CN110899445B - 采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具及方法 - Google Patents
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Abstract
采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具及方法，涉及旋压工艺技术领域。为解决在针对加工大量的产品时，采用现有的加工技术，因对模具的装配精度要求较高，装配的时间较长，导致生产效率较低的问题。梯形固定板的两个斜边上表面分别设有凸台，且两个凸台对称设置，凸台与梯形固定板上表面连接处设有滑道，凸台的上表面设有长条通槽，梯形固定板的上表面中部设有两个长条孔，且两个长条孔对称设置，弧形凸块组通过滑道与梯形固定板的上表面滑动连接，梯形固定板的下表面设有调节单元，梯形固定板下表面的短边一端设有弧形定位块。本发明适用于制造正弦型可展开密封结构。
Description
技术领域
本发明涉及旋压工艺技术领域，具体涉及一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具及方法。
背景技术
可展开密封结构是一类在存储和运输时体积很小，而在使用时能展开成大体积状态的薄壁壳类结构，展开后依然是密封的整体。因此在一些存储和运载时空间紧凑，而在应用时又对结构有大尺寸、大开间要求的场合能发挥作用，例如外太空的人类活动基地、航天器的连接通道、太空雷达的抛物线型天线面板、极地环境中的储物箱等。而正弦型可展开密封结构作为一种薄壁回转件，其母线是正弦函数曲线周期性重复形成的波浪线，并有一定倾斜角。这种类型的可展开密封结构由于上下两个端面尺寸不同，且有较大的展开/折叠体积比，因此作为不同尺寸的航天器件的连接通道有明显优势。
目前一种正弦型可展开密封结构的成型工艺是模压成型。这种工艺在压力机上利用凸模、凹模整体成形，所需的模具量大，且对模具装配精度要求高，装配耗时长。另外，由于是一次整体成形，对于沟槽深度大的正弦型可展开密封结构，容易出现局部的减薄和拉裂。而旋压工艺的设备要求简单，成型时需要的模具量小。且可以实现局部分段成形，成形后产品壁厚均匀。
综上所述，针对加工大量的产品时，采用现有的加工技术，因对模具的装配精度要求较高，装配的时间较长，导致生产效率较低的问题。
发明内容
本发明为解决在针对加工大量的产品时，采用现有的加工技术，因对模具的装配精度要求较高，装配的时间较长，导致生产效率较低的问题，而提出一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具及方法。
本发明的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其组成包括梯形固定板、弧形凸块组、调节单元和弧形定位块；
梯形固定板的两个斜边上表面分别设有凸台，且两个凸台对称设置，凸台与梯形固定板上表面连接处设有滑道，凸台的上表面设有长条通槽，梯形固定板的上表面中部设有两个长条孔，且两个长条孔对称设置，弧形凸块组通过滑道与梯形固定板的上表面滑动连接，梯形固定板的下表面设有调节单元，梯形固定板下表面的短边一端设有弧形定位块；
进一步的，所述的弧形凸块组包括多个弧形凸块，每个弧形凸块下底面设有一个底板，底板上表面的两端分别设有螺纹孔；
进一步的，所述的弧形凸块组中弧形凸块高度由内向外依次增加，且每个弧形凸块的弧面对应的中心轴同轴，底板为直角梯形板，且梯形的直角边和斜边的夹角与弧形凸块组中凸块的周向夹角相等；
进一步的，所述的底板通过螺栓与梯形固定板可拆卸连接；
进一步的，所述的弧形凸块组的周向曲率半径不小于可展开密封结构大端面直径的1/3；
进一步的，所述的调节单元包括两个固定爪、一号连杆和二号连杆；固定爪的顶端表面设有螺纹孔，固定爪的底部侧面设有滑块，一号连杆侧面设有长条键槽，一号连杆上设有两个固定爪，且每个固定爪通过长条键槽与一号连杆滑动连接，二号连杆上部侧面设有滑块，二号连杆顶端通过滑块与一号连杆滑动连接；
进一步的，所述的固定爪通过螺钉与梯形固定板下表面固定连接；
进一步的，所述的两个固定爪之间的距离最小10cm，最大为可展开密封结构大端面半径的2/3；
进一步的，所述的弧形定位块沿圆周外表面设有三个通槽，且弧形定位块4的内侧面涂抹均匀的石墨粉；
一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的方法，其具体方法如下：
步骤一、将芯模固定在旋压机的芯模夹持台上；
步骤二、将厚度为1mm的金属板材坯料夹持在旋压机机身和尾座之间的用于放料的位置；
步骤三、组装成形装置：将弧形凸块组中的曲率半径较小的第1、2、3个凸块依次从梯形固定板的大端推向小端，并用螺钉固定，将梯形固定板与调节单元、弧形定位块连接；
步骤四、装置组装好后安装在旋压机的旋轮架上，沿径向调节位置，使弧形定位块与旋压机尾座的轴贴合；
