[發明專利]大長寬比鋁合金矩形盒形件的擠壓成形模具及其成形方法

有效

• 申請號: 201210239927.1
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102728645A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 胡成亮;孟麗芬;趙震
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理

技術領域

本發明涉及的是一種金屬塑性成形技術領域的裝置及方法，具體是一種長寬比在3.5以上的鋁合金矩形盒形件的擠壓成形模具及其成形方法。

背景技術

鑒于拉深成形所需成形力較小的優點，矩形盒形件的成形制造常采用拉深方法。矩形盒形件壁部由長邊、短邊和圓角部分構成，拉深成形時各部分相互作用與制約，易發生不均勻變形，特別是大長寬比的零件。與筒形件拉深相似，不均勻變形易導致起皺、壁厚不均和底部開裂等成形缺陷；當無壓邊拉深時，容易形成明顯的制耳缺陷。當零件深度較深時，考慮到金屬板料的拉深極限，通常需要經過多道次拉深，多道次拉深會增加模具并延長工時；某些情況下，為消除多次拉深形成的工藝接痕，需進行中間熱處理和表面處理，導致加工工序增加、生產成本提高。拉深成形的材料利用率在50％～70％，多道次拉深成形則更低。

通過對現有技術的檢索發現，中國發明專利申請號200710092843.9提供了一種薄板材深拉深盒形件或異形件防起皺和破裂的方法，在待拉深板料上涂拉深油，并根據加工件精度要求選擇厚度合適的聚乙烯塑料薄膜，然后貼在板料涂油的一面，以提高板料的許用拉深變形量，解決了盒形件的起皺和破裂問題。但是，該方法僅使板料的許用拉深變形量增加了10％～15％，改善效果有限。

進一步檢索發現，為替代大長寬比薄壁矩形盒形件的多道次拉深成形工藝，KIM等在論文“Investigation?of?lubrication?effect?on?the?backward?extrusion?of?thin-walled?rectangular?aluminum?case?with?large?aspect?ratio”(Journal?of?Materials?Processing?Technology，2006，180(1-3)：185-192)(潤滑對大長寬比薄壁矩形鋁質盒形件反擠壓成形的影響)中提到采用反擠壓工藝成形大長寬比矩形盒形件，但是由于使用了常規的平底擠壓凸模，盒形件端部出現了明顯的凸耳現象，而且這種凸耳缺陷無法通過改善潤滑狀況直接消除。顯然，凸耳現象會降低材料利用率，提高單件成本。

而且拉深成形無法成形底部帶裝配用的小凸柱特征的矩形盒形件，常規的平底凸模擠壓后凸耳缺陷控制困難，擠壓后可能需要增加一套專用的凸耳切除模具來提高生產效率，因此迫切需要一種大長寬比矩形盒形件的精密成形新方法。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種大長寬比鋁合金矩形盒形件的擠壓成形模具及其成形方法，避免矩形盒形件成形中的起皺、破裂和凸耳等缺陷，提高產品合格率；同時，有效減少加工工序，提高材料利用率，節省模具費用，降低單件生產成本。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種大長寬比鋁合金矩形盒形件的擠壓成形模具，所述模具是指：針對盒形件的用于擠壓毛坯的帶阻尼筋的凸模，其中：若干條阻尼筋位于凸模底部且阻尼筋的設置方向與矩形盒形件的長邊平行。

所述的阻尼筋的長度為從矩形盒形件中心至邊緣由小至大呈階梯式垂直等間距鏡像對稱分布，其中：最長的阻尼筋長度L為矩形盒形件長度的0.5-0.7倍，相對兩側的阻尼筋的末端連線所呈夾角α為60°-100°。

所述的若干條是指6、8、10或12條，條數過多增加凸模制造的難度，條數過少難以發揮對金屬流動的阻尼作用。

所述的阻尼筋的寬度b為矩形盒形件寬度0.05-0.10倍；

所述的阻尼筋的厚度t為矩形盒形件底層厚度的0.15-0.2倍，阻尼筋厚度太小則不能發揮對金屬流動的阻尼作用，阻尼筋厚度過大則會影響盒形件底部的強度。

所述的矩形盒形件為扁盒形結構；該矩形盒形件的底部優選設有兩個凸柱，通過該盒形件制備得到的毛坯與常規平底凸模擠壓所得矩形盒形件的凸耳缺陷高度11.35mm相比，其端面較為平整無凸耳缺陷，端部高度差較小且進一步提高了材料利用率。

本發明涉及一種大長寬比鋁合金矩形盒形件的擠壓成形方法，包括以下步驟：

第一步、采用退火態的鋁合金原材料進行毛坯制備，其中：矩形結構的毛坯的長寬尺寸較矩形盒形件的長寬尺寸小0.1～0.2mm，矩形毛坯的高度根據毛坯體積確定；

第二步、采用NaOH溶液腐蝕毛坯，腐蝕時間8分鐘～15分鐘；

第三步、在腐蝕后的毛坯上均勻涂覆硬脂酸鋅粉末，為后續擠壓成形提供潤滑；

第四步、利用帶阻尼筋的凸模進行矩形盒形件的擠壓成形；

第五步、根據盒形件高度，鋸切擠壓后盒形件的端面滿足設計與使用要求。