環形件翻孔一次性成形模具的製作方法
2023-04-23 23:55:01
環形件翻孔一次性成形模具的製作方法
【專利摘要】本發明為一種環形件翻孔一次性成形模具，該成形模具包括有約束環，約束環內側設有圓環形翻邊凹模，圓環形翻邊凹模的外壁與約束環內壁之間套設有待翻孔的環形件毛坯，圓環形翻邊凹模內側設有一圓環形脹芯；圓環形翻邊凹模上設有貫通圓環形翻邊凹模側壁的穿孔；所述約束環內壁上設有向約束環外壁延伸的導向孔；約束環上設有多個與導向孔對應設置的軸向孔，各軸向孔中上下滑動地設有一承壓導柱；各穿孔中設有導向滑柱，導向滑柱與一連接杆一端固定連接；導向孔內設有翻邊凸模柱，連接杆另一端與對應的翻邊凸模柱前端連接；本發明可實現鈦合金等高比強金屬材料圓周翻孔環形件的穩定、批量生產，自動化程度高，可提高加工的零件精度，改善作業環境。
【專利說明】環形件翻孔一次性成形模具
【技術領域】
[0001]本發明是關於一種環形件翻孔成形裝置，尤其涉及一種環形件翻孔一次性成形模具。
【背景技術】
[0002]鈦合金材料的鈑金熱成形技術中，對於圓周上分布多個翻孔的零件到目前為止尚無精確有效的成形方法。在現有技術中，翻孔方法是將環形件沿圓周方向切孔，放入凹模工裝後把工裝壓緊，加熱零件與凹模，將零件升至高溫(700°C?900°C )後，工人穿戴熱防護服用錐形圓棒等工具進行手工翻孔，每個內翻孔需用大錘多次敲打；手工翻邊後的零件精度低、翻孔的口部易開裂。另外，由於每個零件翻孔的數量多，一次只能手工翻邊朝向設備開門方向的孔；而在加熱過程中調整工裝的方向非常困難，因此翻邊一個零件需經過多次熱循環及多次手工操作，易造成材料在高溫下過度氧化及翻孔失效的問題，效率低下，不適於批量生產。同時，由於是在高溫下作業，工人需穿戴熱防護服等熱護具，操作不便。
[0003]由此，本發明人憑藉多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種環形件翻孔一次性成形模具，以克服現有技術的缺陷。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種環形件翻孔一次性成形模具，可實現鈦合金等高比強金屬材料圓周翻孔環形件的穩定、批量生產，自動化程度高。
[0005]本發明的另一目的在於提供一種環形件翻孔一次性成形模具，能提高加工的零件精度；改善工人的作業環境。
[0006]本發明的目的是這樣實現的，一種環形件翻孔一次性成形模具，所述成形模具包括有約束環，約束環內側設有圓環形翻邊凹模，所述圓環形翻邊凹模的外壁與約束環內壁之間套設有待翻孔的環形件毛坯，所述環形件毛坯周向具有呈間隔排列的多個待翻邊孔，各待翻邊孔的位置上分別設有預製孔；所述圓環形翻邊凹模上與各個預製孔對應的位置分別設有貫通圓環形翻邊凹模側壁的穿孔；所述約束環內壁上與多個預製孔對應的位置分別設有向約束環外壁延伸的導向孔；相對的穿孔和導向孔同軸設置；所述約束環上設有多個與導向孔對應設置的軸向孔，所述軸向孔下部具有一使其開口變小的第一楔形面，所述各軸向孔的軸線與對應的導向孔的軸線相交；所述各軸向孔中上下滑動地設有一承壓導柱，所述承壓導柱下部設有第二楔形面；所述各穿孔中設有導向滑柱，導向滑柱與一連接杆一端固定連接；所述導向孔內設有翻邊凸模柱，所述連接杆另一端與對應的翻邊凸模柱前端連接，所述凸模柱的後端設有與承壓導柱的第二楔形面滑動接觸的斜面；所述圓環形翻邊凹模的內壁面呈上大下小的第一圓錐面，所述圓環形翻邊凹模是由多個形狀相同的圓弧段凹模塊圍設構成；所述圓環形翻邊凹模內側設有一圓環形脹芯，所述圓環形脹芯的外壁面呈上大下小的第二圓錐面，所述圓環形脹芯的外壁面與圓環形翻邊凹模的內壁面接觸。
