定位軸，中部臺階為錐體，該錐體的母線與頂端和夾板的母線處於同一直線上，下 部為圓柱狀，其直徑根據旋壓機而定。
在使用本發明時，夾板及頂端脫模的具體步驟如下
第一步，將主動夾板6從中心孔中取出；
第二步，主動夾板6取出後，兩個被動夾板7均可在X方向和Y方向自由運動， 此時兩個被動夾板也可以被取出；
第三步，由於夾板的設計考慮了與頂端的千涉問題，夾板取出後，頂端也可以取
出；
通過以上步驟，帶橫向內筋構件旋壓成形結束後無法脫模的問題可以得到圓滿解決。
由於的本發明各個部件均為迴轉體零件，並對芯模採用橫縱組合的分瓣技術，保 證帶橫向內筋構件旋壓成形後可順利脫模。本發明所提出的芯模分瓣後易於機械加工， 製造成本低，且易於裝配。在橫分瓣的基礎上，僅對夾板一個零件進行縱分瓣就可以使帶橫向內筋強旋構件的脫模問題得到解決。
四

圖1是帶橫向內筋構件旋壓成形芯模的結構示意圖； 圖2是夾板的組合分瓣示意圖； 圖3是夾板的主視圖； 圖4是主動夾板抽芯的示意圖； 圖5是被動夾板抽芯示意圖。其中
l.頂端；2.夾板；3.筋模；4.卡盤定位軸；5.卡盤；6.主動夾板；7.被動夾板。
五具體實施例方式
本實施例是用於某橫向內筋大型薄壁錐形構件旋壓成形中的橫縱組合分瓣模具，
試驗中板料的初始厚度為10mm，成形結束後錐形件壁厚為2mrn，筋部高度為5mm，芯 模的半錐角為308。具體實施中，模具整體依次從上至下由頂端1、夾板2、筋模3和 卡盤5組成塔型(圖6)，並且頂端l、夾板2和筋模3各部分的縱向剖面均為錐形。
本實施例採用了橫縱組合分瓣的方案，將整體模具分成頂端1、夾板2、筋模3 和卡盤5，其中頂端1、夾板2和筋模3的中心孔為定位孔；頂端1、夾板2、筋模3 和卡盤5均為迴轉體零件。頂端1與夾板2相配合的表面中心處有環形定位槽。夾板 2上表面中心處有與頂端1上的定位槽相配合的定位臺階，下表面外緣處根據所成形 內筋的形狀有垂直於母線的倒角，該倒角在水平方向的投影長度M值為3.83ran;夾板 2的頂和底的外徑差S值為2. 2mm大於零，以保證夾板2取出後頂端1也能夠順利取 出；採用縱分瓣方式將圓環狀夾板2沿縱向分為三塊 一塊主動夾板6和兩塊被動夾 板7(圖7和8)，其中主動夾板6的外形為梯形，夾板2內圓的邊構成主動夾板6梯形 的底，夾板2外圓的邊構成主動夾板6梯形的頂，即主動夾板6的水平剖面為內圓弧 大、外圓弧小的梯形；被動夾板7是對稱的二塊，是將割除主動夾板6後的夾板2從 中心處一分為二而成。筋模3位於夾板2和卡盤5之間，在頂端1和夾板2之間做一 虛擬的連線將頂端1和夾板2的母線連接，則筋模3的母線平行於頂端1和夾板2的 母線，並且與頂端1和夾板的母線之間的虛擬連線有間隙，該間隙在整體模具表面形 成一凹槽，在旋壓過程中金屬填充入凹槽，形成了工件內筋；卡盤5為臺階狀，其上 部中心處有貫通頂端l、夾板和筋模的定位軸4，中部臺階為錐體，該錐體的母線與頂
5端l和夾板的母線處於同一直線上，下部為圓柱狀，其直徑根據旋壓機而定。 使用本實施例時，脫模的具體步驟如下
第一步成形過程結束後，工件的筋部被卡在芯模的筋模中，由於模具採用了橫 分瓣設計，所以工件及卡在工件內的頂端和夾板能夠從卡盤的定位軸上取下，但頂端 和夾板仍然被工件內筋卡在在工件內部無法取出。
第二步由於主動夾板6在Y方向的最大位移量L為71誦，遠大於M值3.83咖 所以主動夾板6可以沿Y軸負方向從中心定位孔中取出(圖9)。