步骤五、沿轴向推进旋轮架，调节一号连杆和二号连杆，直至弧形凸块组最前端与坯料贴合；
步骤六、固定调节单元，设置工艺参数进行可展开密封结构的半径较小的第1、2、3个沟槽的成型；
步骤七、成型结束后退出旋轮架，将弧形凸块组中的曲率半径较小的第4、5、6个凸块依次从梯形固定板的大端推向小端，并用螺钉固定，进行可展开密封结构半径较小的第4、5、6个沟槽的成型。
并依次成型出后续的沟槽；
步骤八、成型结束取出产品。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明克服了现有技术的缺点，采用弧形凸块组通过滑道与梯形固定板的上表面滑动连接，且弧形凸块组中包括多个弧形凸块，当对较大尺寸的产品加工时，可以减少模具用量，并且将才有弧形凸块组通过滑道与梯形固定板连接，对模具的装配工艺较为简单，用时较少，提高生产效率。
二、本发明采用弧形凸块轴向弧度较大，相比于滚轮可以有较大的推进速率，因此可以减少加工时间，提高成产效率。
三、本发明采用的调节单元为直角型可调节连杆，可兼容不同型号的旋压机设备，并针对凸块数量带来的杆力矩、重心变化进行调整，使弧形凸块与坯料稳定贴合，实现连续工作时间可达10小时。
附图说明
图1是本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具的三维立体示意图；
图2是本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具中梯形固定板的轴向三维立体图；
图3是本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具中梯形固定板的横向三维立体图；
图4是本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具中弧形凸块组的仰视图；
图5是本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具中弧形凸块组的三维立体示意图；
图6是本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具的俯视图；
图7是本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具中调节单元的三维立体图；
图8是本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具的芯模的三维立体图；
图9是通过本发明所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具制造出的正弦型可展开密封结构。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具包括梯形固定板1、弧形凸块组2、调节单元3和弧形定位块4；
梯形固定板1的两个斜边上表面分别设有凸台，且两个凸台对称设置，凸台与梯形固定板1上表面连接处设有滑道1-3，凸台的上表面设有长条通槽1-1，梯形固定板1的上表面中部设有两个长条孔 1-2，且两个长条孔1-2对称设置，弧形凸块组2通过滑道1-3与梯形固定板1的上表面滑动连接，梯形固定板1的下表面设有调节单元3，梯形固定板1下表面的短边一端设有弧形定位块4；
本具体实施方式，采用弧形凸块组通过滑道与梯形固定板的上表面滑动连接，且弧形凸块组中包括多个弧形凸块，当对较大尺寸的产品加工时，可以减少模具用量，并且才有弧形凸块组通过滑道与梯形固定板连接，对模具的装配工艺较为简单，用时较少，提高生产效率。
具体实施方式二：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的模具的进一步的限定，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，所述的弧形凸块组2包括多个弧形凸块2-1，每个弧形凸块2-1下底面设有一个底板2-2，底板2-2上表面的两端分别设有螺纹孔；
本具体实施方式，采用弧形凸块组中包括多个弧形凸块，当对较大尺寸的产品加工时，可以减少模具用量，并且才有弧形凸块组通过滑道与梯形固定板连接，对模具的装配工艺较为简单，用时较少，提高生产效率。
具体实施方式三：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的模具的进一步的限定，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，所述的弧形凸块组2中弧形凸块2-1高度由内向外依次增加，且每个弧形凸块2-1的弧面对应的中心轴同轴，底板2-2为直角梯形板，且梯形的直角边和斜边的夹角与弧形凸块组中凸块的周向夹角相等。