[0007]在本發明的一較佳實施方式中，所述約束環固定設置在一底板上；所述底板上設有多個與約束環的軸向孔相對的圓孔。
[0008]在本發明的一較佳實施方式中，所述環形件毛坯周向具有上、下兩圈待翻邊孔，每圈中的待翻邊孔呈間隔排列，上、下圈中的待翻邊孔數量相同，且分別呈軸向對應設置。
[0009]在本發明的一較佳實施方式中，所述翻邊凸模柱後端的斜面傾角與對應的承壓導柱的第二楔形面以及軸向孔中的第一楔形面傾角相同。
[0010]在本發明的一較佳實施方式中，所述翻邊凸模柱的前部凸設有一壓頭，壓頭的前端邊緣設有周向倒角。
[0011]在本發明的一較佳實施方式中，所述連接杆為螺杆，該螺杆一端與導向滑柱螺紋連接，該螺杆另一端與翻邊凸模柱的前端螺紋連接。
[0012]由上所述，本發明環形件翻孔一次性成形模具，採用可定向移動的剛體模塊將整體的工具機壓力轉化成不同方向的多個成形壓力的方式，為鈦合金環類件的翻孔型面的一次性熱成形提供了可能。該方法可以通過調整成形壓力及成形溫度的方式，針對鈦合金或高強鋼等材料的翻孔成形；同時也可以通過調整模具結構來改變環形件的翻孔位置、翻孔方向及翻孔數量。該種熱翻孔方法自動化程度高，可實現鈦合金等高比強金屬材料圓周翻孔環形件的穩定、批量生產。能提高加工的零件精度；改善工人的作業環境。本發明的環形件翻孔一次性成形模具結構簡單、操作方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]以下附圖僅旨在於對本發明做示意性說明和解釋，並不限定本發明的範圍。其中:
[0014]圖1:為本發明環形件翻孔一次性成形模具的結構示意圖。
[0015]圖2:為圖1的俯視結構示意圖。
[0016]圖3A:為本發明中約束環的結構示意圖。
[0017]圖3B:為圖3A的俯視結構示意圖。
[0018]圖4A:為本發明中圓環形翻邊凹模的結構示意圖。
[0019]圖4B:為本發明中圓弧段凹模塊的結構示意圖。
[0020]圖5A?圖:為本發明中導向滑柱、連接杆、翻邊凸模柱的結構示意圖。
[0021]圖6A?圖6B:為本發明中承壓導柱的結構示意圖。
[0022]圖7:為本發明中圓環形脹芯的結構示意圖。
[0023]圖8:為本發明中底板的結構示意圖。
[0024]圖9A?圖9C:為成形加工的流程圖。
[0025]圖1OA:為環形件毛坯成形前的結構示意圖。
[0026]圖1OB:為環形件毛坯成形後的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0028]如圖1、圖2所示，本發明提出一種環形件翻孔一次性成形模具100，所述成形模具100包括有約束環1，約束環I內側設有圓環形翻邊凹模2，所述圓環形翻邊凹模2是由多個形狀相同的圓弧段凹模塊21圍設構成(如圖4A、圖4B所示)，所述圓環形翻邊凹模2內側設有一圓環形脹芯3 (如圖7所示)；所述圓環形翻邊凹模2的外壁與約束環I內壁之間套設有待翻孔的環形件毛坯9 (如圖1OA所示)，所述環形件毛坯9周向具有呈間隔排列的多個待翻邊孔，各待翻邊孔的位置上分別設有預製孔91 ;所述多個待翻邊孔可以圍繞環形件毛坯9周向設置一圈，也可以設置上、下兩圈，每圈中的待翻邊孔呈間隔排列，上、下圈中的待翻邊孔數量相同，且分別呈軸向對應設置；本實施方式中，以設置上、下圈為例進行說明。