[發明專利]一種鈦合金薄壁翼片精確成形模具

在審

• 申請號: 201910256746.1
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109848238A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 趙熹;闞帥領;李國俊;于建民;徐健
• 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: 廈門市天富勤知識產權代理事務所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

一種鈦合金薄壁翼片精確成形模具，包括方形凸模、左、右分瓣凹模和軸向凹模套；左、右分瓣凹模為兩個垂直非對稱結構，固定在各自的凹模沖程機構上水平移動，分瓣凹模合模后內部為零件形狀的模腔；軸向凹模套套于分瓣凹模外部，由滑動機構帶動軸向凹模套上下移動，軸向凹模套內模面與分瓣凹模的外模面相合；方形凸模固定在分瓣凹模上方的凸模沖程機構上，對準模腔開口；模腔的上方設有型腔，型腔和模腔之間帶有斜坡端面，并設置不等長的工作帶和促流角。本發明能一次多向擠壓出成形件，有效克服傳統工藝所存在的自身缺陷帶來的問題，模具的設計及制造簡便，提高成形效率和成形精度，成形件綜合力學性能好，并且降低了生產成本，適用于大批量生產。

技術領域

本發明屬于金屬塑性成形技術領域，具體涉及一種鈦合金薄壁翼片精確成形模具。

背景技術

翼片是導彈上的一個重要部件，它在導彈飛行的過程中保證導彈有良好的操縱性和穩定性，實現導彈的機動飛行，最后精確擊毀目標的目的。鈦合金具有強度高、抗腐蝕性強、比重輕、在高溫和低溫下性能穩定等特性，是制備導彈尾翼的常用材料。采用傳統機械切削工藝成形導彈尾翼，容易造成金屬流線的被切斷，使得尾翼的強度、耐腐蝕性和其他的力學性能降低，最終會限制尾翼的使用范圍和壽命，同時機械加工工藝復雜，難度大，工序多，周期長，且要將90％以上的鈦合金轉化成切屑，使生產成本進一步提高。采用精鑄或壓鑄工藝，雖可提高材料利用率，但由于尾翼翼端尺寸極小，造成在成型時難以充滿，且尾翼成形對尺寸精度、力學性能及其均勻性要求高，鑄造尾翼的機械性能達不到使用要求。采用攪拌摩擦焊也可以生產變壁厚異形構件，對于一些特殊結構部位焊接成形。但是攪拌摩擦焊的焊接部位強度比較低，成形后容易留下殘余應力等缺陷，容易受力后產生斷裂。而且并不是所有的材料(塑性差的鈦合金)都適合攪拌摩擦焊，應用局限性比較明顯。目前，采用熱擠壓成形，將坯料加熱到成形溫度后放到冷或稍加預熱的模具中成形，由于尾翼翼端壁厚差較大，造成成形過程中翼端金屬流速不一致，同時由于成形過程模具受熱、散熱的隨意性大，導致坯料溫度不均勻，變形抗力波動大，組織結構差異，力學性能差，同時使擠壓件殘余應力大，易產生變形，產品精度難以保證，有時甚至產生開裂等缺陷。造成尾翼成品率低，材料及加工浪費，成本居高不下的局面。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提出一種鈦合金薄壁翼片精確成形模具，能夠有效克服傳統機械擠壓成形和鑄造、焊接制造工藝所存在的自身缺陷帶來的問題，模具結構簡單、成形效率和成形精度高。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種鈦合金薄壁翼片精確成形模具，包括方形凸模、左分瓣凹模、右分瓣凹模和軸向凹模套；左、右分瓣凹模為兩個垂直非對稱結構，固定在各自的水平沖程機構上水平相向或者相反移動，左、右分瓣凹模合模后內部為成形件形狀的模腔；軸向凹模套套于分瓣凹模外部，由滑動機構帶動軸向凹模套上下移動，軸向凹模套內模面與分瓣凹模的外模面相合；方形凸模固定在分瓣凹模上方的垂直沖程機構上，對準固定分瓣凹模的模腔開口；所述的模腔的上方設有放置坯料的型腔，型腔和模腔之間帶有促進金屬流動的斜坡端面，斜坡端面和模腔之間設置不等長的工作帶和促流角。

所述的斜坡端面角度為45°。

所述的不等長的工作帶設置原則為壁厚的部分工作帶長為25mm，壁薄的部分工作帶長為5mm。

所述的促流角為5°，促流高度為10mm。

所述的分瓣凹模的外部形成圓臺結構，軸向凹模套的內模面與分瓣凹模的外模面相貼合。

所述的分瓣凹模的外部圓臺結構為7°的錐形斜面。

所述的軸向凹模套固定在開有供方形凸模穿行的通孔的上聯接模板，上聯接模板固定于滑塊做上下移動，從而構成帶動軸向凹模套上下移動的滑動機構。

所述的左、右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。