具体实施方式四：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的模具的进一步的限定，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，所述的底板2-2通过螺栓与梯形固定板1可拆卸连接；
本具体实施方式，采用底板2-2通过螺栓与梯形固定板1可拆卸连接，在对模具进行装配时，将多个弧形凸块2-1分别通过滑道1-3与梯形固定板1滑动连接，将螺栓的一端穿过梯形固定板1上的长条通槽1-1与底板2-2的螺纹孔螺纹连接，使弧形凸块2-1与梯形固定板1固定，采用此种方式可以调节弧形凸块2-1的位置和数量，使用方便，配合简单。
具体实施方式五：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的模具的进一步的限定，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，所述的弧形凸块组2的周向曲率半径不小于可展开密封结构大端面直径的1/3；
本具体实施方式，当凸块的周向曲率半径为0～10cm时，端部弧形面曲率半径为18～20cm；当周向曲率为10～30cm时，端部弧形面曲率半径为13～15cm；当周向曲率为30～50cm时，端部的弧面曲率半径为8～10cm。
具体实施方式六：结合图7说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的模具的进一步的限定，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，所述的调节单元3 包括两个固定爪3-1、一号连杆3-2和二号连杆3-3；固定爪3-1的顶端表面设有螺纹孔，固定爪3-1的底部侧面设有滑块，一号连杆3-2侧面设有长条键槽，一号连杆3-2上设有两个固定爪3-1，且每个固定爪3-1通过长条键槽与一号连杆3-2滑动连接，二号连杆3-3上部侧面设有滑块，二号连杆3-3顶端通过滑块与一号连杆3-2滑动连接；
本具体实施方式，采用调节单元3，可通过调节调节单元3，可以兼容不同的旋压机设备，并针对凸块数量带来的杆力矩、重心变化进行调整；使凸模块与坯料可靠的连接，长时间稳定成型。
具体实施方式七：结合图1和图7说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的模具的进一步的限定，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，所述的固定爪3-1通过螺钉与梯形固定板1下表面固定连接。
具体实施方式八：结合图7说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的模具的进一步的限定，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，所述的两个固定爪3-1之间的距离最小10cm，最大为可展开密封结构大端面半径的2/3。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的模具的进一步的限定，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，所述的弧形定位块4沿圆周外表面设有三个通槽，且弧形定位块4的内侧面涂抹均匀的石墨粉；
本具体实施方式，采用弧形定位块4沿圆周外表面设有三个通槽，且弧形定位块4的内侧面涂抹均匀的石墨粉，减少弧形定位块4与旋压机尾座之间的摩擦力，并且减少自身的重力。
具体实施方式十：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的方法，其具体方法如下：
步骤一、将芯模固定在旋压机的芯模夹持台上；
步骤二、将厚度为1mm的金属板材坯料夹持在旋压机机身和尾座之间的用于放料的位置；
步骤三、组装成形装置：将弧形凸块组2中的曲率半径较小的第1、2、3个凸块依次从梯形固定板1的大端推向小端，并用螺钉固定，将梯形固定板与调节单元3、弧形定位块4连接；
步骤四、装置组装好后安装在旋压机的旋轮架上，沿径向调节位置，使弧形定位块4与旋压机尾座的轴贴合；
步骤五、沿轴向推进旋轮架，调节一号连杆3-2和二号连杆3-3，直至弧形凸块组(2)最前端与坯料贴合；
步骤六、固定调节单元3，设置工艺参数进行可展开密封结构的半径较小的第1、2、3个沟槽的成型；
步骤七、成型结束后退出旋轮架，将弧形凸块组2中的曲率半径较小的第4、5、6个凸块依次从梯形固定板1的大端推向小端，并用螺钉固定，进行可展开密封结构半径较小的第4、5、6个沟槽的成型。并依次成型出后续的沟槽；
步骤八、成型结束取出产品。
工作原理
旋压工艺的工作部分通常有芯模和旋轮，本装置芯模与模压采用的凹模相似。在成型方法上采用局部分段成型，即先成形出第1～3个小半径的沟槽，作为第一阶段。再成型出半径稍大的第4～6个沟槽，为第二阶段，再成型第7～9个沟槽，为第三成形阶段，并按该方法外延。局部分段成型采用弧形凸块组来代替旋轮，并且在一阶段成形结束后，在不拆卸凸块组的同时装配下一阶段成型所需的大曲率半径的凸块，完成后续的沟槽成型；