如圖1、圖4A和圖4B所示，所述圓環形翻邊凹模2上與各個預製孔91對應的位置分別設有貫通圓環形翻邊凹模側壁的穿孔，對應上圈的預製孔91設有第一穿孔211，對應下圈的預製孔91設有第二穿孔212 ;如圖1、圖3A和圖3B所示，所述約束環I內壁上與多個預製孔對應的位置分別設有向約束環外壁延伸的導向孔，對應上圈的預製孔91設有第一導向孔11，對應下圈的預製孔91設有第二導向孔12 ;相對的第一穿孔和第一導向孔同軸設置，相對的第二穿孔和第二導向孔也同軸設置；所述約束環I上設有多個與導向孔對應設置的軸向孔13，所述各軸向孔13的軸線與對應的導向孔的軸線相交；所述軸向孔13下部具有一使軸向孔開口變小的第一楔形面131，該第一楔形面131設置在軸向孔13內靠近約束環內壁一側(如圖3A所示)；所述各軸向孔13中上下滑動地設有一承壓導柱4，所述承壓導柱4下部設有第二楔形面41(如圖6A、圖6B所示)；如圖1、圖5A?圖所示，所述各第一穿孔211中設有第一導向滑柱51，第一導向滑柱51與一第一連接杆61 —端固定連接；所述第一導向孔11內設有第一翻邊凸模柱71，所述第一連接杆61另一端與對應的第一翻邊凸模柱71前端連接；相同地，所述各第二穿孔212中設有第二導向滑柱52，第二導向滑柱52與一第二連接杆62 —端固定連接；所述第二導向孔12內設有第二翻邊凸模柱72，所述第二連接杆62另一端與對應的第二翻邊凸模柱72前端連接；所述第一翻邊凸模柱71和第二翻邊凸模柱72的前部分別凸設有一壓頭711、721，壓頭的前端邊緣設有周向倒角；所述第一連接杆和第二連接杆均為螺杆；如圖5C、圖所示，所述第一翻邊凸模柱71和第二翻邊凸模柱72的後端均設有與承壓導柱的第二楔形面41滑動接觸的斜面；所述各翻邊凸模柱後端的斜面傾角與對應的承壓導柱4的第二楔形面41以及軸向孔13中的第一楔形面131的傾角相同；所述圓環形翻邊凹模2的內壁面呈上大下小的第一圓錐面，所述圓環形脹芯3的外壁面呈上大下小的第二圓錐面，所述圓環形脹芯3的外壁面與圓環形翻邊凹模2的內壁面接觸。所述約束環I固定設置在一底板8上；所述底板8上設有多個與約束環的軸向孔13相對的圓孔81 (如圖8所示)。
[0029]使用上述環形件翻孔一次性成形模具進行環形件翻孔時，首先將承壓導柱的第二楔形面41及其圓柱面、第一翻邊凸模柱71、第二翻邊凸模柱72、第一導向滑柱51、第二導向滑柱52的表面刷液體石墨，自然晾乾；在底板8周向放置12個圓弧段凹模塊21圍成圓環形翻邊凹模2，將環形件毛坯9周向翻孔的中心位置加工出預製孔91，然後將環形件毛坯9放入圓環形翻邊凹模2的外側，套入約束環I，對正零件預製孔91與約束環I的相應導向孔及圓環形翻邊凹模2的相應穿孔；將導向滑柱連接杆連接後置於圓環形翻邊凹模2的相應穿孔內，然後將翻邊凸模柱與連接杆的另一端連接；在圓環形翻邊凹模2的內側裝入脹芯3 (如圖9A所示)；將模具裝入平臺加熱式液壓機中，啟動液壓機對脹芯3加壓，使零件脹緊後升起上平臺；在約束環的12個軸向孔13裡依次放入承壓導柱4，轉動承壓導柱4，使之與翻邊凸模柱的斜面正確定位；在底板上插入2?3根熱電偶；將設備上平臺下降到至距離承壓導柱30?60mm距離，關閉爐門。開啟溫控臺電源，設定目標溫度650°C?900°C (根據不同牌號的鈦合金或高強鋼材料的成形特性選擇)，設定加熱功率(不超過設備允許最大功率的80%)，開啟加熱系統；當設備顯示的模具溫度至預設溫度時，開啟設備加載，觀察模具的閉合高度，持續加載至60t?100t，而模具的高度不再發生明顯變化時(載荷增量大於20t，高度降低小於0.3mm)，表明凸凹模已完全偶合；停止加壓並卸載。關閉加熱系統，自然冷卻。如圖1OB所示，為成形後的環形件。
