[發明專利]一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具和方法

無效

• 申請號: 201110087060.8
• 申請日: 2011-03-31
• 公開（公告）號: CN102240691A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 張治民;李國俊;楊勇彪;薛勇;于建民;李旭斌;程眉
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/03
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 李印貴

技術領域

本發明屬于金屬擠壓成形技術，具體地說是一種用于較廣泛的輕合金成形領域，尺寸精度高，變形溫度在合金再結晶溫度區，形狀過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

目前，對于階梯形工件的成型，一般通過多套凸、凹模具和多道次擠壓成形單臺階，經多次加熱并擠壓成形，由逐步形成的一級一級的臺階積累成階梯，工序多、模具數量多，尤其存在上道次毛坯向下道次模具放置時形成的放置誤差帶來尺寸精度低、模具往往因受力不均勻，而造成提前報廢，無論鍛模、擠壓模具在高溫條件下都存在凸、凹模導向精度低的缺點。這些現有技術存在的具體不足和缺點如下：

1、傳統擠壓成形模具導向機構有鎖扣和帶導柱、導套的模架兩種，前一種導向精度低，強度大但導向精度低在0.5-2mm，擠壓模、鍛壓機用鍛模用導柱、導套模架，精度高但不能在高溫下工作、強度低，在成形模具等溫成形時需要導向精度高、水平抗彎強度高同時耐高溫，傳統導向機構就無法滿足要求。

2、對傳統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外圓角R1-R5，材料按照等體積準備毛坯，材料受三向應力作用從流動孔道經過流入孔穴，空穴是不會被毛坯材料充滿的，因為材料從流動孔道經過流入空穴會發生紊流，產生折疊或者缺肉，空穴側壁尖楞尖角形狀不被充滿，脫模后工件相應位置形成圓角。同時，每次放入毛坯時由于放置偏移、位置不精確，要有找正過程，費時費工，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、傳統擠壓，階梯形狀擠壓內外圓角不小于R1～R5，圓角小于R0.5很難達到，如果要滿足小于R0.5，側壁要有拔模1°～15°的斜度；如果在階梯形狀內外圓角既要滿足小于R0.5，側壁為直壁的條件，傳統擠壓工藝無法完成(圓角半徑大)。

發明內容

本發明的目的為克服上述傳統擠壓成型技術的不足，提供一種可在批量生產條件下，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擠壓模具，以及一次加熱毛坯預成型和終成形復合的方法。

實現上述目的的技術解決方案是：

一種輕合金階梯形工件的精確擠壓模具，包括凸模部分、凹模部分及預壓芯子；其特征是：所述凸模部分上設有凸起的十字形導向或十字導向槽，所述凹模部分上設有十字導向槽或突起的十字形式導向，凸起十字導向與十字導向槽相配合定位與導向。

在所述凸模部分的凸模或凹模部分的凹模的尖楞尖角階梯面的側壁上開有用于金屬流動的垂直方向的槽。

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向或十字導向槽，在凹模部分上加工成十字導向槽或凸起十字導向，凸起十字導向與十字導向槽相配合，保證凸凹模同心度和擠壓工件的尺寸和幾何精度。

(2)、在預成型平面毛坯上，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壁上開有用于金屬流動的垂直方向的槽的空穴部位填滿金屬，從而達到工件的尖楞尖角階梯成形的目標。

(3)、采用一次加熱，將等體積毛坯放入凹模，a使用預壓芯子預壓，b使用凸模終成形。

本發明與現有技術相比，在同樣的設備條件下，對于輕合金階梯形工件，由使用多套模具改進為使用一套復合模具，由多工序擠壓成形改進為單工序擠壓成形，毛坯由多次加熱減少為一次加熱，同時將擠壓大公差、帶余量的變形方法改進為擠壓高精度、無余量的變形方法，生產過程中使毛坯一次入模，凸模和模芯復合加壓使工件一次成形，從而縮短了制造流程，降低了勞動強度，并能夠實現壓制無機加余量的工件。具有材料利用率高、制造流程短、精度高、效率高、低成本等優點。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖(主視圖)。

圖2是凸模十字形狀導向結構與階梯凸模一體化后立體示意圖。

圖3是十字形狀導向結構的凸模仰視圖。

圖4是帶十字形狀導向結構的凸模階梯形狀剖視圖。

圖5是帶十字形狀導向結構的凸模階梯形狀主視圖。

圖6是帶十字形狀導向槽結構的凹模主剖視圖。

圖7是帶十字形狀導向槽結構的凹模俯視圖。

圖8是擠壓工件中尖楞尖角階梯的模具結構主視圖。

圖9是擠壓工件中尖楞尖角階梯的模具結構俯視圖。

圖10是本發明擠壓工件過程(a芯子預壓)示意圖。

圖11是本發明擠壓工件過程(b凸模終成形)示意圖。

具體實施方式