凸块在梯形固定板中的定位通过自身的弧长与梯形沟槽间距相适应来完成。定位后用螺钉从梯形固定板的下表面经过通槽、贯穿凸块底板上的通孔，到梯形固定板上表面，通过螺钉+螺母来固定；
梯形固定板上在内侧开了八字形的两个通槽，目的是增加连接位置，提高凸块与梯形固定板的连接强度。
Claims (10)
1.采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：包括梯形固定板(1)、弧形凸块组(2)、调节单元(3)和弧形定位块(4)；
梯形固定板(1)的两个斜边上表面分别设有凸台，且两个凸台对称设置，凸台与梯形固定板(1)上表面连接处设有滑道(1-3)，凸台的上表面设有长条通槽(1-1)，梯形固定板(1)的上表面中部设有两个长条孔(1-2)，且两个长条孔(1-2)对称设置，弧形凸块组(2)包括多个弧形凸块(2-1)，弧形凸块(2-1)高度由内向外依次增加，每个弧形凸块(2-1)的弧面对应的中心轴同轴，弧形凸块组(2)通过滑道(1-3)与梯形固定板(1)的上表面滑动连接，梯形固定板(1)的下表面设有调节单元(3)，梯形固定板(1)下表面的短边一端设有弧形定位块(4)。
2.根据权利要求1所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：所述的弧形凸块(2-1)下底面设有一个底板(2-2)，底板(2-2)上表面的两端分别设有螺纹孔。
3.根据权利要求2所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：所述的梯形固定板(1)的直角边和斜边的夹角与底板(2-2)的周向夹角相等。
4.根据权利要求3所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：所述的底板(2-2)通过螺栓与梯形固定板(1)可拆卸连接。
5.根据权利要求2所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：所述的弧形凸块(2)的周向曲率半径不小于可展开密封结构大端面直径的1/3。
6.根据权利要求1所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：所述的调节单元(3)包括两个固定爪(3-1)、一号连杆(3-2)和二号连杆(3-3)；固定爪(3-1)的顶端表面设有螺纹孔，固定爪(3-1)的底部侧面设有滑块，一号连杆(3-2)侧面设有长条键槽，一号连杆(3-2)上设有两个固定爪(3-1)，且每个固定爪(3-1)通过长条键槽与一号连杆(3-2)滑动连接，二号连杆(3-3)上部侧面设有滑块，二号连杆(3-3)顶端通过滑块与一号连杆(3-2)滑动连接。
7.根据权利要求6所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：所述的固定爪(3-1)通过螺钉与梯形固定板(1)下表面固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：所述的两个固定爪(3-1)之间的距离最小10cm，最大为可展开密封结构大端面半径的2/3。
9.根据权利要求1所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具，其特征在于：所述的弧形定位块(4)沿圆周外表面设有三个通槽，且弧形定位块(4)的内侧面涂抹均匀的石墨粉。
10.根据权利要求1所述的一种采用旋压工艺制备正弦型可展开密封结构的模具的使用方法，其特征在于：具体方法如下：
步骤一、将芯模固定在旋压机的芯模夹持台上；
步骤二、将厚度为1mm的金属板材坯料夹持在旋压机机身和尾座之间的用于放料的位置；
步骤三、组装成形装置：将弧形凸块组(2)中的曲率半径较小的第1、2、3个凸块依次从梯形固定板(1)的大端推向小端，并用螺钉固定，将梯形固定板与调节单元(3)、弧形定位块(4)连接；
步骤四、装置组装好后安装在旋压机的旋轮架上，沿径向调节位置，使弧形定位块(4)与旋压机尾座的轴贴合；
步骤五、沿轴向推进旋轮架，调节一号连杆(3-2)和二号连杆(3-3)，直至弧形凸块组(2)最前端与坯料贴合；
步骤六、固定调节单元(3)，设置工艺参数进行可展开密封结构的半径较小的第1、2、3个沟槽的成型；
步骤七、成型结束后退出旋轮架，将弧形凸块组(2)中的曲率半径较小的第4、5、6个凸块依次从梯形固定板(1)的大端推向小端，并用螺钉固定，进行可展开密封结构半径较小的第4、5、6个沟槽的成型，并依次成型出后续的沟槽；
步骤八、成型结束取出产品。
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