[0030]當設備上平臺下壓時，沿圓周分布的多個等高的承壓導柱受平臺豎直向下的力F1，如圖9B所示，其下端第二楔形面對翻邊凸模柱的斜面施加壓力F2 ;翻邊凸模柱在壓力F2的作用下沿翻邊孔軸向向心移動，最終與翻邊凹模偶合(如圖9C所示)；該熱翻孔成形方法採用可定向移動的剛體模塊將整體的工具機壓力轉化成不同方向的多個成形壓力的方式，為鈦合金環類件的翻孔型面的一次性熱成形提供了可能。該方法可以通過調整成形壓力及成形溫度的方式，針對鈦合金或高強鋼等材料的翻孔成形；同時也可以通過調整模具結構來改變環形件的翻孔位置、翻孔方向及翻孔數量。該種熱翻孔方法自動化程度高，可實現鈦合金等高比強金屬材料圓周翻孔環形件的穩定、批量生產。
[0031]本發明的環形件翻孔一次性成形模具，將設備的整體豎直壓力分解成多個沿翻孔方向的「向心」壓力，實現了多個模塊的同時運動，能夠將環形零件上數量眾多的翻孔型面一次成形；減少了熱循環次數，避免了由於多次加熱及成形造成材料的過氧化及成形失效的風險；可以通過調整成形壓力及成形溫度的方式針對鈦合金或高強鋼等材料的翻孔成形；同時也可以通過調整模具結構來改變環形件的翻孔位置、翻孔方向及翻孔數量；工藝適應性好；能提高加工的零件精度；改善工人的作業環境。
[0032]以上所述僅為本發明示意性的【具體實施方式】，並非用以限定本發明的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬於本發明保護的範圍。
【權利要求】
1.一種環形件翻孔一次性成形模具，其特徵在於:所述成形模具包括有約束環，約束環內側設有圓環形翻邊凹模，所述圓環形翻邊凹模的外壁與約束環內壁之間套設有待翻孔的環形件毛坯，所述環形件毛坯周向具有呈間隔排列的多個待翻邊孔，各待翻邊孔的位置上分別設有預製孔；所述圓環形翻邊凹模上與各個預製孔對應的位置分別設有貫通圓環形翻邊凹模側壁的穿孔；所述約束環內壁上與多個預製孔對應的位置分別設有向約束環外壁延伸的導向孔；相對的穿孔和導向孔同軸設置；所述約束環上設有多個與導向孔對應設置的軸向孔，所述軸向孔下部具有一使其開口變小的第一楔形面，所述各軸向孔的軸線與對應的導向孔的軸線相交；所述各軸向孔中上下滑動地設有一承壓導柱，所述承壓導柱下部設有第二楔形面；所述各穿孔中設有導向滑柱，導向滑柱與一連接杆一端固定連接；所述導向孔內設有翻邊凸模柱，所述連接杆另一端與對應的翻邊凸模柱前端連接，所述凸模柱的後端設有與承壓導柱的第二楔形面滑動接觸的斜面；所述圓環形翻邊凹模的內壁面呈上大下小的第一圓錐面，所述圓環形翻邊凹模是由多個形狀相同的圓弧段凹模塊圍設構成；所述圓環形翻邊凹模內側設有一圓環形脹芯，所述圓環形脹芯的外壁面呈上大下小的第二圓錐面，所述圓環形脹芯的外壁面與圓環形翻邊凹模的內壁面接觸。
2.如權利要求1所述的環形件翻孔一次性成形模具，其特徵在於:所述約束環固定設置在一底板上；所述底板上設有多個與約束環的軸向孔相對的圓孔。
3.如權利要求1所述的環形件翻孔一次性成形模具，其特徵在於:所述環形件毛坯周向具有上、下兩圈待翻邊孔，每圈中的待翻邊孔呈間隔排列，上、下圈中的待翻邊孔數量相同，且分別呈軸向對應設置。
4.如權利要求1所述的環形件翻孔一次性成形模具，其特徵在於:所述翻邊凸模柱後端的斜面傾角與對應的承壓導柱的第二楔形面以及軸向孔中的第一楔形面傾角相同。
5.如權利要求1所述的環形件翻孔一次性成形模具，其特徵在於:所述翻邊凸模柱的前部凸設有一壓頭，壓頭的前端邊緣設有周向倒角。
6.如權利要求1所述的環形件翻孔一次性成形模具，其特徵在於:所述連接杆為螺杆，該螺杆一端與導向滑柱螺紋連接，該螺杆另一端與翻邊凸模柱的前端螺紋連接。
【文檔編號】B21D37/10GK104128500SQ201410323067
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】張濤, 付明傑, 韓秀全, 吳為, 張榮霞 申請人:中國航空工業集團公司北京航空製造工程研究所