[發明專利]一種鋁合金枝芽類殼體零件多向擠壓成形工藝及模具

無效

• 申請號: 201110060107.1
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102189145A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 張治民;于建民;王強;張寶紅;張星;薛勇;崔亞
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及金屬材料塑性加工工藝及成形技術領域，特別涉及用于鋁合金枝芽類殼體零件的成形。

背景技術

鋁合金由于具有強度高、耐腐蝕、重量輕(比重約為鋼的三分之一)、加工性好適宜于壓制、焊接、鍛造等多種加工的特點，符合工業應用及航空航天應用領域的選材標準。鋁合金枝芽類殼體零件因其質量輕，耐高壓的特點在武器裝備、航空和動力工程、石油和煤氣工業等領域大量使用。由于其特殊的形狀及關鍵的作用，對其制造工藝提出了嚴格的要求。目前鋁合金枝芽類殼體零件生產方式主要有機械加工、分體制造后焊接或鑄造方式加工，但存在著以下主要問題：

單純的機械加工方法表面精度高，但生產效率低、原材料浪費嚴重，并且產品的強度及各種性能達不到要求。

用鑄造的方法可制成形狀復雜的殼體，如箱體、機座等，但由于鑄造組織粗大，存在汽孔、砂眼、裂紋等缺陷，嚴重影響鑄件的質量，容易造成產品報廢。殼體鑄件在實際生產中受熔煉、澆注、砂芯、結構等影響，殼體零件要求強度高，壁厚相差大，凝固過程中易產生應力集中，引起裂紋。傳統的鑄造加工產品性能低，難以保證應有的機械強度，且成型過程中存在的隱形缺陷導致高的廢品率。

焊接結構由于受到制造過程中各種因素的影響，往往會產生裂紋、未焊透、未熔合，夾渣和氣孔等各種缺陷。這些缺陷將影響結構的疲勞性能，使結構的強度大大降低，為結構的安全運行埋下隱患。這些缺陷也嚴重降低焊縫的力性能、致密性和焊件的使用性能。鋁合金焊接結構在重復外力作用下，往往發生疲勞斷裂。疲勞破壞過程一般很難覺察到，因此疲勞斷裂具有很大的危險性。有數據表明，鋁合金焊接構件中90％的斷裂是由于焊接接頭處的疲勞破壞引起的。特別是枝芽類鋁合金殼體零件其枝芽部位一般都是承力部位，因而制造工藝對于枝芽類殼體零件的可靠性有著至關重要的作用。如果采用整體傳統擠壓成形的方式，則可以彌補上述工藝的缺陷，但是由于擠壓成形方式的特點，對于枝芽類殼體零件這類的復雜零件，一般需多道工序完成，嚴重地影響了生產效率。另外，多次的成形前加熱也會嚴重地影響零件的性能。

中國專利：200810046626.0公開了一種“7A04鋁合金機匣體類零件多向模鍛工藝與模具”，但是該套裝置仍然需要多道次成形，而預鍛成形和終端成形道次之間的接合給零件的成形精度和模具的設計及制造都帶來相關的問題，另外，該模具在實際操作中還存在許多不方便之處。

發明內容

本發明的主要目的是綜合以上所述現有技術存在的不足，提出一種鋁合金枝芽類殼體零件多向擠壓成形工藝及模具，利用所設計的多向加載設備進行成形，目的在于有效克服現有傳統擠壓成形和鑄造、焊接等制造工藝所存在的自身缺陷帶來的問題。同時本發明中的模具結構簡單、成形性好。

本發明所采用的一種鋁合金枝芽類殼體零件多向擠壓成形模具，包括主動徑向外套、分瓣凹模和垂直凸模；分瓣凹模為兩個垂直對稱結構，固定在各自的分瓣凹模沖程機構上水平相向或者相反移動，合模后為有底無蓋桶體狀，且內部為零件形狀的模腔；主動徑向外套套于分瓣凹模外部，由滑動機構帶動上下移動，主動徑向外套內模面與分瓣凹模的外模面相合；垂直凸模固定在分瓣凹模上方的垂直凸模沖程機構上，對準固定分瓣凹模的模腔開口。

所述的主動徑向外套固定在開有供垂直凸模穿行的開孔的上聯接模板，上聯接模板固定于滑塊做上下移動。

所述的分瓣凹模安裝在導軌座板之上，導軌座板沿分瓣凹模移動方向開設有T型導軌，分瓣凹模底部具有嵌入T型導軌的導條；所述的分瓣凹模外側通過聯接機構固定在水平沖程機構上，所述的聯接機構包括聯接頭、連接桿、連接模板，聯接頭嵌固于分瓣凹模的外側，連接桿連接聯接頭和連接模板；連接模板固定于水平沖程機構上。

所述的分瓣凹模的外部形成圓臺結構，主動徑向外套的內模面與分瓣凹模的外模面相合，將主動徑向外套對分瓣凹模的加載力分解成垂直加載力和水平加載力。

所述的分瓣凹模的外部圓臺結構為7°的錐形斜面。

本發明所采用的一種鋁合金枝芽類殼體零件多向擠壓成形工藝，其順序包括：下料、預加熱、擠壓、加熱、鐓口部步驟，其中，擠壓步驟中使用多向擠壓模具對鋁合金枝芽類殼體零件毛坯進行多向擠壓，將毛坯放入模具的模膛，在連續動作下將鋁合金枝芽類殼體零件一次成型。

所述的擠壓步驟中，毛坯放入模具的模膛后，先向下放下多向擠壓模具中的主動徑向外套，等主動徑向外套與兩個分瓣凹模相碰后，同時驅動兩個分瓣凹模相對運動，待分瓣凹模完全合模后，啟動垂直凸模向下沖孔，使得鋁合金枝芽類殼體零件繼續成形。