第三步主動夾板6抽芯取出後，兩個被動夾板7即可在X和Y兩個方向自由運 動(圖IO)，使其能夠被方便的取出；至此，夾板全部被取出。
第四步由於夾板的設計已經考慮了頂端脫模時和已成形工件內筋的幹涉情況， 當夾板取出後，頂端l也可以順利取出，這樣工件便順利脫模了。
通過以上步驟，帶橫向內筋旋壓工件無法脫模的問題得到了圓滿解決，且工件脫
模後表面質量良好，沒有附加變形，能夠較好的保證工件的成形質量。實踐證明，本
實施例所公開的適用於帶橫向內筋構件旋壓成形的芯模設計方法針對性強，利用該方 法可以科學有效地解決帶橫向內筋構件旋壓過程中無法脫模的難點問題，模具的加工、
安裝、拆卸和應用都能夠符合實際生產的需要。
權利要求
1. 一種帶橫向內筋構件旋壓成形芯模，依次從上至下由頂端(1)、夾板(2)、筋模(3)和卡盤(5)組成塔型，並且頂端(1)、夾板(2)和筋模(3)各部分的縱向剖面均為錐形，其特徵在於a. 採用縱分瓣方式將圓環狀夾板(2)沿縱向分為三個塊一塊主動夾板(6)和兩塊被動夾板(7)，其中主動夾板(6)的外形為梯形；將割除主動夾板(6)後的夾板(2)沿中心線一分為二，形成兩個對稱的被動夾板(7)；b. 夾板(2)下表面外緣處根據所成形內筋的形狀有倒角，該倒角在水平方向的投影長度為M，並且M小於主動夾板(6)在X方向的最大位移L；夾板(2)頂和底的外徑差S大於零；c. 筋模(3)的母線平行於頂端(1)和夾板(2)的母線，並且在整體模具表面構成一工件內筋的成形槽；d. 卡盤(5)為臺階狀，其上部中心處有貫通頂端(1)、夾板(2)和筋模(3)的定位軸(4)，中部臺階為錐體，該錐體的母線與頂端(1)和夾板(2)的母線處於同一直線上，下部為圓柱狀，其直徑根據旋壓機而定。
2. 如權利要求1所述帶橫向內筋構件旋壓成形芯模，其特徵在於頂端(1)、夾板(2) 和筋模(3)的中心孔為定位孔；頂端(1)與夾板(2)相配合的表面中心處有環形 定位槽；夾板(2)上表面中心處有與頂端上的定位槽相配合的定位臺階。
3. 如權利要求1所述帶橫向內筋構件旋壓成形芯模，其特徵在於，夾板(2)的內圓邊 和外圓邊分別構成主動夾板(6)梯形的底和頂，並且底和頂的長度分別為內圓的 1/4圓弧和外圓的1/8圓弧。
全文摘要
本發明是一種帶橫向內筋構件旋壓成形芯模，包括頂端(1)、夾板(2)、筋模(3)和卡盤(4)，頂端(1)、夾板(2)和筋模(3)的縱向剖面均為錐形；採用縱分瓣方式將圓環狀夾板(2)沿縱向分為一塊主動夾板(5)和兩塊被動夾板(6)，其中主動夾板的外形為梯形；將割除主動夾板後的夾板沿其中心線一分為二，分成兩個對稱的被動夾板(6)；夾板(2)下表面外緣處根據內筋的形狀有倒角，該倒角水平投影長度M小於主動夾板(6)在X方向的最大位移L；夾板頂和底的外徑差S大於零。本發明採用的橫縱組合分瓣方案，有效解決了帶橫向內筋大型薄壁複雜構件成形中難於脫模的不足，滿足了該類型構件快速、高效成形的要求，具有結構簡單、使用方便的特點。
文檔編號B21D37/10GK101497099SQ20081001745
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月31日 優先權日2008年1月31日
發明者強 周, 合 楊, 梅 詹, 冬 韓, 飛 馬 申請人:西北工業大學